1、第十章 光学分析法导论Optical analysis光学分析法是基于 电磁辐射 与 物质相互作用 后产生的 辐射信号 或 发生的变化 来测定物质的 性质、含量、结构 的一类分析方法。光学分析方法涉及到三个要素： 能源 提供能量电磁辐射、声波、电子流、离子流 能量与物质的相互作用电场 -物质、磁场 -物质 分析信号的产生及其检测电磁辐射 ：以极大速度通过空间， 不需要以任何物质作为传播媒介 的一种电磁波（能量），电磁波是振荡并互相垂直的电场 E和磁场 M的结合。1. 电磁辐射的性质这些电磁辐射包括从 射线 到 无线电波 的所有电磁波谱范围 (不只局限于光学光谱区 )。波动性 粒子性(1) 波动
2、性电磁辐射为正弦波（波长、频率、速度、振幅）。与其它波，如声波不同，电磁波不需传播介质，可在真空中传输。 磁场传播方向电场单色平面偏振光的传播y = A sin(t + ) = A sin(2vt + ) 频率 ：一秒内电磁场振荡的次数，单位 Hz或 s-1。 只决定于辐射源， 与介质无关 波长 ： 是电磁波相邻两个同位相点之间的距离，单位有m、 cm、 m、 nm、埃。 波速 c： 电磁辐射传播的速度， 电磁辐射在不同介质中传播速度是不同 ，只有在 真空中 所有电磁辐射的传播速度才相同，都等于光速。 c = = 31010 cms-1 波数 K: 是 1 cm内波的数目，单位为 cm-1。
3、K = 1/ (2) 粒子性当物质发射电磁辐射或者电磁辐射被物质吸收时，就会发生 能量跃迁 。此时，电磁辐射不仅具有波的特征，而且具有粒子性，最著名的例子是光电效应现象的发现。 E -光子的能量光子的能量 J, 焦耳焦耳 -光子的频率光子的频率 Hz, 赫兹赫兹 -光子的波长光子的波长 cmC -光速光速 2.99791010 cm.s-1h -Planck常数常数 6.625610-34 J.s 焦耳焦耳 . 秒秒光子的能量只与频率有关，与光强无关能态（ Energy state）物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态，即 能量是量子化的 （电子能态，振动能态，转动能态） ；处于不同能量状态
4、粒子之间发生能量跃迁时的能量差 E 可用 h 表示。两个重要推论：物质粒子存在不连续的能态，各能态具有特定的能量。当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于两个能级之间的能量差；反之亦是成立的，即 E =E1-E0=h（ 3）电磁波谱电磁辐射按波长 (或频率、波数、能量 )大小顺序排列得到电磁波谱电磁波谱与现代仪器分析方法波谱区波谱区 -射线射线波长波长 5140 pm跃迁类型跃迁类型 核能级核能级X-射线射线 远紫外光远紫外光10-310nm10200nm原子内层电子原子内层电子莫斯鲍尔光谱法莫斯鲍尔光谱法 :-射线射线 原子核原子核 -射线吸收射线吸收X-射线吸收射线吸收 光谱法光
5、谱法 : X-射线射线 /放射源放射源 原子内层电子（原子内层电子（ n10) X -射线吸收射线吸收X-荧光荧光 光谱法光谱法 : X-射线射线 原子内层电子原子内层电子 特征特征 X -射线发射射线发射远紫外光远紫外光 -真空紫外区。此部分光谱会被空气吸收真空紫外区。此部分光谱会被空气吸收原子光谱：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱原子光谱：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱分子光谱：紫外分子光谱：紫外 -可见吸收光谱、分子荧光可见吸收光谱、分子荧光 /磷光光谱、化学发光磷光光谱、化学发光近紫外光近紫外光 可见光可见光200400nm 400750nm原子外层电子原子外层电子 /分子成键电子分子成键电子
