光谱法概述Word版

光谱方案概述光谱是指将光波按照其能量和频率进行分类和分析的方法。

光谱的研究在许多领域中起着至关重要的作用，包括化学、物理、天文学等。

本文将介绍光谱的基本原理、常用的光谱方案以及其在实际应用中的意义。

光谱的基本原理光谱是一种通过分析光的各个组分来研究物质性质的方法。

根据电磁波的频率和能量的不同，光谱可以分为不同的类型，例如可见光谱、红外光谱、紫外光谱等。

光谱的基本原理可以用以下几个步骤来描述：1.光源：通过激发物质产生的光被称为光源。

常见的光源包括太阳、灯泡等。

不同的光源会产生不同频率和强度的光波。

2.分光装置：分光装置用于将混合的光波按照其频率进行分离。

经过分光装置后，不同频率的光波会被分成多个能谱。

3.探测器：探测器用于测量和记录经过分光装置后的光波能谱。

常用的探测器有光电二极管、光电倍增管等。

4.光谱图：通过分光装置记录的光谱图可显示出不同波长的光波的相对强度。

光谱图经常以波长、频率或能量作为横轴，以光波的相对强度作为纵轴进行绘制。

常用的光谱方案在实际应用中，常用的光谱方案包括可见光谱、红外光谱和紫外光谱。

下面将对这些光谱方案进行详细介绍：1. 可见光谱可见光谱是人眼可见范围内的光波谱。

通常可见光谱范围从波长400纳米到700纳米，对应的颜色从紫色到红色。

可见光谱在科学研究和应用中具有广泛的应用，例如颜色识别、摄影、光学显微镜等领域。

2. 红外光谱红外光谱是位于可见光谱之外的电磁波谱。

红外光波的波长范围从0.7微米到1毫米，可进一步分为近红外、中红外和远红外等不同区域。

红外光谱在化学分析、材料研究、红外热成像等方面有着重要的应用。

3. 紫外光谱紫外光谱是位于可见光谱之外的电磁波谱。

紫外光波的波长范围从10纳米到400纳米，可进一步分为紫外A、紫外B和紫外C等不同区域。

紫外光谱在光谱分析、分子光谱学等方面有着广泛的应用。

光谱方案在实际应用中的意义光谱方案在许多领域中都具有重要的应用意义。

以下是一些典型的应用案例：1. 化学分析在化学分析中，光谱方案可以用于确定物质的成分和结构。

第 2 章光谱分析法光谱分析法是以分子和原子的光谱学为基础建立起的分析方法。

光谱学是研究物质对电磁辐射的吸收或发射现象的科学。

光谱分析法是药物分析的重要方法，具有准确度高、精密度好、选择性好和分析快速的特点。

它包括分光光度法、荧光光度法、红外光谱法、核磁共振法、原子吸收法、质谱等。

光谱分析法在药物分析中的应用较多，发展迅速，受到了药物分析工作者的关注。

随着各种新的反应体系层出不穷，尤其是联用技术的发展，使得分析的范围更加广泛，分析样品逐渐从简单的药剂扩大到复杂的生物样品，为药物分析提供了更加广阔的发展空间。

2. 1基础知识2.1.1 光的本质光是一种电磁辐射或称电磁波，它具有波动性和粒子性( 或波粒二象性 ) 。

电磁波和物质间相互作用及能量转换关系可以用下式表示：E=hc/λ（ 2-1）式中， E 为电磁波能量 (焦耳，J)，h 为普朗克常数 (6．63× 10-36J·s)，c 为光速 (3× 1010c m／s)，λ为电磁波波长 (nm， 1cm＝ 107nm)，每厘米 (cm) 长度内所含波长的数目，即波长的倒数(1 ／λ)定义为波数 (σ)。

(2-1)式表明电磁波的波长与其能量呈反比。

人眼能产生颜色感觉的光区称为可见光区，其波长范围为 400 ～ 760 nm，它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色按一定比例混合而成的白光。

由于受人的视觉分辨能力的限制，人们所看见的各种颜色，如黄色、红色等，实际上是可见光区中含一定波长范围的各种色光，即各种色光也是一种复合光。

各种有色光之间并无严格的界限，例如绿色与黄色之间有各种不同色调的黄绿色。

实验证明，七种颜色的光能混合为白光，两种特定的单色光按一定强度比例亦可混合成为白光，我们称这两种光互为补色。

各种光的互补如图 2 -1 所示。

图2 -1 中处于直线关系者互为补色。

如黄光与蓝光；绿光与紫光互为补色光。

图2-1各种光的互补2.1.2吸收和发射现象1.吸收现象当电磁辐射与物质作用时，将物质粒子 ( 原子、离子和分子 ) 吸收或发射光子的过程称为能级跃迁。

光谱法光谱法是基于物质与电磁辐射作用时，测量由物质内部发生两姊妹化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长和强度进行分析的方法。

按不同的分类方式，光谱法可分为发射光谱法、吸收光谱法、散射光谱法和分子光谱法；或分为能级谱，电子、振动、转动光谱，电子自旋及核自旋谱等。

质谱发是在离子源中将分子解离成气态离子，测定生成离子的强度（质谱）进行定性和定量分析的常用谱学分析方法。

严格地讲，质谱法不属于光谱法范畴，但基于其谱图表达的特征性与光谱法类似，故通常将其与光谱法归为一类。

分光光度法是光谱法的重要组成部分，是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。

常用的技术包括紫外-可见分光光度计、红外分光光度法、荧光分光光度法和原子吸收分光光度法等。

可见光区的分光光度法早早期被称为比色法。

光散射法是测量由于溶液亚微观的光学密度不均一产生的散射，这种方法在测量具有1000到数亿分子量的多分散体系的平均分子量方面有重要作用。

拉曼光谱法是一种非弹性光散射法时，是指被测样品在强烈的单色光（通常是激光）照射下光发生散射时，分析被测样品发出的散射光频率位移的方法。

上述这些方法所用的波长范围包括从紫外光区至红外光区。

为了叙述方便，光谱范围大致分成紫外区（190～400nm)、可见区（400～760nm)近红外区（760～2500nm），红外区（2.5～40um或4000～250cm-1）。

所用仪器为紫外分光光度计、可见分光光度计（或比色计）、近红外分光光度计、荧光分光光度计或原子吸收分光光度计，以及光散射计和拉曼光谱仪。

为保证测量的精密度和准确度，所用仪器应按照国家计量检定规程或药典通则中各光谱法的相应规定，定期进行校正检定。

原理和术语单色光辐射穿过被测物质溶液时，在一定的浓度范围内被该物质吸收的量与该物质的浓度和液层的厚度（光路长度）成正比，其关系可用朗伯-比尔定律表示如下：A＝lg1/ T＝Ecl式中：A－为吸光度；T－为透光率；E－为吸收系数，常用的表示方法是E1cm1%，其物理意义为当溶液浓度为1％（g/ml），液层厚度为1cm 时的吸光度数值；c－为100ml 溶液中所含被测物质的重量（按干燥品或无水物计算），g；l－为液层厚度，cm上述公式中吸收系数也可以摩尔吸收系数ε来表示，其物理意义为溶液浓度c为1mol/L和液层厚度为1cm时的吸光度数值。

原子吸收光谱分析4。

2.1 概述4。

2。

1。

1 基本概念1)原子光谱根据原子外层电子跃迁所产生的光谱进行分析的方法，称为原子光谱法，包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。

本章重点介绍应用广泛的原子吸收光谱法。

2)原子吸收光谱原子吸收光谱法，又称原子吸收分光光度法或简称原子吸收法，它是基于测量试样所产生的原子蒸气中基态原子对其特征谱线的吸收，从而定量测定化学元素的方法.4。

2.1。

2 仪器结构和过程图4-21 原子吸收示意图如上图,含Pb溶液将经过预处理－喷射成雾状进人燃烧火焰中，Pb化合物雾滴在火焰温度下,挥发并离解成Pb原子蒸气。

用Pb空心阴极灯作光源，产生Pb的特征谱线，通过Pb原子蒸气时，由于蒸气中基态Pb原子的吸收，Pb的特征谱线强度减弱，通过单色器和检测器测得其减弱程度，即可计算出溶液中Pb的含量。

4。

2。

1。

3 方法特点灵敏度高，10—9g/ml-10—12g/ml。

选择性好,准确度高。

单一元素特征谱线测定，多数情况无干扰。

测量范围广.测定70多种元素。

操作简便，分析速度快。

4。

2.2 原子吸收法基本原理 4。

2。

2.1 共振线和吸收线 1） 基本概念➢ 共振线电子从基态跃迁到能量最低的激发态（称为第一激发态），为共振跃迁，所产生的谱线称为共振吸收线(简称共振线).当电子从第一激发态跃回基态时,则发射出同样频率的谱线,称为共振发射线（也简称共振线）。

对大多数元素来说,共振线是指元素所有谱线中最灵敏的线。

➢ 特征谱线各种元素的原子结构和外层电子排布不同.不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃回基态）时，吸收(或发射)的能量不同，因此各种元素的共振线不同而有其特征性,这种共振线称为元素的特征谱线。

2) 朗伯原理图4-22 原子吸收法的朗伯定律示意图原理公式：b K e I I νν-=0νK ：吸收系数；ν：频率。

吸收线图4-23 吸收线轮廓图 图4—24 吸收线半宽度比较上述两个图，注意图的纵坐标参量的不同。

光谱法原理
光谱法是一种通过测量物质在可见光、紫外光或红外光等不同波长下的吸收、发射或散射特性来进行定性和定量分析的方法。

其原理基于物质与电磁波之间的相互作用。

当物质与电磁波相互作用时，物质可以吸收特定波长的光线。

这是因为物质的原子或分子在不同波长的光线照射下，可以从基态跃迁到激发态，吸收能量。

这种吸收是有选择性的，每种物质都有其特定的吸收光谱。

根据这一原理，通过测量物质在不同波长的光下吸收的能量或强度的变化，可以确定物质的成分或浓度。

根据物质吸收光谱的特点，可将光谱法分为紫外可见光谱法、红外光谱法和原子吸收光谱法等。

紫外可见光谱法是最常用的一种光谱法，其通过测量物质对可见光和紫外光的吸收来进行分析。

红外光谱法则是通过测量物质对红外光的吸收来分析物质的结构和化学键信息。

光谱法的应用非常广泛。

它可以用于药物分析、环境监测、食品安全检测、材料分析等领域。

同时，光谱法具有快速、准确、灵敏和无损等优点，因此在科学研究和工业生产中得到了广泛应用。

总之，光谱法通过测量物质在不同波长光线下的吸收、发射或散射特性，可以实现对物质成分和浓度的分析。

其原理基于物质与电磁波的相互作用，通过测量光谱信息可以获取有关物质的结构、性质和组成等信息。

化学分析中的光谱法原理及应用化学分析是指在化学实验室中使用物理、化学、数学等知识和方法，对物质进行定性、定量以及其他方面的分析。

其中，光谱法是化学分析中常用的一种方法。

它利用物质对光的吸收、散射、发射等现象来分析测定物质的质量和化学成分。

本文将介绍光谱法的原理、分类以及应用等方面的内容。

一、原理光谱法是基于物质在吸收、散射和发射电磁波时产生的特定能级和谱线的性质来实现的。

根据基本的原理，光经过物质时，它的部分光谱波长被吸收，而其余的波长则被传递或散射。

具体来说，当物质吸收光时，它会吸收特定波长的光而导致某些电子的能级跃迁；电子周期性的从高能量态跃迁到低能量态，从而产生特定波长的光谱线。

这种谱线可以提供吸收物质的定性、定量信息，因此光谱法可以应用于各种化学分析领域，如气相色谱、液相色谱、液相质谱分析、荧光分析、拉曼光谱分析、原子吸收光谱分析等。

二、分类根据物质的吸收性质和谱线产生的过程，光谱法可以分为多种类型。

其中，最常用的包括紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法、拉曼光谱法、核磁共振光谱法、荧光光谱法等。

紫外-可见分光光度法是最常用的光谱法之一，常常应用于质的分析中。

对于分析样品，它首先将可见或UV光转换为电磁能，并将其通过样品进行传输。

然后电荷、经过样品后的光被定量地测量并与相同光源的标准进行比较以得到样品的波长和强度。

原子吸收光谱法是用于测量元素浓度和确定化合物中低浓度元素的优秀技术。

在该方法中，样品通过加热或电弧来激发原子，形成原子的激发态，并发射特定波长的光谱线，该谱线可以检测到特定元素。

荧光光谱法是通过将样品暴露于特定波长的激发光中来激发荧光。

激发光的吸收时，样品中的激发态分子可以衰减失能，从而处于基态。

当这些分子返回到基态时，会放出相应的荧光。

荧光的特定性质，如发射波长、发射强度等可用于定量分析等。

三、应用紫外-可见分光光度法可以应用于生物化学、药学以及环境和食品分析等领域。

例如，在药学中，该方法可用于血液和尿液中的痕量蛋白质、DNA和制药中的有机物、无机物的分析测定等。

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EE＝hν＝hc/λ＝hcσh：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λ为吸收光谱体现了物质的特性：吸收曲线的形状和λmax是定性分析的基础溶液的浓度愈大吸光度愈大是定量分析的基础四、光谱分析仪器1、仪器的组成3、单色器作用：将复合光分解成单色光或一定宽度的谱带。

组成：入射和出射狭缝、准直镜、色散元件4、狭缝狭缝的宽度影响分光的质量过宽→单色光纯度下降，吸光度变值。

过窄→光通量小，灵敏度下降。