第九章 光谱分析法概论

1、吸收光谱法和发射光谱法有何异同？

吸收光谱是物质吸收相应的辐射能而产生的光谱，其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需要的能量。利用物质的吸收光谱进行定量及结构分析的方法称为吸收光谱法。

发射光谱是指构成物质的原子、离子和分子受到辐射能、热能、电能和化学能的激发跃迁到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生的光谱。

2、什么是分子光谱，什么是原子光谱？

原子光谱是以测量气态气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法。原子光谱是一条条明锐的彼此分立的谱线组成的线状光谱，每一条谱线对应于一定的波长，这种线状光谱只反映原子或离子的性质而与原子或离子来源的分子状态无关，所以原子光谱可以确定试样物质的元素组成和含量，但不能给出物质分子结构的信息。

分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生，表现形式为带光谱。

3、简述常用的分光系统的组成以及各自作用的特点。

分光系统分为单色器和滤光片。单色器由入射狭缝、出射狭缝、准直镜、色散元件组成。色散元件包括棱镜和光栅。色散元件的作用是使各种不同波长的平行光有互不相同的投射方向。准直镜是以狭缝为焦点的聚光镜，将进入进口狭缝的发散光变成平行光，投射于色散元件。又用作聚光镜，将色散后的平行单色光聚焦于出口狭缝。

红外光谱分析概述

红外光谱分析概述（上） 1．红外光谱 红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为4000～400厘米-1；（3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2．分子的振动和转动光谱 对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为： 式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；n0为简谐振动频率。当ν=0时，分子的能量最低，称为基态。处于基态的分子受到频率为n0的红外射线照射时，分子吸收了能量为n0的光量子，跃迁到第一激发态，得到频率为n0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为n0的红外射线而恢复到基态。n0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ： κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中，各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动方式可以被分解为各种简正振动的线性组合，所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式；线性分子有3N－5种简正振动方式。 对于分子的转动而言，往往可以假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为： 红外光谱分析概述（中）

第九章 光学分析法概论

. 第九章光学分析法概论 1、光学分析法有哪些类型。 基于辐射的发射建立的发射光谱分析法、火焰光度分析法、分子发光分析法、放射分析法等；基于辐射的吸收建立的UV-V is光度法、原子吸收光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法等；基于辐射的散射建立的比浊法、拉曼光谱法；基睛辐射的折射建立的折射法、干涉法；基于辐射的衍射建立的X-射线衍射法、电子衍射法等；基于辐射的旋转建立的偏振法、旋光法、圆二色光谱法等。 2、吸收光谱法和发射光谱法有何异同？ 吸收光谱法为当物质所吸收的电磁辐射能由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到的光谱发射光谱法为物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生的光谱。 3、什么是分子光谱法？什么是原子光谱法？ 原子光谱法：是由原子外层或内层电子能级的变化产生的光谱，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法、原子吸收光谱法，原子荧光光谱法以及X射线荧光光谱法等。 分子光谱法：是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的光谱，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法，红外光谱法，分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。 4、简述光学仪器三个最基本的组成部分及其作用。 辐射源（光源）：提供电磁辐射。 波长选择器：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。 检测器：将光信号转换成电信号。 5、简述常用的分光系统的组成以及各自作用特点。 分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。分光系统又分为单色器和滤光片。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。 棱镜：色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。 光栅：利用多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用产生光栅光谱。 干涉仪：通过干涉现象，得到明暗相间的干涉图。 滤光器是最简单的分光系统，只能分离出一个波长带或只能保证消除给定消长以上或以下的所有辐射。 6、简述常用辐射源的种类典型的光源及其应用范围。 1 / 1'.

光学分析法概论

第九章光学分析法概论 1、光学分析法有哪些类型。 基于辐射的发射建立的发射光谱分析法、火焰光度分析法、分子发光分析法、放射分析法等；基于辐射的吸收建立的UV-V is光度法、原子吸收光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法等；基于辐射的散射建立的比浊法、拉曼光谱法；基睛辐射的折射建立的折射法、干涉法；基于辐射的衍射建立的X-射线衍射法、电子衍射法等；基于辐射的旋转建立的偏振法、旋光法、圆二色光谱法等。 2、吸收光谱法和发射光谱法有何异同 ; 吸收光谱法为当物质所吸收的电磁辐射能由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到的光谱发射光谱法为物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生的光谱。 3、什么是分子光谱法什么是原子光谱法 原子光谱法：是由原子外层或内层电子能级的变化产生的光谱，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法、原子吸收光谱法，原子荧光光谱法以及X射线荧光光谱法等。 — 分子光谱法：是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的光谱，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法，红外光谱法，分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。 4、简述光学仪器三个最基本的组成部分及其作用。 辐射源（光源）：提供电磁辐射。 波长选择器：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。 & 检测器：将光信号转换成电信号。 5、简述常用的分光系统的组成以及各自作用特点。 分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。分光系统又分为单色器和滤光片。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。 棱镜：色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。 光栅：利用多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用产生光栅光谱。 干涉仪：通过干涉现象，得到明暗相间的干涉图。 滤光器是最简单的分光系统，只能分离出一个波长带或只能保证消除给定消长以上或以下的所有辐射。 6、简述常用辐射源的种类典型的光源及其应用范围。

光谱分析法导论

第二章光谱分析法导论 一.教学内容 1．电磁辐射及电磁波谱的概念、特性及相关物理量 2．物质与电磁辐射相互作用及相关的光谱学 3．光学分析法的分类及特点 4．光学分析法的基本仪器 二．重点与难点 1．电磁辐射与电磁波谱的特殊 2．各物理量的相互换算 3．物质与电磁辐射相互作用的机制 4．各种能级跃迁的概念及相应的光谱 三.教学要求 1．牢固掌握电磁辐射和电磁波谱的概念及性质 2．熟练掌握电磁辐射各种物理量之间的换算 3．清楚理解物质与电磁辐射相互作用所产生的各种光谱 4．清晰光学分析法分类的线索 5．了解光谱法的基本仪器部件 四．学时安排2学时 第一节光学分析法及其分类 光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。 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)。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。 光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量 子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。 光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。 原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（A AS），原子荧光光谱法（A FS）以及X射线荧光光谱法（X FS）等。 分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分 光光度法（U V-Vi s），红外光谱法（IR），分子荧光光谱法（M F S）和分子磷光光谱法（M P S）等。 非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。 本章主要介绍光谱法。 一、发射光谱法 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M* ，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。 M* ?→M +hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性和定量分 析的方法叫做发射光谱分析法。 根据发射光谱所在的光谱区和激发方法不同，发射光谱法分为： 1.γ射线光谱法

波谱分析概论作业

浙江大学远程教育学院 《波谱分析概论》课程作业 姓名：学号： 年级：2014秋药学学习中心：衢州学习中心————————————————————————————— 第一章紫外光谱 一、简答 1．丙酮的羰基有几种类型的价电子。试绘出其能级图，并说明能产生何种电子跃迁各种跃迁可在何区域波长处产生吸收 答：有n电子和π电子。能够发生n→π*跃迁。从n轨道向π反键轨道跃迁。 能产生R带。跃迁波长在250—500nm之内。 2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线（只考虑π→π*跃迁）。 答：（1）的后者能发生n→π*跃迁，吸收较长。 （2）后者的氮原子能与苯环发生P→π共轭，所以或者吸收较长。 3．与化合物（A）的电子光谱相比，解释化合物（B）与（C）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。 答：B、C发生了明显的蓝移，主要原因是空间位阻效应。 二、分析比较 1．指出下列两个化合物在近紫外区中的区别：

答：（A）和（B）中各有两个双键。（A）的两个双键中间隔了一个单键，这两个双键就能发生π→π共轭。而（B）这两个双键中隔了两个单键， 则不能产生共轭。所以（A）的紫外波长比较长，（B）则比较短。 2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）时，溶剂对n→π*跃迁及π→π*跃迁有何影响用能级图表示。 答：对n→π*跃迁来讲，随着溶剂极性的增大，它的最大吸收波长会发生紫移。而π→π*跃迁中，成键轨道下，π反键轨道跃迁，随着溶剂极性的 增大，它会发生红移。 三、试回答下列各问题 某酮类化合物λhexane max ＝305nm，其λEtOH max =307nm,试问，该吸收是由n→π*跃迁还是 π→π*跃迁引起的 答：乙醇比正己烷的极性要强的多，随着溶剂极性的增大，最大吸收波长从305nm 变动到307nm，随着溶剂极性增大，它发生了红移。化合物当中应当是π→π反键轨道的跃迁。 第二章红外光谱 一、回答下列问题： 1. C—H，C—Cl键的伸缩振动峰何者要相对强一些为什么 答：由于CL原子比H原子极性要大，C—CL键的偶极矩变化比较大，因此C—CL键的吸收峰比较强。 2. C═O与C═C都在μm区域附近。试问峰强有何区别意义何在 答：C=C双键电负性是相同的，C=O双键，O的双键电负性比C要强。在振动过程中，肯定是羰基的偶极矩的变化比较大，所以羰基的吸收峰要比 C=C双键的强的多。

仪器分析报告笔记 《原子吸收光谱法》

第四章原子吸收光谱法 ——又称原子吸收分光光度法§4.1 原子吸收分光光度法（AAS）概述 4.1.1 概述 1、定义 原子吸收分光光度法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。 2、特点 ?灵敏度高：在原子吸收实验条件下，处于基态的原子数目比激发态多得多，故灵敏度高。检出限可达10—9 g /mL (某些元素可更高) ?几乎不受温度影响：由波兹曼分布公式 00 q E q q KT N g e N g - =知，激发态原子浓度与基态原子浓度的比 值 q N N 随T↗而↗。在原子吸收光谱法中，原子化器的温度一般低于3000℃，此时几乎所有元素的0 1% q N N =。也就是说， q N随温度而强烈变化，而 N却式中保持不变，其浓度几乎完全等于原子的 总浓度。 ?较高的精密度和准确度：因吸收线强度受原子化器温度的影响比发射线小。另试样处理简单。RSD 1~2%，相对误差0.1~0.5%。 ?选择性高：谱线简单，因谱线重叠引起的光谱干扰较小，即抗干扰能力强。分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性 ?应用围广：可测定70多种元素（各种样品中）。 ?缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能同时多元素分析。 3、操作 ①将试液喷入成雾状，挥发成蒸汽； ②用镁空心阴极灯作光源，产生波长285.2nm特征谱线； ③谱线通过镁蒸汽时，部分光被蒸汽中基态镁原子吸收而减弱； ④通过单色器和检测器测得镁特征谱线被减弱的程度，即可求得试样中镁的含量. 4、原子吸收光谱分析过程 ?确定待测元素。 ?选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。 ?试样在原子化器中被蒸发、解离成气态基态原子。 ?特征谱线穿过气态基态原子，被吸收而减弱，经色散系统和检测系统后，测定吸光度。 ?根据吸光度与浓度间线性关系，定量分析。 5、与发射光谱异同点 ①原子吸收光谱分析利用的是原子的吸收现象，发射光谱分析则基于原子的发射现象； ②原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠的概率就小得多； ③原子吸收法的选择性、灵敏度和准确性都好。

光谱分析法导论题库

光谱分析法导论 1．在下列激发光源中,何种光源要求试样制成溶液？( 1 ) (1)火焰(2)交流电弧(3)激光微探针(4)辉光放电 2．发射光谱法用的摄谱仪与原子荧光分光光度计相同的部件是( 3 ) (1)光源(2)原子化器(3)单色器(4)检测器 3．在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是( 3 ) (1)原子光谱(2)分子光谱(3)可见分子光谱(4)红外光谱 可见光源通常使用钨灯 5. 原子光谱(发射、吸收与荧光)三种分析方法中均很严重的干扰因素是( 2 ) (1)谱线干扰(2)背景干扰(3)杂散干扰(4)化学干扰 6. 三种原子光谱(发射、吸收与荧光)分析法在应用方面的主要共同点为( 2 ) (1)精密度高,检出限低(2)用于测定无机元素(3)线性范围宽(4)多元素同时测定7. __紫外__和__可见_辐射可使原子外层电子发生跃迁. 原子发射光谱法 1. 几种常用光源中，产生自吸现象最小的是( 2 ) (1) 交流电弧(2) 等离子体光源（即为ICP）(3) 直流电弧(4) 火花光源 2. 闪耀光栅的特点之一是要使入射角α、衍射角β和闪耀角θ之间满足下列条件( 4 ) (1) α=β(2) α=θ(3) β=θ(4) α=β=θ 3. 当不考虑光源的影响时，下列元素中发射光谱谱线最为复杂的是( 4 ) (1) K (2) Ca (3) Zn (4) Fe 所以选择铁谱作为标准 4. 矿物中微量Ag、Cu的发射光谱定性分析应采用的光源是 (1) I CP光源(2) 直流电弧光源(3) 低压交流电弧光源(4) 高压火花光源直流电弧光源用于矿石难溶物中低含量组分的定量测定 5. 下列哪种仪器可用于合金的定性、半定量全分析测定 (1)极谱仪(2)折光仪(3)原子发射光谱仪(4)红外光谱仪(5)电子显微镜6. 发射光谱摄谱仪的检测器是( ) (1) 暗箱(2) 感光板(3) 硒光电池(4) 光电倍增管 7. 对原子发射光谱法比对原子荧光光谱法影响更严重的因素是( ) (1) 粒子的浓度(2) 杂散光(3) 化学干扰(4) 光谱线干扰 8. 原子发射光谱激发源的作用是提供足够的能量使试样____蒸发________ 和__激发__。 9. 影响谱线强度的内因是______各元素的激发电位统计权重____________ ，外因是__被测元素浓度和弧焰温度________________ 。 10. 自吸：原子在高温下被激发而发射某一波长的辐射, 但周围温度较低的同种原子(包括低能级原子或基态原子)会吸收这一波长的辐射 11. (1)海水中的重金属元素定量分析___高频电感耦合等离子体____________ (2)矿物中微量Ag、Cu的直接定性分析_____直流电弧_________ (3)金属锑中Sn、Bi的直接定性分析______电火花________

光谱分析概论及UV习题

光学分析法概论 填空题： 1．电磁辐射具有 波动性 和 微粒性 两个性质。 2．可见光的波长范围是 400-760nm ，紫外光的波长范围是 200-400nm ，红外光的波长范围是 0.76-1000um 。 3．波长越大，其频率越 低 ，波数越 低 ，能量越 低 。 计算： 1．1μm 波长的光线对应的波数、频率分别为多少？ 41 48141611101*103*10/3*10()1*10cm cm c m s s Hz m σλυλ----== ====

紫外可见分光光度法 填空： 紫外可见分光光度法的英文简写是。 紫外可见分光光度法吸收曲线纵坐标用表示，横坐标用表示。 选择 1紫外可见吸收光谱是由（）产生？ A 分子外层电子跃迁产生 B 原子的振动产生的 C 分子的转动产生的 D 原子外层电子跃迁产生 2电子能级间隔越小，电子跃迁时吸收光子的（） A 能量越高 B 波长越长 C 波数越大小 D 频率越高 3丙酮在乙烷中的紫外吸收λmax=279nm,ε=14.8,此吸收峰是由哪种跃迁引起的？() A n → σ* B σ→ σ* C π→ π* D n → π* 4下列化合物中，同时有σ→ σ* ，π→ π*，n → σ*跃迁的化合物是（） A 氯仿 B 丙酮 C 1，3-丁二烯 D 甲醇 5符合朗伯—比尔定律的某有色溶液，当有色物质的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是（） A不变、增加B不变、减少 C增加、不变D减少、不变 6某物质摩尔吸光系数很大，则表明（） A 该物质对某波长的吸光能力很强 B 该物质浓度很大 C 光通过该物质溶液的光程很长 D 测定该物质的精密度很高 7透射比与吸光度的关系是（） A 1/T＝A B lg1/T=A C lgT=A D lg1/A=T 8一有色溶液对某波长光的吸收遵守比尔定律。当选用2.0 cm的比色皿时，测得透光率为T，当改用1.0cm 的吸收池，则透光率应为（） A 2T B T/2 C T2 D T1/2 9以下说法错误的是（） A摩尔吸光系数随浓度增大而增大 B吸光度A随浓度增大而增大 C透光率T随浓度增大而减小

光谱分析法概述

光谱分析法概论 ~ 第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用 （一）电磁辐射和电磁波谱 光是一种电磁辐射（又称电磁波），是一种以强大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光量子流，它具有波粒二象性 1 光的波动性：用波长、波数、频率作为表征 波长是在波的传播路线上具有相同振动相位的相邻两点之间的线性距离，常用nm作为单位 波数是每厘米长度中波的数目，单位cm-1 频率是每秒内的波动次数，单位Hz 在真空中波长、波数和频率的关系 C是光在真空中的传播速度，C=2.997925*10 10cm*s 所有电磁辐射在真空中的传播速度均相同 在其他透明介质中，由于电磁辐射与介质分子的相互作用，传播速度比在真空中稍小一些 2 光的微粒性：用每个光子具有的能量E作为表征 光子的能量与频率成正比，与波长成反比 H是普朗克常数，其值等于6.6262*10-34 J*s 能量E的单位常用电子伏特（eV）和焦耳（J）表示 电磁辐射与物质的相互作用包括以下两种： 1 涉及物质内能变化的：吸收、产生荧光、磷光、拉曼散射 2 不涉及物质内能变化的：透射、折射、非拉曼散射、衍射、旋光 当辐射通过固体、液体或气体等透明介质时，电磁辐射的交变电场导致分子（或原子）外层电子相对其核的震荡，造成这些分子（或原子）周期性的变化 1如果入射的电磁辐射能量正好与介质分子（或原子）基态与激发态之间的能量差相等，介质分子（或原子）就会选择性地吸收这部分辐射能，从基态跃迁到激发态（激发态的寿命很短） 处于激发态的分子（或原子）通常以（1）热的形式（2）发生化学变化（光化学变化）（3）以荧光及磷光的形式发射出所吸收的能量并回到基态 2 如果入射的电磁辐射能量与介质分子（或原子）基态与激发态之间的能量差不相等，则电磁辐射不被吸收，分子（或 原子）极化所需的能量仅被介质分子（或原子）瞬间保留，然后被再发射，从而产生光的透射、非拉曼发射、反射、折射等物理现象 第二节 光学分析法的分类 一、常用的光学分析方法

光学分析法导论发射光谱习题

第二章光学分析法导论习题（P223） 1、光谱法的仪器由哪几部分组成？它们的作用是什么？ 2、单色器由几部分组成？它们的作用是什么？ 3、简述光栅和棱镜分光的原理。 4、影响光栅色散率（线色散率）的因素有哪些？线色散率的单位是什么？ 5、波长为500nm和520nm的光谱线垂直照射到光栅上，经焦距为两米的成像物镜系统进 行光谱测量，若光栅刻线数分别为600条/mm，1200条/mm，问一级光谱和二级光谱中这两条线之间的距离为多少？ 6、一台配有长63.5mm，刻线数为600条/mm光栅的光谱仪，理论上至少要用哪一级光谱 才能分辨开309.990nm和309.997nm的铁双线？ 7、某光谱仪光栅长5cm，刻线数为1000条/mm，暗箱物镜焦距为1m，光线垂直光栅入射， 问分别用一、二级光谱时在衍射为30°处的波长各为多少？在此波长下所能分辨开的最小波长差各为什么？此时的倒线色散率为多大？ 第三张原子发射光谱法习题（P242） 1、光谱项的意义是什么？ 2、光谱分析常用的激发光源有哪几种？比较它们各自的特点？ 3、发射光谱分析中，如何选择分析线和分析线对？ 补充题 1、原子发射光谱是怎样产生的？其特点是什么？ 2、原子发射光谱仪由哪几部分组成？其主要作用是什么？ 3、名词解释：（1）激发电位；（2）电离电位；（3）原子线；（4）；离子线；（5）共振线；（6） 灵敏线（7）等离子体；（8）自吸；（9）基体效应 4、简述ICP的形成原理及其特点。 5、光谱定性分析摄谱时，为什么要使用哈特曼光阑？为什么要同时摄取铁光谱？ 6、光谱定量分析的依据是什么？为什么要采用内标法？简述内标法的原理。 7、为什么原子发射光谱可采用内标法来消除实验条件的影响？ 8、采用原子发射光谱分析下列试样时，选用什么光源为宜？ （1）矿石中组分的定性、半定量分析； （2）合金中铜的质量分数（10-2数量级） （3）钢中锰的质量分数（10-4~10-3数量级） （4）污水中的Cr、Mn、Cu、Fe等的质量分数（10-6~10-3数量级） 9、某合金中Pb的光谱的定量测定，以Mg作为内标，实验测得数据如下：根据下面数据，（1） 绘制工作曲线； （2）求溶液中A、B、C的质量浓度。 溶液黑度计读数（透光率）Pb的浓度（mg mL-1） Mg Pb 1 7.3 17.5 0.151 2 8.7 18.5 0.201 3 7.3 11.0 0.301 4 10.3 12.0 0.402 5 11. 6 10.4 0.502 A 8.8 15.5 B 9.2 12.5 C 10.7 12.2

光谱法概述Word版

光谱法概述 一、光的性质 1、电磁辐射 电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空间不需要任何物质作为传播媒介的一种能量。 电磁辐射的性质：具有波、粒二向性 微粒性： 电磁辐射的吸收和发射现象→微粒性 微粒性的表征→光子的能量E E＝hν＝hc/λ＝hcσ h：普郎克常数 E：光量子能量

2、电磁波谱： 电磁波谱： 3、电磁辐射与物质的相互作用（1）涉及物质内部能级跃迁。吸收 产生荧光、磷光等

（2）不涉及物质内部能级跃迁，仅使电磁辐射某些基本性质发生改变。 折射、衍射、旋光等 4、光谱法 当电磁辐射和物质相互作用，引起物质内部的

能级跃迁，记录由此产生的电磁辐射强度随波长的变化，得到光谱图。从而对物质进行定性、定量和结构分析的方法。 光谱法分类 二、物质对光的吸收 ●物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。 ●人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：400～760nm。 ●让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、等各色光。 ●单色光：单一波长的光 ●复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。 ●光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到白光，称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。

物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。 即物质的颜色是它所吸收光的互补色。

溶液的颜色：是由于它选择性地吸收了一部分光，而呈现它的补色。 例如：三（邻二氮菲）合铁配合物溶液吸收了508nm处的光，而呈现紫红色。 三、物质的吸收光谱 将某物质的溶液，用不同波长的单色光作入射光，测定这一溶液吸光度A。每种波长的单色光都有其相对应的吸光度。然后以A为纵坐标，波长

第2章 光谱分析法概论

第2章 光谱分析法概论 根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互作用建立起来的一类仪器分析方法，统称 为光学分析法。 光是电磁辐射(又称电磁波)，是一种不需要任何物质作为传播媒介就可以以巨大速度通 过空间的光子流（量子流），具有波粒二象性（波动性与微粒性）。 光的波动性体现在反射、折射、干涉、衍射以及偏振等现象。波长λ 、波数σ 和频率υ 相互关系为：λν/c = 和c //1νλσ==，c =2.997925×1010cm/s 。 光的微粒性体现在吸收、发射、热辐射、光电效应、光压现象以及光化学作用等方面， 用每个光子具有的能量E 作为表征。光子的能量与频率成正比，与波长成反比，关系为： σλνhc hc h E ===/ 从γ 射线一直至无线电波都是电磁辐射，光是电磁辐射的一部分，若把电磁辐射按照波 长或频率的顺序排列起来，就可得到电磁波谱（electromagnetic spectrum ）。 波长在360～800nm 范围的光称为可见光，具有同一波长、同一能量的光称为单色光，由 不同波长的光组合成的称为复合光。 复合光在与物质相互作用时，表现为其中某些波长的光被物质所吸收，另一些波长的光 透过物质或被物质所反射，透过物质的光（或反射光）能被人眼观察到的即为物质所呈现的颜色。不同波长的光具有不同的颜色，物质的颜色由透射光（或发射光）的波长所决定。 当物质与辐射能相互作用时，其内部的电子、质子等粒子发生能级跃迁，对所产生的辐 射能强度随波长(或相应单位)变化作图，所得到的谱图称为光谱（也称波谱）。 利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱分析法或光谱法。 以测量气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方 法为原子光谱法， 由分子中电子能级（n ）、振动能级（v ）和转动能级（J ）的变化而产生的光谱为基础的 定性、定量和物质结构分析方法为分子光谱法。有紫外-可见分光光度法（UV-Vis ），红外吸收光谱法（IR ），分子荧光光谱法（MFS ）和分子磷光光谱法（MPS ）等。 物质吸收相应的辐射能而产生的光谱为吸收光谱。利用物质的吸收光谱进行定性、定量 及结构分析的方法称为吸收光谱法。 物质受激，跃迁到激发态M*后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生 的光谱为发射光谱。物质发射的光谱有三种：线状光谱、带状光谱和连续光谱。 利用测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性、定量的方法称为发射光谱法。 用于研究吸收、发射或荧光的电磁辐射强度和波长关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计， 一般包括五个基本单元：光源、单色器、样品池、检测器和读出器。 单色器的主要作用是将来自光源的连续光谱（复合光）分解并分离出所需要的单色光（即 仅含特定波长的光）或有一定宽度的谱带，由入射狭缝和出射狭缝、准直镜、聚焦镜以及色散元件（如棱镜或光栅）等组成，分色散型和干涉型。 当一束波长为λ 的平行单色光（强度为I 0）通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体 介质时，光的强度由I 0减弱为I t ，定义I t 与I 0的比值为透光率（transmittance ，0t I I T = ），其

红外光谱分析概述

红外光谱分析概述 1．红外光谱红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为 （3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～4000～400厘米-1； 10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2．分子的振动和转动光谱

对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f 能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为： 式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；ν0为简谐振动频率。当ν=0时，分子的能量最低，称为基态。处于基态的分子受到频率为ν0的红外射线照射时，分子吸收了能量为ν0的光量子，跃迁到第一激发态，得到频率为ν0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为ν0的红外射线而恢复到基态。ν0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ： κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中，各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动 方式可以被分解为各种简正振动的线性组合，所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N 个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式；线性分子有3N－5种简正振动方式。 对于分子的转动而言，往往可以假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为： J=0,1,2,3,…,n

(整理)光谱分析技术及应用

光谱分析技术及应用 一、光谱分析的分类 1、原子吸收光谱法——也叫湿法分析。它是以待测元素的特征光波，通过样品的蒸发，被蒸发中的待测元素的基态原子所吸收，由辐射强度的减弱程度，来测定该元素的存在与否和含量多少；通常是采用火焰或无火焰（也叫等离子）方法，把被测元素转化为基态原子。根据吸收光波能量的多少测定元素的含量。 通常原子吸收光谱法是进行仪器定量分析的湿法分析。 2、原子发射光谱法——利用外部能量激发光子发光产生光谱。 看谱分析法就是原始的、也是最经典的利用原子发射光谱的分析方法。看谱分析法在我国工业生产上的使用是在上世纪50年代，58年北京永定机械厂制造了第一台仿苏联技术的看谱仪，随后天津光学仪器厂成为我国大量生产棱镜分光的看谱镜基地。 上世纪80年代起，德国、英国、美国等国家，开始研制采用CCD （Charge Coupled Device电荷耦合器件）技术作为光谱接收器件的直读式定量光谱仪，德国以实验室用大型直读定量光谱仪为主；英国阿朗公司、美国尼通公司以便携式金属分析仪为主打市场。近年来，德国、芬兰等国家研制生产便携式、直读定量光谱仪，分析精度在一定条件下可以替代实验室直读式定量光谱仪。 二、看谱分析的特点 1、操作简便，分析速度快。 2、适合现场操作。

3、无损检测（现场操作情况下无须破坏样品）。 4、检测成本低。是便携式金属分析仪的1/30左右，是便携式直读定量光谱仪的1/40。 5、有一定的灵敏度和准确度。 三、看谱分析的方法： 定性分析方法，所谓定性就是判定分析的元素是否存在的分析。严格的讲定性分析是根据某元素的特征灵敏线的出现与否，来确定该元素是否存在的分析方法。 那么，什么叫灵敏线呢？ 某元素在某几个区域出现的几条与其它元素不同的特征线；或称“在较低含量情况下出现的谱线”，或者说是在某一范围内出现的谱线，叫做灵敏线。 半定量方法就是近似的估计元素含量的方法。 利用谱线进行比较，即通过 亮度比较含量，就是与铁基线进 行比较，含量与亮度的对数成正 比关系。（用来进行比较的铁基线 的亮度应不变。）lgI（谱线强度） 四、看谱分析的一般步骤 1、分析前的准备

光谱分析

光源（强度大-分析灵敏度高、稳定-分析重现性好）。连续光源：紫外（H2、D2灯）；可见（W氙灯）；红外（Nernst、硅碳棒）；线光源：金属蒸汽灯（Hg、Na）；空心阴极灯（普通、高强度）；激光（红宝石、He-Ne、Ar离子）；发射光谱（直流电弧、交流电弧、火花、ICP）。分光系统：单色器-将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一”波长的“单色光”的器件；单色光的有效宽度越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。（其中最主要的分光原件为棱镜和光栅。）检测显示系统：光检测器（发光二极管；硒光电池；光电倍增管；硅二极管阵列检测器；半导体检测器），热检测器（真空热电偶检测器（红外光谱仪中常用）；热释电检测器）。 原子吸收：基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射吸收进行元素定量分析的。组成：光源，原子化装置，分光系统，检测系统。特点：灵敏度高，精密度高；选择性好，抗干扰能力强；适用范围广，测定的元素高达70多种；分析速度快，设备费用低。缺点：难熔元素及非金属元素难以测定；一个元素需要一盏空心阴极灯；不能同时进行多元素分析。 原子的能级跃迁只能取固定值，是线光谱，原子吸收的谱线非常窄，如果采用连续光源，则分光系统无法分开相近的吸收线，分光光度计中采用连续光源是因为溶液中分子的吸收是连续光谱，没有必要用线光源。 对光源的要求：光谱纯度高，发射锐线，起辉电压低，结构牢固可靠，寿命长，价格便宜，使用方便。1、空心阴极灯2、高强度HCL 3、多元素HCL 4、连续光源-氘灯背景校正。原子化装置及样品导入方法:最广泛的是:FAAS (Flame Atomic Absorption Spectrum)。样品-预处理-溶液试样-雾化-蒸发-原子化-激发;原子化效率:把样品中的分析物蒸发并转化成气态原子的转化率。原子化器：火焰，无火焰，氢化法。电热原子化系统基本原理：把固定体积的试样注入惰性气体保护下的石墨管中，经热处理后试样迅速地原子化，得到峰形的吸收讯号，讯号的高度或面积正比于分析元素的量。分光系统：单道单光束与单道双光束（常用的二种）。检测系统：光电倍增管——光转化成电讯号并进行放大。 原子和分子光谱：谱形状（线状和带状）；谱起源（电子跃迁；振动和电子跃迁）；研究范围（气态或溶液分子；稀薄气体原子）原子发射（摄谱仪、直读光谱仪、火焰分光光度计）：根据待测物质气态原子或离子受激发所发射的特征光谱的波长及其强度来测定物质中元素组成和含量的分析方法。在激发光源中将被测物质蒸发，解离，激发。由激发态返回低能级态，辐射出不同特征波长的光，将被测定物质发射的复合光经分光装置色散成光谱。据光谱的谱线位置进行光谱定性分析，据谱线强度进行光谱定量分析。优点：灵敏度高——对大多数金属及部分非金属元素含量低至μg·g-1均可测定；选择性好——不同的原子产生不同的特征谱线；不需分离可同时测定多种元素；准确度高；试样用量小，测定范围广；缺点：相对分析法，需要有标准样品对照。通常情况下，物质的原子处于基态，当受到外界能量的作用时,基态原子被激发到激发态,同时还能电离并进一步被激发。激发态的原子或离子不稳定(寿命小于10-8 s),按光谱选择定则，以光辐射形式放出能量，跃迁到较低能级或基态，就产生原子发射光谱。直流电弧光源、低压交流电弧光源、高压火花光源、电感耦合等离子体光源；棱镜和光栅； 各种元素原子结构不同，在激发光源作用下，得到特征光谱不同。元素光谱定性分析，不要求对元素的每条谱线进行鉴别，一般在试样光谱找出待测元素的2-3条元素灵敏线，就可确定试样中存在该元素。半定量分析：谱线强度和谱线出现情况与元素含量有关。定量：原子发射谱线强度与浓度成正比—定量分析的依据。 X射线荧光光谱法是利用样品对X射线吸收随样品中的成分及其多少变化来定性或定量测定样品中成分的。（谱线简单，分析灵敏度高，分析范围宽，定量分析线性范围宽，精密度高，制样简单，分析速度快。）原理：入射的X射线具有相当较大的能量，该能量可以轰击出元素原子内层中的电子。X射线荧光光谱多采用K系和L系荧光，其他线系采用较少。 固体中某些放射性原子核有一定的几率无反冲地发射γ射线，γ光子携带了全部核跃迁能量。处于基态的固体中的同种核对前者发射的γ射线也有一定几率能够无反冲共振吸收。这种现象称为穆斯堡尔效应。 基态分子吸收了一定能量后，跃迁至激发态，当激发态分子以辐射跃迁形式将其能量释放返回基态时，便产生分子发光。 激发模式：光致发光（荧光，磷光）；热致发光；场致发光；化学发光。 分子荧光法是根据物质分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量的一种方法（灵敏度高-检出限通常比分光光度法低2-4个数量级；选择性好-包括激发和发射两个过程，通过前后两次波长的选择，可得到更高的选择性；方法简便快速，试样用量少；对环境因素比较敏感，能产生强荧光的化合物相对较少，使其应用受到一定限制）。 荧光：10-9～10 -6 s, 第一激发单重态的最低振动能级→基态；磷光：10-4～100 s, 第一激发三重态的最低振动能级→基态 处于第一激发单重态中的电子跃回至基态各振动能级时，将得到最大波长为λ3的荧光。λ3的波长较激发波长λ1或λ2都长，而且不论电子开始被激发至什么高能级，最终将只发射出波长λ3为的荧光。荧光的产生在10-9-10-6s内完成。 电子由基态单重态激发至第一激发三重态的几率很小，因为这是禁阻跃迁。但是，由第一激发单重态的最低振动能级，有可能以系间窜跃方式转至第一激发三重态，再经过振动驰豫，转至其最低振动能级，由此激发态跃回至基态时，便发射磷光，这个跃迁过程（T1→S0）也是自旋禁阻的，其发光速率较慢，约为10-4-100 s。跃迁所发射的光，在光照停止后，仍可持续一段时间。荧光效率用来描述激发态分子发生辐射跃迁返回基态的概率的大小，定义为发荧光的分子数目与激发态分子总数的比值。 物质必须能够吸收紫外-可见光，即分子中必须含有共轭双键这样的强吸收基团，共轭体系越大，π电子的离域性越强，越易被激发而产生荧光。分子的刚性平面结构有利于荧光的产生。给电子基团(-OH, -NH2, -NR2, -OR)使共轭体系增大，导致荧光增强。反之，吸电子基团(-COOH, -NO, -NO2)使荧光减弱。 荧光强度与荧光物质的浓度成之正比，但这种线性关系只有在极稀的溶液中，当εlc≤0.05时才成立。对于较浓溶液，由于猝灭现象和自吸收等原因，使荧光强度和浓度不呈线性关系。 荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。能引起荧光强度降低的物质称为荧光猝灭剂。碰撞猝灭是处于激发单重态荧光分子与猝灭剂分子相碰撞，激发单重态荧光分子以无辐射跃迁的方式回到基态；

第2章 光谱分析法导论

第2章光谱分析法导论 2.1 内容提要 2.1.1 基本概念 光分析法—以物质的光学性质为基础建立的分析方法，称为光学分析法，简称光分析法。 光谱分析法—以测量光与物质相互作用，引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁产生的发射、吸收、散射等波长与强度的变化关系为基础的光分析法，称为光谱分析法。 非光谱分析法—利用光与物质作用时所产生的折射、干涉、衍射和偏振等基本性质的变化来达到分析测定目的的光分析法，主要有折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等。 光发射—受激粒子由高能态跃迁回到低能态（包括基态）时，以光辐射形式释放多于能量的现象。 光吸收—当光与物质接触时，某些频率的光被选择性的吸收并使其强度减弱，这种现象被称为物质对光的吸收。 光散射—光通过不均匀介质时，如果有一部分光沿着其他方向传播，这种现象称为光的散射。 光折射—当光从一种透明介质进入另一种透明介质时，光束的前进方向发生改变的现象，称为光的折射。 光衍射—光波绕过障碍物而弯曲向后传播的现象，称为光的衍射。 光偏振—天然光通过某些物质后，变为只在一个固定方向有振动的光，称为平面偏振光，这种现象称为偏振。 光的旋光色散—平面偏振光进入旋光活性物质时，使得构成偏振光的左、右两圆偏振光的传播速度变得不一样，这种现象称为旋光色散。 光的圆二色性—偏振光与物质相互作用后，由于对左、右圆偏振光的吸收情况不同导致两圆偏振光的振幅和能量也不相同，并形成一个沿着椭圆运动的椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。 光的波粒二象性—指光既有波动性又有粒子性。 吸收光谱—物质的粒子吸收某特定的光子后，由低能级跃迁到较高能级，当把物质对光的吸收情况按照波长的次序排列记录下来，就得到

光谱分析综述

学科分类号 综述题目 学科专业 学号 研究生姓名 导师姓名 课程光谱分析

二零一四年十一月

目录 一、前言....................................................... .......错误！未定义书签。 二、主题................................................................................................ .5 三、结论 (10) 参考文献.................................................................. 错误！未定义书签。

石墨烯量子点的制备和表征 摘要石墨烯因其独特的物理化学性质以及潜在的巨大应用价值引起了越来越多的研究兴趣，但其特殊的零带隙结构却限制了它在光电领域的应用，石墨烯独特的结构和电子特性使其成为优秀的导电支架，可从量子点中捕获并输运电子，实现了电子空穴对的有效分离。本文详细总结了近年来石墨烯-量子点复合材料的制备方法，包括相转移法、静电复合、水热和溶剂热法以及电化学法和微波辅助法等，并简要介绍了相关应用领域的研究进展，以期为石墨烯基纳米复合材料的发展研究提供相关的参考与依据。 关键词石墨烯?量子点复合材料制备方法表征 Abstract Due to its unique physical and chemical properties and promising widespread application value graphene has been attracting intensive research interest.However,it has been limited the application in the field of optolectronics due to its special structure of zero bandgap .The special electronic properties and structures of graphene make it an excellent conductive scaffolds,which would capture and transport electrons from the excited QDs and also effectively separate the electron hole pair.In this paper ,we summerized the synthetic methods of graphene-QDs composites,includeing the phase-transfer methods,electrostatic compound strategies,hydrothermal and solvothermal methods,electrochemical template method and the microwave-assited ways .The brief introduction of the applications has also been presented,which would provide the reference for the research and development of graphene-based nanocomposites. Key words graphene-quantum dot composites;synthesis ;representation