光谱学和光谱分析

光谱分析论文

零动能光谱技术

物理与电子工程学院 班级：物理一班 姓名：郝宽荣 学号：1102114036

零动能光谱技术

零动能光谱技术：

通过测量零动能态来获得位于连续区中的离子态的高分辨信息，这种光谱技术被称为零动能光谱技术，零动能光谱是研究分子离子态的一种新的高分辨率光谱方法。

零动能光谱技术的开始与发展：

零动能光谱学是研究分子离子态的一种新的高分辨光谱方法，该方法始于上世纪80年代中期，90年代进一步发展为质量分辨的零动能光谱，也称为质量分辨的阈值电离(MATI)光谱。零动能光谱技术是近年来发展起来并还在快速发展的一门新的光谱技术。

零动能光谱技术的应用：

该方法具有非常高的分辨率，与传统的光电子谱相比较提高了近千倍。零动能光谱方法在分子、自由基、过渡态和团簇等领域得到了广泛的应用，为物理、化学、生物等领域提供了大量可靠的数据，已成为研究离子态的一种有效手段。

零动能态存在形式：

零动能态不仅存在于离子基态下，在电势IP之上的各个离子激发态的电离限下面都有零动能态。

荧光光谱分析

一、实验目的

1、了解荧光光谱的基本原理；

2、熟悉荧光光谱仪的基本原理和操作规程； 3、了解荧光光谱的基本分析方法。 二、 荧光光谱原理

分子吸收辐射后,使其价电子处于不稳定的激发态，随后以光的形式辐射出能量、这称为“光致发光”。在二次发光的发射过程中，最常见的两种光致发光是分子荧光(fluorescence)和分子磷光(phosphorescence)。由测量分子荧光和磷光强度而建立起来的定量分析法称为分子荧光分析法和分子磷光分析法。在化学反应过程中，分子吸收反应释放出的化学能产生激发态物质，这种激发态物质发出的光辐射称为化学发光(chemiluminescence)。根据化学发光强度或发光总量来确定物质组分含量的分析方法称为化学发光分析法。化学发光分析、分子荧光分析和磷光分析统称为分子发光分析法。 2.1、荧光及磷光的产生原理

含有孤对电子n和π轨道的分子，吸收光能后产生π?π* 和n?π* 电子跃迁。在通常情况下，基态分子的电子自旋是配对的，净自旋S＝0，光谱项的多重性2S+1＝l，这种状态称为单重态。电子激发态的多重性也是2S+1。若有一个电子激发至高能轨道时，当S=0, 此时分子所处的状态就称为激发单重态；若—个电子

拉曼光谱发展历史，原理及应用

陈广宵 09506002

摘 要：论文综述拉曼光谱的发展历史，原理及应用。以及简介高温拉曼光谱技术。 关键词：拉曼光谱 原理 高温拉曼光谱技术

1.拉曼光谱的发展历史

印度物理学家拉曼于1928 年用水银灯照射苯液体, 发现了新的辐射谱线: 在入射光频率ω0 的两边出现呈对称分布的, 频率为ω 0- ω和ω 0+ ω的明锐边带, 这是属于一种新的分子辐射, 称为拉曼散射, 其中ω是介质的元激发频率。拉曼因发现这一新的分子辐射和所取得的许多光散射研究成果而获得了1930 年诺贝尔物理奖。与此同时, 前苏联兰茨堡格和曼德尔斯塔报导在石英晶体中发现了类似的现象, 即由光学声子引起的拉曼散射, 称之谓并合散射。法国罗卡特、卡本斯以及美国伍德证实了拉曼的观察研究的结果。然而到1940 年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱( 约为入射光强的10- 6) , 人们难以观测研究较弱的拉曼散射信号, 更谈不上测量研究二级以上的高阶拉曼散射效应。并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40 年代中期, 红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。【1】1960 年以后, 红宝石激

紫外吸收光谱分析

摘要：分子内部的运动可分为价电子运动，分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动。因此分子具有电子（价电子）能级、振动能级和转动能级。分子的能量等于三者能量之和。分子从外界吸收能量之后，就能引起分子能级的跃迁，即从基态能级跃迁到激发态能级。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只吸收等于两个能级之差的能量。由于三种能级跃迁所需能量不同，所以需要不同波长的电磁辐射使他们跃迁，即在不同的光学区出现吸收谱带。由于电子能级跃迁而产生的吸收光谱主要处于紫外及可见光区域（200-780nm），这种分子光谱称为电子光谱或紫外可见光谱。[1] 关键词：电子能级跃迁 红移 蓝移 溶剂效应

一、形成原理

在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的л电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道，而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。 在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四种类型，各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*。 一般来说，未成键孤对电子较易激发，成键电子中π电子较相应

光谱分析复习和思考题

一、光谱法基础知识 1、光谱法定义或者原理

答：光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射电磁辐射的波长和强度进行分析的方法。

2、光谱法的分类

二、原子发射光谱

1、原子发射光谱是怎样产生的？为什么各种元素的原子都有其特征的谱线？

答：（1）当气态原子或离子的核外层电子获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回到低能态时，就要释放出能量，若以光辐射的形式释放能量，即得到原子发射光谱。（2）因为各种元素原子的核外电子能级不同，所跃迁产生光谱线的波长也不同，所以各种元素的原子都有其特征的谱线。

2、影响原子发射光谱的谱线强度的因素是什么？产生谱线自吸及自蚀的原因是什么？ 答：（1）谱线强度的基本公式：Ii?N0gig0e?EiKTAih?i，

N0—单位体积的基态原子数；gi，g0 —激发态和基态的统计权重；Ei —激发电位； K —Boltzmann常数；T —温度/K；Ai —为跃迁几率；υi —为发射谱线的频率。主要影响因素为统计权重、跃迁几率；激发电位、激发温度；电离度、蒸发速率常数、逸出速率常数。 （2）谱线自吸：某元素发射出的特征光由光源中心向外辐射过程中，会被处于光源边缘部分的低能级的同种原子所吸收，使谱线中心发射强度减弱，这种现象叫自吸。（3）自蚀：在自吸严重情况下，会使谱线中

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

第二节 激光拉曼光谱分析

激光拉曼光谱分析的基本概念

激光拉曼光谱分析是利用物质对入射光产生的拉曼散射来研究分子的振动，从而对物质（分子）进行定性、定量和结构分析的一种分析方法。 光的散射：

丁铎尔散射: 是指光通过含有许多大质点(其颗粒大小的数量级等于光的波长)的介质时产生的散射。乳状液、悬浮液、胶体溶液等引起的散射属于此类。

分子散射: 又可分为瑞利散射和拉曼散射。它们都是由比光的波长小得多的分子或分子聚集体与光作用而产生的。 瑞利散射

当光子与物质中的分子发生完全弹性碰撞时，光子与分子之间没有能量交换，则光子的能量保持不变，散射光的频率与入射光的频率相同，只是光子的运动方向发生改变。这种散射是完全弹性散射，文献上通常称之为瑞利散射。 拉曼散射

当光子与物质中的分子发生非完全弹性碰撞时，光子与分子之间将发生能量交换，光子把一部分能量传给分子，或者从分子那里得到一部分能量，光子的能量就会减少或增加。这样，光子不仅改变了运动方向，其频率也与入射光的频率不同。这种由非完全弹性碰撞产生的非完全弹性散射，称为拉曼散射。拉曼散射光与瑞利散射光的频率差称为拉曼位移。

第二章 紫外-可见吸收光谱

【教学内容】

1. 紫外-可见吸收光谱概述 2. 紫外-可见光谱的仪器原理 3.紫外-可见吸收光谱的原理 4.常用术语

5 有机化合物紫外-可见光谱的吸收峰 6 吸收谱带的四种类型

7 常见有机化合物生色团的紫外吸收峰 8 紫外-可见光谱的影响因素

9.紫外-可见光谱的定性和定量应用

【掌握内容】

1.掌握紫外-可见光谱的基本概念1

2.掌握有机化合物中电子跃迁的基本类型。 3.掌握紫外-可见光谱的定性分析方法 4.掌握紫外-可见光谱的定量分析方法

【熟悉内容】

熟悉紫外-可见光谱仪的基本原理 【了解内容】

了解无机化合物的紫外-可见吸收光谱 【教学重点和难点】

教学重点：紫外-可见吸收光谱的基本概念、定性和定量分析方法

【教学目标】

掌握紫外-可见光谱的基本概念，紫外-可见光谱的定性和定量分析方法。

【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体幻灯图片 【教学过程】

1 紫外-可见吸收光谱概述

紫外—可见分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁，广泛用于无

理解分子荧光分析的基本原理

理解激发光谱发射光谱 同步光谱 三维荧光光谱的含义 掌握分子荧光发射光谱的特性

了解荧光光谱仪器的组成及各部分作用

掌握影响荧光强度的内部结构因素和外部环境因素 了解光谱分析法的应用范围

第一章 分子荧光光谱分析

1概述

分子荧光光谱分析也叫荧光分光光度法，是当前普遍使用并有发展前途的一种光谱分析技术。物质的分子吸收了紫外和可见光后它的电子跃迁到激发态，然后以热能的形式将这一部分能量释放出来，本身回复到基态。。如果吸收辐射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量，再发射的波长可以同分子所吸收的波长相同也可以不同，这个现象叫光致发光，最常见的光致发光现象是荧光和磷光。

当用一种波长的光照射某种物质时，这个物质会在极短的时间内发射出比照射波长更长的光，这种光称为荧光。对于荧光来说，当激发光停止照射后，发光过程几乎立即（10-9-10-6 S）停止;

当用一种波长的光照射某种物质时，这如果种物质在较长的时间内发射出比照射波长更长的光，这种光称为磷光。对于磷光来说，当激发光停止照射后，发光过程将持续一段时间（10-1-10 S）;

磷光和荧光的发光机理是不同的。

由于物质分子结构不同，所吸收的光的波长和发射

现代材料物理研究方法 第八讲

拉曼光谱分析吴志国 兰州大学等离子体与金属材料研究所

主要内容

红外光谱(IR) 拉曼光谱(Raman) 紫外-可见光谱分子振动光谱

激光拉曼光谱基础

1928 C.V.Raman发现拉曼散射效应 1960 随着激光光源建立拉曼光谱分析 拉曼光谱和红外光谱一样，也属于分子振动光谱 生物分子，高聚物，半导体，陶瓷，药物等分析 ，

尤其是现代材料分析

拉曼光谱的原理拉曼效应：

当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作 用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的

频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。

但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且 也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。其散射 光的强度约占总散射光强度的10-3。

拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换， 改变了光子的能量。4

拉曼原理hn Rayleigh scattering: I λ-4 hn’ n = n’ n = n’

n = n’ 这种现象称为拉曼散射 激发态

虚能级 准激发态 anti stokes stokes

基态Raman Rayleigh Raman scattering5

拉曼原理

斯托克斯(Stokes)拉