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材料微观分析技术讲义-材料光谱分析导论.

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材料研究方法 6 光谱分析

材料研究方法 6 光谱分析

－吸收光谱的特征
(1）比较吸收光谱法 根据化合物吸收光谱的形状、吸收峰的数目、强度、位臵进行定性分 析 （2）计算max的经验规律
2）、定量分析
应用范围：无机化合物，测定主要在可见光区，大约可测定50多种元素 有机化合物，主要在紫外区 单组分物质的定量分析
测定条件： 选择合适的分析波长（λmax）
3）、 → * 跃迁
→ * 能量差较小 所需能量较低 吸收峰紫外区 ( 200nm左右)
不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ）或体系共轭，E更小，λ更 大
4）、n → * 跃迁
含有杂原子的不饱和基团，如 -C=O，-CN 等的化合物， 在杂原子上有未成键的 n 电子，能级较高。激发 n 电子跃迁 到* ，即n → * 跃迁所需能量较小，λ 200~700nm（近紫 外区）
→ *
>
n→*

→*
> n→ *
200nm以下
150～250nm
200nm
200～700nm
2.紫外光谱中常用的光谱术语
1）、发色团和助色团
（1）生色团（发色团）：具有 轨道的不饱和官能团称为发色团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E较低
A 试样状态
B 溶剂极性
C. 诱导效应
羰基的伸缩振动频率
1715cm-1
<
1780cm-1
<
1827cm-1
<
1876cm-1
<
1942cm-1
吸电子基团通过诱导效应，将使基团振动向高频转移。
D. 共轭效应
碳碳双键的伸缩振动频率

中国海洋大学资料课件仪分pdf课件第2章 光谱分析法导论

中国海洋大学资料课件仪分pdf课件第2章 光谱分析法导论
电磁辐射的能量不是均匀连续分布在它传播的空间，而是集中 在辐射产生的微粒上。电磁辐射不仅具有广泛的波长（频率）分 布，而且由于波长和频率的不同而具有能量。
通常用eV表示电磁辐射的能量，1eV表示一个电子通过1V电压
降时所具有的能量（1.6022 10-19 J）。能量与波长（频率）的关 系为： 普朗克(Planch)公式
作用对象 原子核 原子内层 电子 分子外层 电子 气态原子 外层电子 分子振动 未成对电 子 原子核磁 量子
6 × 1014~ 2 2.5 × 106~ 莫斯鲍尔光谱法 ×1012 8.3×103 3 × 1014~ 1 ． 2 × 106 ~ X 射线吸收法 3×1010 1.2×102 X 射线荧光法 3 × 1010 ~ 125~3.1 7.5×108 7.5 × 108 ~ 3.1~1.7 4×108 紫外可见分光光度法 荧光光谱法 原子发射光谱法 原子吸收光谱法 红外吸收光谱法
1、电磁辐射的波动性
波的振动传播方式以及反射、折射、衍射、散射、干涉、 偏振等现象表现了电磁辐射具有波的性质，因此可以用波参 数来描述。
周期 T： 相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所需要
的时间间隔称为波的周期，单位：s（秒）
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，单位为 Hz，即s-1 ν = 1/T
X-射线吸收光谱法: X-射线/放射源原子内层电子（n>10) X -射线吸收 X-荧光光谱法: X-射线原子内层电子 特征X -射线发射 原子光谱：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱 分子光谱：紫外-可见吸收光谱、分子荧光/磷光光谱、化学发光
6、以电磁辐射为基础的常用光谱方法

材料光谱分析

材料光谱分析

材料光谱分析
材料光谱分析是一种重要的分析技术，广泛应用于材料科学和化学领域。

它通过测量材料与电磁辐射的相互作用来获取材料的物理和化学信息，包括材料的组成、结构和性质等。

材料光谱分析的原理和方法主要有紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱等。

紫外可见光谱是一种应用广泛的分析技术，用于测量样品对不同波长的紫外和可见光的吸收和反射反应。

通过测量材料对不同波长光的吸收强度和波长的关系，可以推断材料的电子结构、化学键等信息。

紫外可见光谱可以用于定量分析和质量控制，也可以用于研究材料的光学特性和性质等。

红外光谱是一种用于研究材料的化学组成和结构的分析技术。

它通过测量样品对红外光吸收的特性来分析材料的化学键和分子结构。

红外光谱可以用于确定有机和无机物质的功能基团和化学键类型，也可以用于定性和定量分析。

红外光谱在材料研究、药物分析和环境监测等领域具有重要的应用价值。

拉曼光谱是一种非常强大的分析技术，用于研究材料的分子振动和晶格振动等信息。

它通过测量样品散射光的频移来分析材料的化学组成、晶体结构和应力等信息。

拉曼光谱可以用于研究固体、液体和气体材料的性质和行为，也可以用于检测材料中的有毒和有害物质。

拉曼光谱在材料科学、生命科学和环境科学等领域具有广泛的应用潜力。

材料光谱分析的优点包括非破坏性、无需样品处理和快速分析
等。

它可以提供准确、可靠和重复性的结果，对于研究材料的组成和性质，以及鉴定和检测样品中的污染物和杂质等具有重要的意义。

材料光谱分析的发展和应用将进一步推动材料科学和化学领域的发展，并为解决现实问题和提高生产效率提供有力支持。

材料微观分析(金相、偏光)

材料微观分析(金相、偏光)

• 被观察的物体AB放在物镜之前距其焦距略远一些的 位置，由物体反射的光线穿过物镜，经折射后得到 一个放大的倒立实象，目镜再将实像放大成倒立虚 像，这就是我们在显微镜下研究实物时所观察到的 经过二次放大后的物像。 • 在设计显微镜时，让物镜放大后形成的实像位于目 镜的焦距f目之内，并使最终的倒立虚像在距眼睛 250mm处成像，这时观察者看得最清晰。
• 阿贝成像原理
阿贝成像
1) d值很小时 平行的光通过“光栅”要发生 值很小时,平行的光通过 值很小时 平行的光通过“光栅” 衍射,分解成各个方向传播的光 分解成各个方向传播的光. 衍射 分解成各个方向传播的光 2) 发出的同方向平行光发生干涉 有些加强有 发出的同方向平行光发生干涉,有些加强有 些减弱.K=0,1,2…..满足布拉格方程的同方 些减弱 满足布拉格方程的同方 向平行的光衍射加强,首先在背焦面形成衍 向平行的光衍射加强 首先在背焦面形成衍 射斑点. 射斑点 3)同一物点 微区 在背焦面上 形成多个斑点 同一物点(微区 在背焦面上, 同一物点 微区)在背焦面上 形成多个斑点, 它们作为波源又发出次波传播.相互干涉形 它们作为波源又发出次波传播 相互干涉形 成图像. 成图像
阿贝成像原理
阿贝（ 阿贝（Abbe，1840－1905）研究如何提高显微镜的分辨本领问 ， － ） 年对相干光照明的物体提出了两步衍射成像原理。 题—1873 年对相干光照明的物体提出了两步衍射成像原理。
L
O
1
F
S+1 S0 S-1
I’ C’ B’ A’
1
A B C
通过衍射屏的光发生夫 琅禾费衍射， 琅禾费衍射，在透镜后 焦平面上得到傅里叶频 谱 (S+1, S0, S-1) 虚物

仪器分析第2章光谱分析法导论讲解课件

仪器分析第2章光谱分析法导论讲解课件

太阳光谱
折射和反射
• 当光线从介质 1 射到介质 2 的界面上，一部 分在介质 1 中改变其传播方向（反射），另 一部分在介质 2 中改变其传播方向（折射）。
• 反射光和折射光的能量分配是由介质的性质和 入射角的大小来决定的。
• 对于垂直于界面的光束，反射光部分可由下式 计算：
Ir I0
(n2 n1)2 (n2 n1)2
• 原子或分子的最低能态称为基态，较高能态 称为激发态。
光学分析法
非光谱法 光谱法
非光谱法
• 折射法：基于测量物质折射率的方法。 • 旋光法：利用光学活性物质的旋光性质进行
定量测定或纯度检验。 • 比浊法：测量光线通过胶体溶液或悬浮液后
的散射光强度来进行定量分析。 • 衍射法：基于光的衍射现象而建立的方法
分子发射
吸收辐射而被激发的原子和分子处在 高能态的寿命很短，它们一般要通过不同 的弛豫过程返回到基态
非辐射弛豫 辐射弛豫
非辐射弛豫
以非发光的形式释放能量的过程，此时 激发态分子与其他分子发生碰撞而将部分激 发能转变成动能并释放出少量的热量。结果 使体系的温度有微小的升高。
非辐射弛豫包括振动弛豫、内转移、外 转移和系间窜越等。
• 这些粒子只具有少数几个可能的能态。 • 激发作用是通过一个或几个电子跃迁到较高能
级实现的。
如 Na 蒸汽
589.30 nm 589.60 nm 3s→3p
285 nm
3s→5p
紫外和可见光区的能量足以引起外层电子或
价电子的跃迁。
分子吸收
分子的总能量E分子可以用下式表示: E分子= E电子+ E振动 + E转动
• 核磁共振波谱法（NMR） • 电子自旋共振波谱法（ESR）

光谱分析法概论(共76张PPT)全

光谱分析法概论(共76张PPT)全
(1) 简并：振动形式不同，但振动频率相同，产生简并。
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系

材料分析技术-光谱分析法

20
红外吸收光谱法
• 历史概述 • 理论基础 • 仪器构成 • 样品制备 • 图谱解析与应用 • 新发展
21
红外光谱的范围
近紫外
可见
红外
200nm 400nm
780nm
1000um
近红外区 中红外区
远红外区
0.78um 2.5um
50um
1000um
22
波数/cm-1
/ cm1
1
104
/ cm / m
10
价电子跃迁与原子光谱
• 原子价电子能级发生变化而产生。 • 激发-跃迁对应于吸收光谱与发射光谱。 • 价电子跃迁能量变化在1-20eV之间。 • 所以波长大多分布在紫外-可见光区域。
11
内层电子跃迁与X射线光谱
• 内层电子跃迁能量较高，对应波长X射线区 域。
• 除了辐射X射线还有部分能量以Auger电子 的形式放出。
2 频率（v）
单位时间内通过传播方向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，单 位为赫兹（Hz，即s-1）。
4
3 波数（σ）
每厘米长度内所含的波长的数目，它是波长的倒数，即
σ ＝1 / λ
波数单位常用cm-1来表示。
4 传播速度 辐射传播速度υ等于频率v乘以波长λ，即υ＝v λ。在
分子光谱法
原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法
紫外-可见吸收光谱法 红外吸收光谱法 分子荧光与磷光光谱法 化学发光光谱法 拉曼光谱法
其它光谱法
核磁共振与顺磁共振波谱法 X射线荧光光谱法
19
光谱分析法仪器的基本流程
光谱仪器通常 包括五个基本单元
光源； 单色器； 样品； 检测器； 显示与数据处理

yh材料光谱分析解析

〔4〕定量分析； 〔5〕固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 〔6〕分析速度快。 〔7〕与色谱等联用〔GC-FTIR〕具有强大的定性功能。
红外光谱的主要缺点 〔1〕与磁共振等高分辨率波谱学方法相比分辨率较低。
目前主要的解决方法包括同位素标记、定点突变等， 二维红外谱目前也有进展。 (2) 水的吸收对红外谱的干扰非常严重。
1 低能电子 1 绝大多数
跃迁
无机及有机化合
2 含H基团 物的基频吸收
伸缩振动的倍
2 最成熟、
特 点 频吸收
最强、最有用、
3 研究稀 资料最全、应用
土和其他过渡 最广泛
与金属离子的
3 可进行定
化合物
性和定量分析
25~300 (μm), 400~33cm-1
1 气体分子的
纯转动跃迁、变角 振动、骨架振动、 晶格振动
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子 的折合质量和键的力常数，即取决于分子的构造特征。
表 某些键的伸缩力常数〔毫达因/埃〕
键类型 —C C — > —C =C — > —C — C —
力常数
15 17 9.5 9.9
4.5
m
6.0 m
7.0 m
化学键键强越强〔即键的力常数K越大〕原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出如今高波数区。
分子光谱〔带状光谱〕：基于分子中电子能级、振-转 能级跃迁；
紫外－可见光谱法〔UV-Vis〕； 红外(拉曼〕光谱法〔IR，Raman〕； 分子荧光光谱法〔MFS〕； 分子磷光光谱法〔MPS〕； 核磁共振与顺磁共振波谱〔N〕。 2. 非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方 向等物理性质；偏振法、干预法、旋光法等。

材料微观分析技术57页PPT


61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
材料微观分析技术
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥

现代仪器分析-光谱导论-2011讲解

了解这个过程是研究物质光谱特征与其结构组 成的关系的基础。
待测物 分析光 检测信号 光谱图 结构组成
2.3 光与物质作用的微观过程
一、光与物质作用的经典解释
分子的平动 核外电子轨道运动
分子的六种层次运动
分子中原子间的相对位移振动 分子转动
外磁场中电子的自旋进动
外磁场中原子核的自旋进动
这些分子内部的运动都可以作为某种振动，并以振动
作用光与物质相互作用时，由于电磁共振吸收。作 用光的能量传递给了与其发生电磁共振的分子中的某种 振动，导致作用光的强度降低（吸光度），而分子中对 应振动的振幅增加。
2.3 光与物质作用的微观过程
二、光与物质作用的量子解释
分子的能级结构：
子
子子
射 线
发 吸荧 荧
射 收光 光
原子光谱法
受到光作用的微 观粒子不同
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
分子光谱法
光谱分析法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
发射光谱法

光和物质相互作 用的方式不同
原原分分 X 化
子
子
子
子
射 线
学
发荧荧磷 荧 发
射光光光 光 光
2.2 光谱分析与光学分析
光谱仪器：
2.3 光与物质作用的微观过程
一、光与物质作用的经典解释 二、光与物质作用的量子解释 三、物质发光的量子解释
2.3 光与物质作用的微观过程
光谱分析时分析信息负载到分析光的过程，也 就是光和物质相互作用的过程。换句话说，光谱分 析是通过物质和光的相互作用，使物质的结构和组 成的信息负载到分析光上。
相互作用方式：发射、吸收、折射、散射、反射、干涉、衍射等
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16:57:41
材 料 微 观 分 析 技 术
第四章
材料光谱分析导论
§1. 材料光分析方法基础
§2. 原子光谱与分子光谱
§3. 光谱法仪器与光学器件
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
一、材料光分析法概述 optical analysis and its characteristics
光分析法：基于待测物质发射的电磁辐射信号或电 磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的电磁辐射信
号与材料组成及结构关系所建立起来的分析方法。
电磁辐射范围：γ射线～无线电波所有范围 材料光分析方法是进行材料微观测试分析的主要技 术，在进行材料微观组成与结构表征和材料表面分析等 方面具有其他方法不可替代的地位。
方向等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等。
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
光分析法
非光谱分析法 光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法 原 子 吸 收 光 谱 原 子 发 射 光 谱 原 子 荧 光 光 谱
材 料 微 观 分 析 技 术
第四章
材料光谱分析导论
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材 料 微 观 分 析 技 术
前阶段授课内容 第三章 材料热分析
§1. §2. §3. §4. §5. §6. §7. §8. 材料热分析绪论 热分析物理基础 差热分析法（DTA） 差示扫描量热法（DSC） 热重分析（TGA） 热膨胀分析 热释光分析 热分析技术的发展趋势
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法
分子光谱法
光谱分析法
吸收光谱法 散射光谱法
原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振 拉 曼 光 谱 原 子 发 射 原 子 荧 光 分 子 荧 光 分 子 磷 光
X 射 线 荧 光
发射光谱法
3. 新材料
光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强。
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
4. 交叉
电致发光分析；光导纤维电化学传感器。
5. 检测器的发展
电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、 线性范围宽、多道同时数据采集、三维谱图，将取代 光电倍增管。 光二极激光器代替空心阴极灯，使原子吸收可进
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§1. 材料光分析方法基础 材 二、电磁辐射的基本性质 料 basic properties of electromagnetic radiation 微 电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速 观 ）传播的能量，电磁辐射具有波动性和微粒性。 分 析 c =λν =ν/σ 技 术 E = hν = h c /λ
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
五、材料光谱分析方法的进展 development of optical analysis
1. 采用新激发源，提高灵敏度
级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电；激光蒸 发-微波等离子体。
2. 联用技术
电感耦合高频等离子体（ICP）—质谱 激光质谱：灵敏度达10-20 g。
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
11.顺磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而 裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能 级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析 。 12.旋光法 溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用 旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋 光计测定糖的含量。 13.衍射法 X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图。 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物 质的内部组织结构。
b.基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱（XFS）； c.基于原子核与γ射线作用的穆斯堡谱。
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
分子光谱（带状光谱）：基于分子中电子能级、振转能级跃迁； 紫外－可见光谱法（UV-Vis）； 红外(拉曼）光谱法（IR，Raman）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）。 2. 非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播
转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的
定量分析方法。
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
3.原子荧光分析法 气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低 能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发
射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90
度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。 4.分子荧光分析法 某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发 射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行
定量分析的方法。
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
5. 分子磷光分析法 处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第 一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强 度进行定量分析的方法。 6. X射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特 征X射线（ X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。 7. 化学发光分析法
利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态 时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的 线性关系进行定量分析的方法。
16:57:41
§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
8.紫外吸收光谱分析法 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸 收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长 强度变化可进行定量分析。 9.红外吸收光谱分析法 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进 行定量和有机化合物结构分析的方法。 10.核磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分 为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁 ，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析 。
X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
紫 外 光 谱 法
红 外 光 谱 法
16:57:41
§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
原 子 发 射 原 子 吸 收 原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
拉 曼 光 谱
16:57:41
§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
16:57:41
§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
16:57:41
§1. 材料光分析方法基础 材 三、材料光分析方法分类 type of optical analysis 料 微 1. 光谱法——对由物质的原子或分子中发生量子化的能 观 级跃迁而产生的发射、吸收或散射等电磁辐射信号的波长 分 或强度进行测量分析的方法；包括：原子光谱和分子光谱 析 原子光谱（线性光谱）：最常见的三种 技 a.基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）、原 术 子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）；
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§1. 材料光分析方法基础 材 料 微 观 分 析 技 术
光分析方法的三个基本过程：
（1）激发源提供激发能量； （2）激发能与被测物之间的相互作用； （3）产生电磁辐射信号。
光分析方法的基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离； （3）涉及大量光学元器件。
总自旋量子数S的矢量（电子总自旋磁量子数∑ms,i，亦即 电子总自旋角动量在外磁场方向分量）有(2S+1)个取值： 0 ， ±1， ± 2，· · · · · · ， ± S （当S为整数时） 或 ±1/2，± 3/2 ，· · · · · · ，± S （S为半整数时）
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§2. 原子光谱与分子光谱 材 料 微 观 分 析 技 术
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§2. 原子光谱与分子光谱 材 料 微 观 分 析 技 术
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§2. 原子光谱与分子光谱 材 料 微 观 分 析 技 术
有多个价电子的原子，它的每一个价电子都可能跃 迁而产生光谱。由于价电子间存在库仑斥力等相互作用 的微扰，原子的状态出现变化，能量发生分裂，不能对 各单个价电子状态进行简单加和，因此必须对各角动量 进行加和组合（耦合）的能级修正。常见的是L-S耦合。 根据L-S耦合，原子外层价电子的运动状态（能级关 系）可用主量子数 n 、总轨道量子数 L 、总自旋量子数 S 、内量子数J、总磁量子数MJ等原子量子数来描述。 原子的光谱项符号就是通过以上原子量子数以及它 们之间的不同组合，来表示原子能态（原子与电子排布 相联系的能级关系）的一种符号。 原子的光谱项符号以nMLJ表示。
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§2. 原子光谱与分子光谱 材 料 微 观 分 析 技 术
A：总轨道（角）量子数L
——电子总轨道角动量在外磁场方向分量的大小 L=|∑mi| （电子轨道磁量子数之和的绝对值） 分别用字母S，P，D，F ，G，H，I，K，L表示: L=0，1，2， 3， 4， 5， 6，7， 8 总轨道量子数L是描述具有相同电子层 n，相同电子亚层 l 中在不同电子轨道中电子的能级分裂变化情况（外磁场存 在时的能级分裂）——轨道微扰能级修正
化 学 发 光
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§1. 材料光分析方法基础 材 四、主要材料光分析法简介 料 a brief introduction of optical analysis 微 1.原子发射光谱分析法 观 以火焰、电弧、等离子炬等作为激发源，使气态原子的外 分 析 层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。 技 2.原子吸收光谱分析法 术 利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子