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1、光學(xué)分析法:通過(guò)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或電磁輻射與物質(zhì)的相互作用確立的一種分析方法(Optical Methods of Analysis )。 電磁輻射:以巨大的速度通過(guò)空間,不需要任何作為傳播媒介的能量。電磁輻射的性質(zhì)、第一節(jié)電磁輻射、(一)光的波動(dòng)性電磁輻射為正弦波(波長(zhǎng)、頻率、速度、振幅)。 與聲波等其他波不同,電磁波可以在真空中傳播而不在介質(zhì)中傳播。 描述電磁波波動(dòng)性的幾個(gè)殘奧表頻率():1s內(nèi)的電磁場(chǎng)振蕩的次數(shù)(Hz,s-1 )。 波長(zhǎng)() :電磁波相鄰的2個(gè)同相點(diǎn)間的距離(cm,m, nm )波速(v):電磁波傳播的速度(m.s-1,cm.s-1 ) : c=2. 997921010

2、 cm.s-1頻率() :為1cm內(nèi)波的數(shù):=1/周期: 2個(gè)相鄰切向量存在空間的固定點(diǎn)極大(另外1 )光電效應(yīng)(Photoelectric effect )現(xiàn)象: 1887,Heinrich Hetz (光照射時(shí),兩間隙間容易發(fā)生火花放電現(xiàn)象)解釋?zhuān)?1905,Einstein理論,e=處于不同能量狀態(tài)的粒子間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移時(shí)兩個(gè)重要的推論:物質(zhì)粒子存在不連續(xù)的能量狀態(tài),各自的能量狀態(tài)具有特定的能量。 如果粒子的狀態(tài)發(fā)生變化,則粒子完全等于兩個(gè)能級(jí)之間的能量差,并被吸收或發(fā)射。相反,E=E1-E0=h,2,電磁波譜,圖2.2電磁輻射譜,表2.1電磁波譜區(qū)域,電磁波譜的排列是否為上(量的變質(zhì))、

3、-放射性射線核電源水平轉(zhuǎn)變x射線內(nèi)層電子能級(jí)、紫外可見(jiàn)紅外、微波領(lǐng)域無(wú)線射頻區(qū)域、a .高能量放射區(qū)域、c .低能量放射區(qū)域、b .光學(xué)光譜區(qū)域、一、原子光譜,(一)核外電子的動(dòng)態(tài)主量子數(shù)n決定電子的能量與離電子核的距離。 角量子數(shù)l決定電子動(dòng)量矩的大小和電子軌道的形狀,在多電子原子中影響電子的能量。 第二節(jié)原子光譜和分子光譜、磁量子數(shù)m決定磁場(chǎng)中電子軌道在空間延伸方向上不同時(shí)的電子運(yùn)動(dòng)動(dòng)量矩成分的大小。 大頭針量化ms的數(shù)目確定電子自旋的方向。 四個(gè)量子數(shù)的可能值: n=1、2、3n; l=0、1、2、(n-1 )對(duì)應(yīng)的符號(hào)是s、p、d、f。 m=0、1、2、l; ms=1/2,(2)光譜項(xiàng)

4、(自學(xué))中有多個(gè)價(jià)電子的原子,各價(jià)電子遷移后有可能產(chǎn)生光譜。 而且還存在各價(jià)電子之間的相互作用,利用n、l、s、j四個(gè)量子數(shù)描述頻譜項(xiàng)。 n是主量子數(shù)l是總角量子數(shù),其數(shù)值是外層價(jià)電子的角量子數(shù)l的矢量和,即l=li2價(jià)電子結(jié)合處的總角量子數(shù)l和單價(jià)電子的角量子數(shù)l1、l2,在具有L=(l1 l2 )、(l1 l2-1 )、(l1 l2-1 )的關(guān)系的價(jià)電子數(shù)為3時(shí),求出2價(jià)電子的角量子數(shù)的矢量和s是總自旋量子數(shù),大頭針和大頭針之間的作用也很強(qiáng),多價(jià)電子總自旋量子數(shù)是單價(jià)電子自旋量子數(shù)ms的矢量和。S=ms,I的值是以0,1/2,1,3/2,j為內(nèi)量子數(shù),從軌道運(yùn)動(dòng)和大頭針運(yùn)動(dòng)的相互作用即軌道

5、自旋磁矩和自旋量子數(shù)的相互影響中得到的,原子中的各價(jià)電子組合得到的總角量子數(shù)l和總自旋量子數(shù)s的矢量和。 J=L S J的求法將J=(L S )、(L S-1 )、(L S-2) L-S譜項(xiàng)的碼左上犄角旮旯的(2S 1)稱(chēng)為譜項(xiàng)的多重態(tài)。 式中的2S 1稱(chēng)為譜項(xiàng)的多重態(tài),j值不同的譜項(xiàng)稱(chēng)為譜項(xiàng),由下式表示:外磁場(chǎng)消失,分裂能能級(jí)也消失,該現(xiàn)象為能級(jí)簡(jiǎn)并性。 2J 1是能級(jí)的簡(jiǎn)并性度。 原子光譜是原子的外層電子(稱(chēng)為價(jià)電子)在兩個(gè)能級(jí)之間遷移產(chǎn)生的。 原子的能級(jí)通常用譜項(xiàng)符號(hào)表示: n2s 1LJ,當(dāng)用譜項(xiàng)符號(hào)32S1/2表示納金屬釷原子的能級(jí)時(shí),表示納金屬釷原子的電子處于n=3、L=0、S=1

6、/2、J=1/2的能級(jí)狀態(tài), 因?yàn)檫@是納金屬釷的一個(gè)發(fā)射譜線是原子的外層電子在兩個(gè)能級(jí)之間遷移產(chǎn)生的,所以原子的能級(jí)可以用兩個(gè)譜項(xiàng)符號(hào)表示。 例如,納金屬釷原子的雙重線可以表示為na 588.996 nm 32 s1/232 p3/2na 589.593 nm 32 s1/232 p1/2,例如納金屬釷原子、核外電子組成可以表示為(1s)2(2s )的32 p3/2n=3l=1s=1/2j=, 2納米發(fā)射譜線: 5889.9632s1/。通??v軸表示能量e,基態(tài)原子的能量E=0,實(shí)際存在的光譜項(xiàng)用橫軸表示。 圖2.3納金屬釷原子的能級(jí)圖,(4)光譜選擇定律(自學(xué))并非在原子中的任何兩個(gè)能級(jí)之間

7、遷移,而是與只允許符合L=1、S=0、J=0、1的光譜選擇定律的遷移的光譜選擇定律相一致如果兩光譜項(xiàng)之間為禁遷移,則處于高能量水平的原子具有較長(zhǎng)的壽命,原子的這種狀態(tài)稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài)。 一般在低能量水平的頻譜項(xiàng)符號(hào)之前,在后面寫(xiě)高能量水平。 根據(jù)量子力學(xué)原理,電子轉(zhuǎn)移不能在任何兩個(gè)能級(jí)之間進(jìn)行,并且必須遵守一定的“選擇規(guī)則”。 此方程式僅允許為1,n=0或任何正整數(shù)的2,且L=1轉(zhuǎn)變?yōu)閟項(xiàng)與p項(xiàng)之間的差異,p項(xiàng)與s項(xiàng)或d項(xiàng)之間的差異,等等。 3,S=0,即單重項(xiàng)只能遷移到單重項(xiàng),三重項(xiàng)只能遷移到三重項(xiàng)等4,j=0,1。 其中,禁止J=0時(shí)的J=0的遷移。 也有個(gè)別例外,不符合這種光譜選擇規(guī)則的發(fā)射譜

8、線稱(chēng)為禁遷移線。 該發(fā)射譜線一般發(fā)生的機(jī)會(huì)少,發(fā)射譜線強(qiáng)度也弱。 (5)原子光譜、1、原子能色光譜激發(fā)狀態(tài)的原子轉(zhuǎn)向基態(tài)或低能量狀態(tài),使特征發(fā)射譜線發(fā)光,產(chǎn)生發(fā)光色光譜。 2 .當(dāng)原子吸收光譜的光輻射在基態(tài)原子蒸發(fā)時(shí),原子蒸汽選擇性地吸收一定頻率的光輻射,原子基態(tài)轉(zhuǎn)化為高能量狀態(tài)。 這種選擇性的吸收會(huì)產(chǎn)生原子的特征性吸收譜。 3、原子熒光光譜物質(zhì)的瓦斯氣體狀原子吸收光照射后,從基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)。 激發(fā)狀態(tài)的原子因輻射轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)或低能量狀態(tài),由此產(chǎn)生的二次光的輻射稱(chēng)為原子熒光。 所形成的光譜稱(chēng)為原子熒光光譜。二、分子光譜(一)分子能級(jí)分子光譜產(chǎn)生于分子能級(jí)的遷移。 由于分子能級(jí)復(fù)雜,所以分

9、子光譜也復(fù)雜。 分子包括電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和旋轉(zhuǎn)能級(jí)。 電子能級(jí)間的能差最大,旋轉(zhuǎn)能級(jí)的能差最小。 在各電子能級(jí)中存在多種可能的振動(dòng)能級(jí),在各振動(dòng)能級(jí)中存在多種可能的旋轉(zhuǎn)能級(jí)。1 .對(duì)分子吸收光譜分子的輻射能量的選擇性吸收從基態(tài)或低能量水平向高能量水平轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的分子光譜稱(chēng)為分子吸收光譜。 根據(jù)過(guò)渡的類(lèi)型分為電子光譜、振動(dòng)譜和旋轉(zhuǎn)光譜。 (2)分子吸收光譜和分子發(fā)光色光譜,2,分子發(fā)光色光譜的分子發(fā)光色光譜包括熒光色光譜、磷光光譜和化學(xué)發(fā)光光譜。 所謂化學(xué)發(fā)光,是化學(xué)反應(yīng)物和反應(yīng)生成物被反應(yīng)放出的化學(xué)能激勵(lì)而產(chǎn)生的光照射。 3、由于拉曼光譜入射光子和溶液中的樣品分子之間的非彈性碰撞,產(chǎn)生能量交換,產(chǎn)生與入射光頻率不同的散射光,這種散射光譜稱(chēng)為拉曼光譜。 1 .鉀元素的基本狀態(tài)頻譜項(xiàng)由鉀元素的第一諧振線表

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