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朱振刚 日记

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光谱分析  

2013-02-07 16:50:47|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一.光的本性及其与物质的相互作用
    光是一种与物质内部运动有关的电磁辐射,具有波粒二象性。
            E=hυ=hc/λ
    等式的左边体现了光的微粒性,而等式的右边体现了光的波动性。
    将电磁辐射按照波长的长短顺序排列起来,就称为电磁波谱。
波长大于1000nm电磁波谱称为波谱,由此建立起来的分析方法就叫波谱分析法;
波长在10nm--1000nm的电磁波谱, 通常要借助于光学仪器才能获得,称为光学光谱,由此建立起来的分析方法称为光谱分析法。
光被物质吸收也就是光的能量被转移到物质的分子或原子上去了。此时, 物质中的分子或原子就会由能量较低的状态上升到能量较高的状态.根据吸收物质的状态、光的能量以及吸收光谱的不同,可分为分子吸收和原子吸收。
当吸光的物质或者受热能、电能或其他外界能量所激发的物质从高能态回到低能态时,往往以光辐射的形式释放出多余的能量,这种现象就叫做光的发射。按其发生的本质可分为原子发射、分子发射以及x-射线等。
 二. 光谱的产生原理
组成物质的微粒,具有各种不同的运动形式,每一种运动状态都有一定的能量.化合物分子的总能量E总=E0+E平+E转+E振+E电
E 0—零点能;
E平—平动能;分子整体平动所产生的能量;
E转—转动能;分子围绕其质量中心转动所产生的能量;
E振—振动能;分子中原子间的相对运动(振动)所产生的能量;
E电—电子能;分子中电子相对于原子核的运动所产生的能量;
其中,与光谱有关的是E转、E振与E电.每一种能量都是量子化的.分子的每一种能量值称为一个能级.每一种分子的能级数和能级值取决于分子的本性和状态.即: 每一种分子都具有特征的能级结构.
同一电子能级中分为几个振动能级, 同一振动能级中分为几个转动能级.通常,分子处于稳定的基态.当它受到光照或其他能量激发时,将根据分子所吸收能量的大小,引起分子转动、振动或电子能级的跃迁,同时伴随着光子的吸收或发射. 光子(光波)的能量(E光)等于前后两个能级的能量的差值.
E光= hυ= E1-E2=△E=△E转+△E振+△E电
式中,△E转、△E振、△E电分别为分子的转动能级、振动能级、电子能级跃迁时的能级变化。
物质的粒子按上式吸收特定的光子(光波)后,由低能级跃迁到某高能级,如果把物质对光的吸收情况按波长的次序排列记录下来,就得到吸收光谱。
反之,吸收了能量的粒子, 由高能级跃迁到低能级时,如果以光辐射形式释放出多余的能量, 把光的发射按波长的次序排列记录下来,就得到发射光谱。
在产生能级跃迁时,只能吸收或发射与粒子运动相对应的特定波长的光能,形成相应的特征光谱。因此,不同的物质具有不同的特征光谱。根据物质的特征光谱,就可以研究物质的组成和结构。
光谱分连续光谱、带状光谱和线状光谱. 
连续光谱:液(固)态物质在高温下激发,发出多种波长的光,如;白织光、日光;
带状光谱:气体分子在高温下激发产生的电子能级跃迁、分子振动能级跃迁、转动能级跃迁.(分子光谱);
线状光谱:气态原子或离子受高温激发,外层电子产生跃迁.( 原子光谱、离子光谱).
原子发射光谱法(AES)中,以电弧(CA)、电火花(Spark)和电感耦合等离子体(ICP)作为激发光源的称为原子发射光谱法;以
火焰光度计火焰作为激发光源为激发光源的称为火焰光度法。

 

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