第十章：光谱分析法概论

第十章：光谱分析法概论

光化学分析法：基于检测物质受能量剂法后产生的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用后发生的信号变化以获得物质的组成、含量和结构的一类仪器分析方法。

过程：

• 能源提供能量
• 能量与被测物质相互作用
• 产生被检测讯号

第一节：电磁辐射及其与物质的相互作用

电磁辐射和电磁波谱

光具有波动性和微粒性

电磁波谱

电磁辐射与物质的相互作用

1. 吸收
2. 发射
3. 散射：光子与介质微粒间发生弹性碰撞
4. 拉曼散射：光子与介质间发生非弹性碰撞
5. 折射和反射
6. 干涉和衍射：

第二节：光学分析法的分类

光谱法与非光谱法

光谱（波谱）：当物质与外界能量相互作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长（或相应单位）的变化的图谱。

光谱分析法：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。包括吸收光谱法、发射光谱法、散射光谱法

非光谱法：不涉及物质内部能级跃迁，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质的变化的分析方法。

原子光谱法和分子光谱法

原子光谱法：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分析方法。线状光谱

• 原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法
• X射线荧光光谱法
• 穆斯堡尔谱法

分子光谱法：基于物质分子与电磁辐射作用时分子内部发生了量子化的能级跃迁，测量由此产生的反射、吸收、散射辐射的波长和强度而进行分析的方法。带状光谱

能级包括：电子能级、振动能级、转动能级

吸收光谱法和发射光谱法

吸收光谱：物质吸收相应的辐射能产生的光谱。

发射光谱：构成物质的原子、离子或分子受到辐射、热能、电能、或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。线状光谱、带状光谱、连续光谱

常见的发射光谱有原子发射光谱法、原子荧光光谱法、分子荧光光谱法、磷光光谱法

原子发射光谱和原子荧光光谱区别：根本差别在于激发基态原子的外层电子跃迁的方式，发射光谱属于热致激发，即基态原子吸收热量后，其外层电子跃迁致较高能级，然后跃迁回较低能态发射的特征谱线；原子荧光则是属于光致激发，基态原子受光辐射后，其外层电子跃迁致较高能级，然后跃迁回较低能态发射的特征谱线。

荧光光谱和磷光光谱区别：荧光是单线态到单线态、磷光是三线态到三线态

第三节：光谱分析仪器

组成：

• 辐射源（光源）
• 分光系统
• 辐射检测器和信号处理及输出装置

辐射源

连续光源

1. 紫外光源：氢灯或氘灯
2. 可见光源：钨灯或氙灯
3. 红外光源：硅碳棒及Nernst灯

线光源

1. 金属蒸汽灯：汞和钠蒸汽灯
2. 空心阴极灯：
3. 激光：

分光系统

分为单色器和滤光片。

单色器由入射狭缝、准直镜、色散原件、出射狭缝组成

色散原件常用棱镜和光栅

• 棱镜：得到的光谱是疏密不均的，材料可以用玻璃和石英，玻璃吸收紫外光，只能用于可见光区。
• 光栅：得到的光谱均匀分布的连续光谱。
• 干涉仪：
• 声光可调谐滤光器AOTF：
• 滤光器：分离出一个波长带或者保证消除给定波长以上或以下的辐射
• 狭缝：
• 准直镜：

辐射的检测

• 光电转换器：
  • 量子化检测器
  • 热检测器

第四节：光谱分析法的发展概况