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光学分析法概论

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。

仪器分析第5讲 光学分析法概述(第七章)

《仪器分析》光学分析法概述《仪器分析》光学分析法概述 §7.1光学分析法概要(Introduction to Spectroscopy) 1.光学分析法及分类 ? 光学分析法根据物质发射、吸收电磁辐射或电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的一类分析方法。 ? 可分为光谱法和非光谱法两大类 电磁辐射和电磁波谱 1.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形式,它是检测物质内在微观信息的最佳信使。 2.电磁辐射的性质:具有波、粒二像性;其能量交换一般为单光子形式,且必须满足量子跃迁能量公式: 3.电磁波谱:电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。 λ νc h h E ? =?= γ射线→X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波高能辐射区γ射线 能量最高,来源于核能级跃迁 χ射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁波长长 光谱分析法 基于测量辐射的波长及强度。 这些光谱是由于物质的原子或分子的特定能级的跃迁所产生的,根据其特征光谱的波长可进行定性分析; 光谱的强度与物质的含量有关,可进行定量分析。 ? 根据电磁辐射的本质,可分为 ? 原子光谱:由原子内层或外层能级的变化产生,表现为线状光谱 ? 分子光谱:由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生,带状光谱 ? 根据辐射能量传递的方式,可分为发射、吸收、荧光、拉曼光谱等。

不涉及光谱的测定,即不涉及能级的跃迁,而主要是利用电磁辐射与物质的相互作用。 这个相互作用引起电磁辐射在方向上的改变或物理性质的变化,而利用这些改变可以进行分析。 非光谱分析法 2. 电磁辐射参数及应用 微波区0.1nm~1m 中红外光区2.5~50μm 可见光区 400~800nm 远紫外区10~200nm 吸收光谱法:顺磁共振波谱法、核磁共振波谱法 无线电波区 >1m 电子和核自旋 远红外光区50~1000μm 分子转动能级 吸收光谱法:红外光谱法Raman 散射 近红外光区0.78~2.5μm 分子振动能级 发射光谱法:原子发射光谱、原子荧光分析、分子荧光分析、分子磷光分析 吸收光谱法:紫外-可见分光光度法、原子吸收近紫外光区200~400nm 外层电子跃迁X 射线荧光分析法 X射线区0.001~10nm K,L 层电子跃迁γ射线光谱法、Mossbauer 谱法γ射线区 5~140 pm 核能级 涉及方法 电磁波区域波长λ迁能级类型3. 各种光分析法简介 ? 发射光谱法 ?γ射线光谱法?x 射线荧光分析法?原子发射光谱分析?原子荧光分析法?分子荧光分析法?分子磷光分析法? 化学发光分析 ? 吸收光谱法 ?莫斯堡谱法 ?紫外可见分光光度法?原子吸收光谱法?红外光谱法?顺磁共振波谱法? 核磁共振波谱法? 散射 ? Roman 散射

光学分析部分习题.docx

第二章光分析方法导论 一、选择题 1、 请按能量递增的次序,排列下列电磁波谱区:红外、射频、可见光、紫外、X 射线、微波、丫射 线( A 、 微波、射频、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 B 、 射频、微波、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 C 、 丫射线、X 射线、紫外、可见光、红外、微波、射频 D 、 丫射线、X 射线、紫外、可见光、红外、射频、微波 2、 请按波长递增的次序,排列下列电磁波谱区:红外、射频、可见光、紫外、X 射线、微波、丫射线( 微波、射频、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 射频、微波、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 Y 射线、X 射线、紫外、可见光、红外、微波、射频 丫射线、X 射线、紫外、可见光、红外、射频、微波 请按能量递增的次序,排列下列电磁波谱区:远红外、可见光、近紫外、近红外、远紫外( 某分了的转动能级差△ E=0.05eV ,产生此能级跃迁所需吸收的电磁辐射的波长为( 248pm D 、2480pm A 、 B 、 D 、 3、 A 、 远红外、 近红外、 可见光、近紫外、 远紫外 B 、 远红外、 近红外、 可见光、远紫外、 近紫外 C 、 远紫外、 近紫外、 可见光、近红外、 远红外 D 、 近紫外、 远紫外、 可见光、近红外、 远红外 4、 A 、 请按波长递增的次序,排列下列电磁波谱区:远红外、可见光、近紫外、近红外、远紫外( 可见光、近紫外、 远红外、 近红外、 远紫外 B 、 远红外、 近红外、 可见光、远紫外、 近紫外 C 、远紫外、 近紫外、 可见光、近红外、 远红外 D 、 近紫外、 远紫外、 可见光、近红外、 远红外 5、 下列哪种光谱分析法不属于吸收光谱( A 、 C 、 分了荧光光谱法 原了吸收光谱法 B 、 D 、 紫外■可见分光光度 法 6、 A 、 下列哪种光谱分析属于发射光谱法( 紫外■可见分光光度法 B 、 原了吸收分光光度法 C 、 原了荧光光谱法 D 、 激光拉曼光谱法 7、 A 、 2.48pm 24.8屮Yi C 、

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。

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'.

1.光学分析法导论

第一章 光学分析法导论 (An Introduction to Optical Analysis ) 1.1 电磁辐射的性质 电磁辐射(electromagnetic radiation )是一种以极大的速度(在真空中为 2.9979× 1010cm ·s -1)通过空间,不需要任何物质作为传播媒介的能量。它包括无线电波、微波、红外光、紫外-可见光以及X 射线和γ射线等形式。电磁辐射具有波动性和微粒性。 1.1.1 电磁辐射的波动性 根据Maxwell 的观点,电磁辐射的波动性可以用电场矢量E 和磁场矢量M 来描述,如图1.1.1所示。它是最简单的单个频率的平面偏振电磁波。平面偏振就是它的电场矢量E 在一个平面内振动,而磁场矢量M 在另一个与电场矢量相垂直的平面内振动。电场和磁场矢量都是正弦波形,并且垂直于波的传播方向。与物质的电子相互作用的是电磁波的电场,所以磁场矢量可以忽略,仅用电场矢量代表电磁波。波的传播以及反射、衍射、干涉、折射和散射等现象表现了电磁辐射具有波的性质,可以用以下波参数来描。 图1.1.1 电磁波的电场矢量E 和磁场矢量M 1)周期T 相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所需要的时间间隔称为周期,单位为s (秒)。 2)频率ν 单位时间内通过传播方向上某一点的波峰或波谷的数目,即单位时间内电磁场振动的次数称为频率,它等于周期的倒数1/T ,单位为1/s (1/秒),称为赫兹,以Hz 表示。电磁波的频率只取决于辐射源,与通过的介质无关。 3)波长λ 相邻两个波峰或波谷的直线距离。若电磁波传播速度为c ,频率为ν,那么波长λ为: νλ1 ?=c (1.1.1) 不同的电磁波谱区可采用不同的波长单位,可以是m ,cm ,μm 或nm ,他们之间的换算关系为1m=102cm=106μm=109nm 。 4)波数 每厘米长度内含有波长的数目,即波长的倒数: c νλ== 1 (1.1.2) 单位为cm -1(厘米-1),将波长换算成波长的关系式为:

光学分析法导论习题

光学分析法导论习题 一.填空题 1. 光速c≈3×1010cm·s-1是在中测得的。 2.原子内层电子跃迁的能量相当于光,原子外层电子跃迁的能量相当于光和。 3.分子振动能级跃迁所需的能量相当于光,分子中电子跃迁的能量相当于光。 4.钠的基态光谱支项为 ,钠的共振谱线以表示。 5.,和三种光分析方法是利用线光谱进行检测的。 6.指出下列电磁辐射所在的光谱区(光速为3×1010cm·s-1)。 (1)波长588.9nm ;(2)波数400cm-1; (3)频率2.5×1013Hz ;(4)波长300nm 。 二.选择题 1.电磁辐射的微粒性表现在下述哪种性质上 A. 能量 B. 频率 C. 波长 D. 波数 2.当辐射从一种介质传播到另一种介质中时,下述哪种参量不变? A. 波长 B.频率 C.速度 D.方向 3.镁的L=2光谱项可具有几个J值? A.1 B.2 C.3 D.4 4.下述哪种分析方法是基于发射原理的? A.红外光谱法 B.荧光光度法 C.核磁共振波谱法 D.分光光度法 5.带光谱是由于 A 炽热固体发射的结果 B 受激分子发射的结果

C 受激原子发射的结果 D 简单离子发射的结果 ?习题 一.填空题 1. 光速c≈3×1010cm·s-1是在头真空中测得的。 2.原子内层电子跃迁的能量相当于 X 光,原子外层电子跃迁的能量相当于紫外光和可见光。 3.分子振动能级跃迁所需的能量相当于红外光,分子中电子跃迁的能量相当于紫外可见光。 4.钠的基态光谱项为 32S 1/2 ,钠的共振谱线以 32P 3/2 或32P 312 表 示。 5.原子发射,原子吸收和原子荧光三种光分析方法是利用线光谱进行检测的。 6.指出下列电磁辐射所在的光谱区(光速为3×1010cm·s-1)。 (1)波长588.9nm ;(2)波数400cm-1; (3)频率2.5×1013Hz ;(4)波长300nm 。 二.选择题 1.电磁辐射的微粒性表现在下述哪种性质上(A) A. 能量 B. 频率 C. 波长 D. 波数 2.当辐射从一种介质传播到另一种介质中时,下述哪种参量不变?(B) A. 波长 B.频率 C.速度 D.方向 3.镁的L=2光谱项可具有几个J值?(C) A.1 B.2 C.3 D.4 4.下述哪种分析方法是基于发射原理的?(B) A.红外光谱法 B.荧光光度法 C.核磁共振波谱法 D.分光光度法 5.带光谱是由于(B) A 炽热固体发射的结果 B 受激分子发射的结果 C 受激原子发射的结果 D 简单离子受激发射的结果 一、选择题 1、请按能量递增的次序,排列下列电磁波谱区:红外、射频、可见光、紫外、X射线、

第二章 光学分析法导论

第二章 光学分析法导论 1、解释下列名词 (1)原子光谱和分子光谱 (2)发射光谱和吸收光谱 (3)统计权重和简并度 (4)分子振动光谱和分子转动光谱 (5)禁戒跃迁和亚稳态 (6)光谱项和光谱支项 (7)分子荧光、磷光和化学发光 (8)拉曼光谱 答:(1)由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称原子光谱; 由分子成键电子能级跃产生的光谱称分子光谱。 (2)原子受外界能量(如热能、电能)作用时,激发到较高能态,但很不稳定,再返回基态或较低能态而发射特征谱线形成的光谱称原子发射光谱。 由基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能态产生的原子特征光谱称原子吸收光谱。 (3)由能级简并引起的概率权重称为统计权重。 在磁场作用下,同一光谱支项会分裂成2J+1个不同的支能级,2J+1称为简并度。 (4)由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称分子振动光谱; 由分子在不同转动能级间跃迁称分子转动光谱。 (5)不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁; 若两光谱项之间为禁戒跃迁,处于较高能级的原子有较长寿命,称为亚稳态。 (6)光谱项:用n 、L 、S 、J 四个量子数来表示能量状态,符号n 2S+1L J ; 光谱支项: J 值不同的光谱项。 (7)荧光和磷光都是光致发光。 荧光是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态,再由激发态回到基态产生的二次辐射; 磷光是单重激发态先过渡到三重激发态,再由三重激发态向基态跃迁产生的光辐射; 化学发光是化学反应物或产物受反应释放的化学能激发产生的光辐射。 (8)拉曼光谱:入射光子与溶液中试样分子间非弹性碰撞引起能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光谱。 2、阐明光谱项中各符号的意义和计算方法。 答:光谱项:n 2S+1L J ; 其中 n 为主量子数,与个别单独价电子的主量子数相同,取值仍为1,2,3,…任意正整数。 L 为总角量子数,其数值为外层价电子角量子数l 的矢量和,即:∑=i i l L 两个价电子耦合所得的总角量子数与单个价电子的角量子数l 1、l 2有如下的取值关系: L = (l 1+l 2),(l 1+l 2 -1),(l 1+l 2 -2),…,|l 1-l 2| 其值可能为L =0,1,2,3,…,相应的光谱项符号为S ,P ,D ,F ,…。若价电子数为3时,应先把2个价电子的角量子数的矢量和求出后,再与第三个价电子求出矢量和,就是3个价电子的总角量子数,依此类推。 S 为总自旋量子数,价电子自旋与自旋之间的相互作用也是较强的,多个价电子的总自旋量子数是单个价电子量子数m s 的矢量和,即:∑=i i s m S ,

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

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

光学分析法导论

第2章光学分析法导论 【2-1】解释下列名词。 (1)原子光谱和分子光谱(2)发射光谱和吸收光谱 (3)闪耀光栅和闪耀波长(4)光谱通带 答:(1)原子光谱:由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱。 分子光谱:由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。 (2)发射光谱:原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时,往往会发射电磁辐射,这样产生的光谱为发射光谱。 吸收光谱:物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。 (3)闪耀光栅:当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时,光栅的光能量便集中在预定的方向上,即某一光谱级上。从这个方向探测时,光谱的强度最大,这种现象称为闪耀,这种光栅称为闪耀光栅。 闪耀波长:在这样刻成的闪耀光栅中,起衍射作用的槽面是个光滑的平面,它与光栅的表面一夹角,称为闪耀角。最大光强度所对应的波长,称为闪耀波长。 (4)光谱通带:仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。 【2-2】简述棱镜和光栅的分光原理。 【2-3】简述光电倍增管工作原理。 答:光电倍增管工作原理: 1)光子透过入射窗口入射在光电阴极K上。 2)光电阴极电子受光子激发,离开表面发射到真空中。 3)光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上,倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子,入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。 4)经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来,形成阳极光电流,在负载RL上产生信号电压。 【2-4】何谓多道型检测器?试述多道型检测器光电二极管阵列、电荷耦合器件和电荷注入器件三者在基本组成和功能方面的共同点。 【2-5】请按能量递增和波长递增的顺序,分别排列下列电磁辐射区:红外,无线电波,可见光,紫外光,X射线,微波。 答:能量递增顺序:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。 波长递增顺序:X射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。 【2-6】计算下列电磁辐射的频率和波数。

光学分析法导论思考题与练习题

思考题与练习题 1.对下列的物理量单位进行换算: (1)150pm X射线的波数(cm-1); (2)670.7nm Li线的频率(Hz); (3)3300cm-1波数的波长(μm); 答案:(1);(2);(3)3.03μm。 2.计算下列电磁辐射的频率(Hz)、波数(cm-1)及光量子的能量(用电子伏eV、尔格erg 及千卡/摩尔表示): (1)波长为589.0nm的钠D线; 答 ; 案: (2)在12.6μm的红外吸收峰。 答 。 案: 3.将波长443nm的光通过折射率为1.329的甲醇溶液时,试计算: (1)在甲醇溶液中的传播速度; (2)频率; (3)能量(J); (4)周期(s)。 答案:(1);(2);(3);(4)。 4.辐射通过空气(n=1.00027)与某玻璃(n=1.7000)界面时,其反射损失的能量大约有多 少? 答案:6.7% 5.何谓光的二象性?何谓电磁波谱?

6.请按照能量递增和波长递增的顺序,分别排列下列电磁辐射区:红外线,无线电波,可 见光,紫外光,X射线,微波。 7.光谱法的仪器通常由哪几部分组成?它们的作用是什么? 自测题 1.电磁辐射的二象性是指: A.电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成; B.电磁辐射具有波动性和电磁性; C.电磁辐射具有微粒性和光电效应; D.电磁辐射具有波动性和电磁性。 2.光量子的能量与电磁辐射的哪一个物理量成正比? A.紫外;B.波长; C.波数;D.周期。 3.可见区、紫外区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中,能量最大和最小的区域分别为 A.紫外区和无线电波区; B.可见光区和无线电波区; C.紫外区和红外区; D.波数越大。 4.有机化合物成键电子的能级间隔越小,受激跃迁时吸收电磁辐射的 A.能量越大;B.频率越高; C.波长越长; D.波数越大。 5.波长为0.0100nm的电磁辐射的能量是多少eV?(已知)

《分析化学》下册华中师大等校编第二章光学分析法导论作业答案

第二章光学分析法导论作业答案 1、解释下列名词 (1)原子光谱和分子光谱P10 原子光谱:由原子产生的光谱称为原子光谱。 分子光谱:由分子产生的光谱称为分子光谱。 (2)发射光谱和吸收光谱P13和P14 发射光谱:基态原子获得一定的能量处于激发态,当激发态原子返回基态或较低能级时发射出的特征谱线,即为发射光谱。 吸收光谱:当光辐射通过基态原子或分子时,原子或分子选择性地吸收一定频率的光辐射,跃迁到高能态所产生的特征光谱。(3)分子荧光、磷光和化学发光P15 分子荧光:基态分子吸收一定波长的光跃迁至单重激发态,当其由单重激发态回到基态时产生的二次辐射即为分子荧光。 分子磷光:基态分子吸收一定波长的光跃迁至单重激发态,然后过渡到三重激发态,当其由三重激发态回到基态时产生的光辐射即为分子磷光。 化学发光:化学反应物或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射。 (4)分子振动光谱和分子转动光谱P14 分子振动光谱:分子在振动能级间跃迁产生的光谱,也叫红外吸收光谱。

分子转动光谱:分子在转动能级间跃迁产生的光谱,也叫远红外吸收光谱和微波。 2、计算(1)670.7nm 锂线的频率;(2)3300cm -1谱线的波长;(3)钠588.99nm 共振线的激发电位。 3、电子能级间的能量差一般为1-20eV ,计算在1eV ,5eV 时相应的波长(nm )。 107eV .21099.588101.6021099792.21063.6c h E J 1038.31099.5881099792.21063.6c h E )3(3030nm cm 10030.3330011)2(s 10470.4107.6701099792.2)1(7-19-1034197-103441147-10=??????==?=????===?===?=??==-----λλσλλυc 解:248.1nm 10602.151********.21063.6E c h 1241nm 10 602.11101099792.21063.6E c h 197 1034197 1034=??????===??????==----λλ解:

《仪器分析》第二章 光学分析法导论习题答案

第二章光学分析法导论 1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J,试计算下列辐射波长的频率(以兆赫为单位),波数(以cm-1为单位)及每个光子的能量(以电子伏特为单位):(1)波长为900pm的单色X射线;(2)589.0nm的钠D线;(3)1 2.6μm的红外吸收峰;(4)波长为200cm的微波辐射。 解:已知1eV=1.602×10-19J, h=6.626×10-34J·s, c=3.0×108m·s-1 ①λ=900pm的X射线 Hz,即3.333×1011MHz cm-1 J 用eV表示,则eV ②589.0nm的钠D线 Hz,即5.093×108MHz cm-1 J 用eV表示,则eV ③12.6μm的红外吸收峰 Hz,即2.381×107MHz cm-1 J 用eV表示,则eV ④波长为200cm的微波辐射 Hz,即1.50×102MHz

cm-1 J 用eV表示,则eV 2. 一个体系包含三个能级,如果这三个能级的统计权重相同,体系在300K温度下达到平衡时,试计算在各能级上的相对分布(N i/N).能级的相对能量如下。 (1) 0eV,0.001eV,0.02eV;(2) 0eV,0.01eV,0.2eV; (3) 0eV,0.1eV, 2eV。 解:已知T=300K, k=1.380×10-23J·K-1=8.614×10-5eV·K-1, kT=8.614×10-5×300=0.0258eV ①E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV ②E0=0eV, E1=0.01eV, E2=0.2eV ③E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV

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