光谱第一章第五节

第一章光谱分析的原理一、光谱和光谱分析1、光的本质光有粒子性，又有波动性，它的本质是粒子性的，波动性只是它的某些表现。

研究表明，光、电、磁现象密不可分，光、电、磁现象都是粒子运动时，受自然力作用影响，温度发生变化产生的不同效应。

它们都是我们可以观察到的物质结构间通过粒子运动传递能量现象，有着明显的共同性原理。

这三种现象是粒子流温度差异造成的，其中光效应是温度相对较高的粒子流，电效应次之，磁效应是温度相对较低的粒子流。

根据以上分析，光的本质又可称为是电磁波，根据电磁波波长范围不同，可分为通讯波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线和宇宙线等。

图1-1 电磁波的波长范围2、光速、频率和波长光速：是光在真空中的传播速度；C=3×105 m/s，C=λ·f，其中：λ为光的波长，f为光的频率。

光在真空中的传播速度是固定不变的。

3、光的色散光的颜色是由光波波长所决定的，一定波长的光线射到眼里就生成一定色的感觉。

可见光的波范围是：380—780nm。

白光是是由许多种波长的光按一定比例混合而成的，透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。

其波长范围为：红640—780nm橙640—610nm黄610—530nm绿505—525nm蓝505—470nm紫470—380nm其中红光波长最长，紫光波长最短，中间各种色光由红到紫递减。

单色光：只有一种波长，不能再行分解的光叫做单色光；复色光：含有若干种波长成份的混合光就叫做复色光。

光的色散：复色光分解成单色光的现象，叫做光的色散。

光谱：由色散形成的光按一定次序排列的光带叫做“光谱”。

4、光谱的分类光谱又分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱。

发射光谱：因物质的原子、离子或分子由较高能态向较低能态或基态跃迁而产生的光谱，称为发射光谱。

由发光体所发出的光直接得到的光谱都是发射光谱。

吸收光谱：物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态过渡到较高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱，称为吸收光谱。

第一章绪论第一节光学分析的历史及发展1．吸收光谱：由于物质对辐射的选择性吸收而得到的光谱。

2．发射光谱：构成物质的各种粒子受到热能、电能或者化学能的激发，由低能态或基态跃迁到较高能态，当其返回基态时以光辐射释放能量所产生的光谱。

第二章光谱分析技术基础第一节电磁辐射与波谱1．电磁辐射的波动性（1）散射丁铎尔散射和分子散射两类。

丁铎尔散射：当被照射试样粒子的直径等于或大于入射光的波长时。

分子散射：当被照射试样粒子的直径小于入射光的波长时。

分为瑞利散射（光子与分子相互作用时若没有能量交换）和拉曼散射（有能量交换）。

（2）折射和反射全反射：当入射角增大到某一角度时，折射角等于90，再增大入射角，光线全部反射回光密介质中，没有折射。

（3）干涉当频率相同，振动方向相同，周相相等或周相差保持恒定的波源所发射的电磁波互相叠加时，会产生波的干涉现象。

（4）衍射光波绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象。

2．电磁波的粒子性光波长越长，光量子的能量越小。

光子：一个光子的能量是传递给金属中的单个电子的。

电子吸收一个光子后，能量会增加，一部分用来挣脱束缚，一部分变成动能。

3．物质的能态当物质改变其能态时，它吸引或发射的能量就完全等于两能级之间的能量差。

从低能态到高能态需要吸收能量，是为吸收光谱，即吸光度对波长或频率的函数。

从高能态到低能态需要释放能量，是为发射光谱。

第二节原子吸收光谱分析1．当原子吸引能量的时候，按能量数量使核外电子从一级跃迁到另一级，这与吸收的能量有关。

吸收能量的多少与原子本身和核外电子的状态有关。

第三节 分子吸收与光谱分析1．分子吸收与原子的不同在于，分子还需要转动跃迁、振动跃迁、电子跃迁等几个能级。

2．朗伯-比尔（Lambert-Beer ）法则：设某物质被波长为λ、能量为的单色光照射时，)(0λI 在另一端输出的光的能量将出输入光的能量低。

考虑物质光程长度为L 中一个薄层)(λt I ，其入射光为，则其出射光为。