固体光谱学

第五章 光谱学实验

实验29 发射光谱定性分析和定量分析

定性分析

一、实验目的

1.了解摄谱仪及映谱仪的一般构造及使用方法。 2.掌握光谱定性分析的一般原理和方法。 3.学会查阅谱线并判别元素。 二、基本原理

当物质被热能或电能激发到不稳定状态时，会辐射能量并产生发射光谱。被激发的分子产生带状光谱，被激发的原子或离子产生线状光谱，线状光谱是发射光谱分析的基础。

线光谱中的各条谱线是元素的原子或离子的外层电子在两个能级间跃迁时产生的。根据辐射的量子理论

?E?E2?E1?h? (29.1)

可以决定任何一条谱线的波长?：

??c? (29.2)

由于各种元素的原子结构不同，故其发射光谱的谱线波长也各不相同，根据各元素所具有的特征谱线，即可判别相应元素存在与否。 元素光谱的复杂性及谱线出现的形式决定于它的原子结构。

一个元素可以有很多条谱线，其中最容易激发的谱线称为该元素的“灵敏线”或“最后线”。决定试祥中某元素存在与否，不必去检查该元素所有的谱线，只需根据几条灵敏线的出现与否即可作出判断。因为灵敏

激光诱导击穿光谱学手册

作者：DavidA．Cremers;刘克玲;

作者机构：;;

来源：国外科技新书评介

年：2014

卷：000

期：008

页码：P.11-11

页数：1

中图分类：O433

正文语种：CHI

关键词：激光诱导;光谱学;击穿;等离子体光谱;手册;LIBS;均匀物质;光谱测量摘要：上世纪60年代，激光的发现引发了许多新技术的出现，激光诱导击穿光谱测量术（LIBS）就是其中的一项，LIBS又称激光等离子体光谱（uPS），或激光火花光谱（LSS）。LIBS利用几十至几百毫焦的脉冲在样品表面产生的等离子体，进行近程或远程的定性或定量元素成份分析，分析对象包括固体、气体、液体、泥浆、气溶胶、岩石、土壤或有毒物质（例如炭疽病毒等），样品无需前处理，可以是均匀物质也可以是非均匀物质。

激光诱导击穿光谱学手册

作者：DavidA．Cremers;刘克玲;

作者机构：;;

来源：国外科技新书评介

年：2014

卷：000

期：008

页码：P.11-11

页数：1

中图分类：O433

正文语种：CHI

关键词：激光诱导;光谱学;击穿;等离子体光谱;手册;LIBS;均匀物质;光谱测量摘要：上世纪60年代，激光的发现引发了许多新技术的出现，激光诱导击穿光谱测量术（LIBS）就是其中的一项，LIBS又称激光等离子体光谱（uPS），或激光火花光谱（LSS）。LIBS利用几十至几百毫焦的脉冲在样品表面产生的等离子体，进行近程或远程的定性或定量元素成份分析，分析对象包括固体、气体、液体、泥浆、气溶胶、岩石、土壤或有毒物质（例如炭疽病毒等），样品无需前处理，可以是均匀物质也可以是非均匀物质。

AAS填空选择题：

1、已知普朗克常数h = 6.63 x 10-34J.s ,则波长为0.01 nm 的光子的能量为: （ ） A. 12.4 eV ; B. 124 eV ; C. 12.4 x 104 eV ; D. 0.124 eV 2、可见光(400 ~ 760 nm)的能量（电子伏特）应为 ：（ ）

A. 1.24 x 104 ~ 1.24x 103 eV ; B. 1.43 x 102 ~ 1.71 eV; C. 6.24 ~ 3.1 eV ; D. 3.1 ~ 1. 6 4 eV

3、电子能级间隔越小，跃迁时吸收的光子的 （ B ）

A. 能量越大 ; B. 波长越长; C. 波数越大; D. 频率越高 4、下列四种波数的电磁辐射属于可见光区的是 （ ）

A. 760 cm -1 ; B. 20000 cm -1 ; C. 5.0 cm -1 ; D. 0.1 cm -1 5、波长为500 nm 的绿色光其能量 （ A ）

A. 比紫外光小 ; B. 比红外光小; C. 比微波小; D. 比无线电波小 6、原子吸收分光光度分析中光源的作用是 （ C ）

A. 提

《仪器分析》第一章 光谱学分析法导论

第一章 光谱学 分析法导论第一节 电磁辐射的性质

一、光分析法及其特点 二、电磁辐射的基本性质

《仪器分析》第一章 光谱学分析法导论

一、光分析法及其特点光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后 所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析 方法；

电磁辐射范围：射线~无线电波所有范围；相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干 涉、衍射等；

光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可区代的地位；

《仪器分析》第一章 光谱学分析法导论

三个基本过程：(1)能源提供能量； (2)能量与被测物之间的相互作用； (3)产生信号。

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(不同于色谱分析); (3)涉及大量光学元器件。

《仪器分析》第一章 光谱学分析法导论

二、电磁辐射的基本性质电磁辐射(电磁波):以接近光速(真空中为光速)传 播的能量； c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c:光速；λ:波长；ν:频率；σ:波数 ； E :能量； h:普朗克常数

电磁辐射具有波动性和微粒性；

《仪器分析》第一章 光谱学分析法导论

辐射能的特性：(1) 吸收

红外光谱法用于固体催化剂表征

董庆年

（中国科学院山西煤炭化学研究所，太原，030001）

一． 序言

在非均相催化反应研究中，红外光谱法已成为常用手段之一。一般说来，这方面的工作主要集中在两个方面：1.研究催化反应机理。2.考察催化剂本身。但对复杂反应来说，红外光谱法用于前者往往受到限制，这是因为反应物、中间物以及最终产物的光谱叠加，大大增加了谱图解析的困难，再者,仪器的扫描速度也难以截获快速反应中寿命短促的中间物的信息，虽然“时间分辨光谱”附件的出现，已可使跟踪速度提高到微秒级，但对反应体系的苛刻要求，以及实验操作的复杂，又使一般实验室望而生畏。然而如果用红外光谱法来研究非均相过程中另一主角催化剂的表面微观状态，则困难往往要小得多。

这种观察固体催化剂表面微观状态的测定也称催化剂的表面表征，或简称催化剂表征。当用红外光谱法来进行这类表征时，不是直接测定催化剂本身的谱图，而是借助所谓的“探针分子”，用探针分子吸附物种的红外特征峰位置和强度来获得所需要的信息。

对探针分子的选择，一般要求其吸附态分子具有较高的稳定性，且其特征峰的吸收系数较大（灵敏度高）和不被催化剂本身吸收干扰的优点。目前常用的探针分子有：CO,NO,H2O,CO2,NH3

第八章 现代物理实验方法在有机化学中的应用

1.指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。

(1)CHCHCH32

CH2(2)CH3CH2CH(OH)CH3(3)CH3CH2COCH3????????????????* n ??* n ??* (4)CH3CH2OCH2CH3(5)CH2CHCHO n ??* n ??*

2.按紫外吸收波长长短的顺序，排列下列各组化合物。

O(1)(2)CH3CH3CHCHCHCH2CH3BrClNO2

OOCH2CHCHCH2CH2CH2(3)CH3Cl CH3I(4)⑸ 反-1,2-二苯乙烯 顺-1,2-二苯乙烯

OO解： O

>> (1)CH3

以环己酮为基准，添加共轭双键即增加助色基都使 UV吸收产生红移。

(2)CH3CHCHCHCH2>CH2CHCHCH2>CH2CH2

以乙烯为基准，添加共轭双键即增加助色基都使UV吸收产生红移。 3I>CH3Br>CH3Cl (3)CH杂原子的原子半径增大，化合物的电离能降低，吸收带波长红移，n ??*。

(4)

NO

第二章 思考题与自测题

1、 原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？

答：能带理论就是认为晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，并且共有化

电子是在晶体周期性的势场中运动；

2、 晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？

3、 描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量”的概念？用电子的惯性质量m0描述能带中电子运动有何局限性？

4、 一般来说，对应于高能级的能带较宽，而禁带较窄，是否如此？为什么？ 5、 有效质量对能带的宽度有什么影响？有人说：“有效质量愈大，能量密度也愈大，因而能带愈窄。”是否如此？为什么？ 6、 简述有效质量与能带结构的关系？

7、 对于自由电子，加速反向与外力作用反向一致，这个结论是否适用于布洛赫电子？

8、 从能带底到能带顶，晶体中电子的有效质量将如何变化？外场对电子的作用效果有什么不同？

9、 试述在周期性势场中运动的电子具有哪些一般属性？

10、 以硅的本征激发为例，说明半导体能带图的物理意义及其与硅晶格结构的联系？为什么电子从其价键上挣脱出来所需的最小能量就是半导体的禁带宽度？

11、 为什么半导体满带中的少量空状态可以用具有正电荷和一定

第一章：

1.遥感图像的最基本单元是像元，每个像元具有空间特征和属性特征。 空间特征：是用X值和Y值来表示；（纹理，形状，大小，方位） 属性特征：常用亮度值表示。（灰度值，亮度值） 2.遥感图像特征（②，③遥感成像技术发展的方向）

① 时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔，集采样的时间频率。也称重访周期。 ② 空间分辨率：像素所代表的地面范围的大小，或地面物体能分辨的最小单元； ③ 光谱分辨率：传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔； ④ 辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差； 3.高光谱遥感基本概念：

①多光谱遥感（Multirspectral Remote Sensing）,光谱分辨率在波长的1/10数量级范围内(几十个至几百个nm)的遥感； ②高光谱遥感（Hyperspectral Remote Sensing）,光谱分辨率在波长的1/100数量级范围内（几个nm）的遥感；

③超光谱遥感（Ultraspectral Remote Sensing）,光谱分辨率在波长的1/1000数量级范围内（0.2-1nm）的遥感。

4.高光谱遥感与常规多光谱遥感的比较：

①高光谱遥感：即高光谱分辨率成像光谱遥感，幅

激光拉曼光谱

【摘要】

本实验主要采用半导体激光器泵浦的Nd3+:YVO4晶体并倍频后得到的532nm激

光作为激发光源，研究了液体样品CCl4分子的拉曼光谱。利用单光子计数的方法记录了CCl4分子的拉曼光谱，得到了斯托克斯线和反斯托克斯线的几个峰值的波长，确定了样品的分子振动的振动模式，得到了各拉曼谱线的退偏度。

关键词：拉曼散射 瑞利线 斯托克斯线 反斯托克斯线 分子振动 固有频率 退偏度

一、 引言

拉曼散射光谱是研究物质结构的一个强有力的工具。当单色光作用于苯这类的液体样品时，在频率不变的瑞利散射线两侧对称的分布着若干条很弱的谱线，他们的频移等于样品分子红外振动谱线频率而与入射光频率无关。低频一侧的谱线叫斯托克斯线，高频一侧的则称为反斯托克斯线。斯托克斯线总比反斯托克斯线强。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。以分子为例，拉曼线的数目、频移大小和谱线强度直接与样品的振动和转动能级有关，而且从拉曼线的线宽测量还可提供有关能级寿命的信息，因此，利用拉曼散射光谱可以研究分子中原子的空间排列和相互作用。

20世纪60年代激光问世。由于极高的单色亮度，它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。它产生的拉曼谱线极