第二章光谱分析法导论

第二章光谱分析法导论

电磁辐射的波动性 §2-1 电磁辐射的性质电磁波是横波，可用电场强度E和磁场强度H来表征。这两个向量以相同的位相在两个互相垂直的平面内以正弦曲线振动，并同时垂直于传播方向。P8图电磁辐射的波动性质，可用速度c、波长、频率 或波数等参数来描述波长在波传播路径上具有相同振动位相的两点之间的距离，与传播的介质有关。

由于各波谱区波长范围不同，需用不同的单位表示由于各波谱区波长范围不同，需用不同的单位表示  射线、X射线、紫外光、可见光的波长用nm表示红外光的波长用m或波数用cm-1表示微波的波长用mm和m表示频率与波长的关系：  频率：指单位时间内电磁波振动的次数，与辐射传播的介质无关。单位赫兹(Hz)或s-1 c 光速，其值为3.001010cm·s-1 波数与波长的关系：

例1 钠原子发射出波长为589nm的黄光，其频率是多少？解： 1nm=10-7cm 589nm=5.8910-5cm

例2 波长=4m的红外光，其波数为多少？解：电磁辐射的波动性表现为电磁辐射的衍射和干涉现象。

电磁辐射的微粒性 电磁辐射的微粒性表现为光的能量不是均匀连续地分布在它所传播的空间，而是集中在被称为光子的微粒上，可以用每个光子所具有的能量(E) 来表征，单位：eV 或 J ，1eV=1.6010-19J 普朗克方程：普朗克常数 h=6.6310-34J·S，等式的左边表示为粒子的性质，等式的右边表示为波动的性质。

例3 波长=200nm的紫外光，其能量为多少？解：用 J 表示电磁辐射的能量太小，1eV=1.6010-19J 可以换算为 eV。

电磁波谱 将电磁辐射按波长(或频率、波数、能量)顺序排列就得到电磁波谱。P9 任一波长的光量子的能量与物质内能的变化相对应。如果已知物质由一种状态过渡到另一种状态的能量差，即可计算出相应的波长。

根据能量的高低，电磁波谱又可分为三个区域 高能辐射区： 射线区，X射线区。电磁波谱中能辐射区：紫外区，可见区，红外区。 (光学光谱区) 低能辐射区：微波区，射频区。 (波谱区)

原子光谱 §2-2 原子光谱和分子光谱原子光谱主要是由原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的辐射或吸收，它的表现形式为线光谱。对于周期表中的所有元素的原子，其价电子跃迁所引起的能量变化E一般在2~20eV之间，可以估算出其波长多分布在紫外及可见区，仅有少数落在近红外光区。

分子光谱 分子光谱是由分子能级跃迁所引起的。分子内部的运动可分为价电子运动、分子内原子在其平衡位置附近的振动和分子本身绕其重心的转动。其能级变化比较复杂，因此分子光谱表现为带光谱。由于分子具有三种不同的能级跃迁，因而可以产生三种不同的吸收光谱，即电子光谱、振动光谱和转动光谱。电子光谱——紫外、可见光区(Ee、Ev、Er均改变) 振动光谱——近红外、中红外光区(Ev、Er改变) 转动光谱——远红外、微波光区(Er改变)

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