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光谱分析法的分类
学习目标：
1.掌握光谱分析法的分类。
2.熟悉各种光学分析法的分析原理。
光谱分析法是主要根据物质发射，吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的一类重要的仪器分析法。
光谱分析法是基于物质对光的吸收或激发后光的发射所建立起来的一类方法，比如紫外-可见分光光度法，红外及拉曼光谱法，原子发射与原子吸收光谱法，原子和分子荧光光谱法，核磁共振波谱法，质谱法等。
一、紫外-可见分光光度法
紫外-可见光区一般指波长200nm至760nm范国内的电磁波。根据物质分子对此光区电磁波的吸收特性进行定性和定量分析的方法称为紫外-可见分光光度法。紫外分光光度法使用的辐射波长范围是200~400nm，主要是引起分子中的外层价电子的能级跃迁。分子吸收此区域的紫外线后，在发生价电子能级跃迁的同时，也伴随着分子的振动和转动能级的跃迁，故形成带状紫外吸收光谱。据此可进行某些类型的有机物的定性、定量和结构分析：可见分光光度法使用的辐射波长范围是400~760nm，具有长共轭结构的有机物或有色无机物吸收一定波长的可见光后，发生价电子能级跃迁，并伴随振动和转动能级的跃迁，其吸收光谱也是带状光谱。通常紫外分光先度计都有可见光波段，因此常将两者一起称为紫外-可见分光光度法。
二、红外光谱法
红外光谱是由于样品分子吸收电磁辐射导致振动-转动能级的跃迁而形成的分子吸收光谱，中红外区使用的辐射波长是2.5~50μm。分子吸收红外辐射必须满足两个条件；即只有当电磁辐射的能量与分子的振-转能级之间的跃迁所需要的能量相当时，分子才吸收这部分辐射；其二是被红外辐射作用的分子必须要有偶极矩的变化，也就是只有发生偶极据变化的振动，才能引起红外吸收谱带，这种振动才是红外活性的。
三、拉曼光谱法
拉曼光谱，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。最常用的红外及拉曼光谱区域波长是2.5~25μm。（中红外区）
四、原子吸收光谱法
原子吸收光谱，又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。
五、原子发射光谱法
简称AES。又称光发射谱法或光谱分析，是一种测定物质元素的组成和含量的分析技术。是根据待测物质在高温下，分解形成的原子或离子所发射的特征光谱的波长及其强度来对各种元素进行定性和定量分析的方法。
光的本质
学习目标：
1. 熟悉光的本质及吸收光谱的产生。
2. 了解补色光的概念。
1.光的波粒二象性
从本质上讲，光是一种电磁辐射，又称电磁波，具有波动性和粒子性，即波粒二象性。所有电磁辐射在真空中的传播速度c约为2.9979×1010cm/s。不同电磁辐射之间的差别仅在于波长不同。
可见光是人眼睛能感觉到的光，其波长大约在400～760nm之间。可见光区以外的电磁辐射。人的眼睛察觉不到，例如近紫外光，其波长大约在200～400nm之间。
若把电磁辐射按照波长顺序排列起来，就称为电磁波谱，如下表所示。
电磁辐射区段 波长范围 电磁辐射区段 波长范围
γ射线 10-3～0.1 nm 近红外辐射 0.76～2.5 μm
X射线 0.1～10 nm 中红外辐射 2.5～50 μm
远紫外辐射 10～200 nm 远红外辐射 50～1000 μm
紫外辐射 200～400 nm 微波区 1 mm～1 m
可见光区 400～760 nm 无线电波区 1～1000 m
2.物质对光的选择性吸收
电磁辐射的波长越长，频率越低，能量越小；反之，波长越短，频率越高，能量越大。物质的结构不同，与电磁辐射发生相互作用所需要的能量也不同。只有当电磁辐射的能量与物质结构发生改变所需要的能量相等时，电磁辐射与物质之间才能发生相互作用，也就是说，物质对光具有选择性吸收。
3.补色光
在可见光区，波长不同的光具有不同的颜色，但波长相近的光，其颜色并没有明显的差别，不同颜色之间是逐渐过渡的。各种颜色光的近似波长范围，如下表所示。
光的颜色 波长范围（nm） 光的颜色 波长范围（nm）
红色 760～650 青色 500～480
橙色 650～610 蓝色 480～450
黄色 610～560 紫色 450～400
绿色 560～500 近紫外 400～200
单一波长的光称为单色光，如果两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合，可以得到白光，则这两种单色光互称补色光。
溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的溶质选择性地吸收了白光中某种颜色的光引起的。如果溶液吸收了其中某一颜色的光，则溶液呈现透过光的颜色，即呈现溶液所吸收色光的补色光的颜色。
电磁辐射与物质的相互作用
学习目标：
1.掌握电磁辐射与物质的相互作用类型。
2.了解电磁辐射的特点
电磁辐射与物质的相互作用主要表现在两个方面：一是折射和双折射现象；另一个是光的消光现象，包括散射现象和吸收现象。
一 、光的折射和双折射
1.光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。特性：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光线则进入到另一种介质中。由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。在折射现象中，光路是可逆的。
注意：在两种介质的分界处（不过有时没有），不仅会发生折射，也发生反射，例如在水中，部分光线会反射回去，部分光线会进入水中。反射光线光速与入射光线相同 ，折射光线光速与入射光线不相同。
2.光的双折射
双折射是指一条入射光线产生两条折射光线的现象 。将一块冰洲石（透明的方解石）放在书上看，它下面的线条都变成双影。双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。光在非均质体中传播时 ，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个；光波入射非均质体，除特殊方向以外 ，都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，此现象即为双折射 。
二、光的消光现象
1.光的散射
光的散射是指光通过不均匀介质时一部分光偏离原方向传播的现象。偏离原方向的光称为散射光。散射光波长不发生改变的有丁铎尔散射、分子散射；波长发生改变的有拉曼散射、布里渊散射和康普顿散射等。丁铎尔散射首先由J.丁铎尔研究，是由均匀介质中 的悬浮粒子（如空气中的烟雾、尘埃）以及浮浊液、胶体等引起的散射。真溶液不产生丁铎尔散射，化学中常根据有无丁铎尔散射来区别胶体和真溶液。分子散射是由分子热运动所造成的密度涨落引起的散射。波长发生改变的散射与散射物质的微观结构有关。
2.光的吸收
光的吸收是指原子在光照下，会吸收光子的能量由低能态跃迁到高能态的现象。从实验上研究光的吸收，通常用一束平行光照射在物质上，测量光强随穿透距离衰减的规律。

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