儀器分析 光學導論

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1、第二章第二章光學分析光學分析法導論法導論1§§11電磁輻射電磁輻射光學分析法光學分析法（（OpticalMethodsofOpticalMethodsofAnalysisAnalysis))是根據(jù)是根據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或或電電磁輻射與物質(zhì)相互作用磁輻射與物質(zhì)相互作用而建立起來的一類而建立起來的一類分析方法。分析方法。這些電磁輻射包括從這些電磁輻射包括從γγ射線到無線電波射線到無線電波的所有電磁波譜范圍的所有電磁波譜范圍((不只局限于光學光不只局限于光學光譜區(qū)譜區(qū)))。電磁輻射與物質(zhì)相互作用的方式。電磁輻射與物質(zhì)相互作用

2、的方式有發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、有發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。衍射、偏振等。2§§1.11.1電磁輻射的性質(zhì)電磁輻射的性質(zhì)1.光的波動性電磁輻射為正弦波（波長、頻率、速度、振幅）。與其它波，如聲波不同，電磁波不需傳播介質(zhì)，可在真空中傳輸。電場y=Asin(ωt+?)=Asin(2πvt+?)磁場傳播方向單光色平面偏振光的傳播3電磁波可以用頻率電磁波可以用頻率((νν))、、波長波長((λλ))和波數(shù)和波數(shù)((σσ))等波參數(shù)來表征。等波參數(shù)來表征。電磁輻射的波動性表現(xiàn)為電磁輻電磁輻射的波動性表現(xiàn)為電磁輻射

3、的衍射和干涉現(xiàn)象。射的衍射和干涉現(xiàn)象。422..光的微粒性光的微粒性當物質(zhì)發(fā)射電磁輻射或者電磁輻射被當物質(zhì)發(fā)射電磁輻射或者電磁輻射被物質(zhì)吸收時，就會發(fā)生能量躍遷。此物質(zhì)吸收時，就會發(fā)生能量躍遷。此時，電磁輻射不僅具有波的特征，而且時，電磁輻射不僅具有波的特征，而且具有粒子性，最著名的例子是光電效應具有粒子性，最著名的例子是光電效應現(xiàn)象?，F(xiàn)象。普朗克方程普朗克方程將電磁輻射的波動性和微將電磁輻射的波動性和微粒性聯(lián)系起來：粒性聯(lián)系起來：EE＝＝hhνν=h=h··c/c/λλ(h=6.63(h=6.63××1010-34JJ··s)s)53.

4、3.電磁波譜電磁波譜電磁輻射按波長（或頻率、波數(shù)、電磁輻射按波長（或頻率、波數(shù)、能量）大小的順序排列就得到電磁波能量）大小的順序排列就得到電磁波譜。譜。不同的波長區(qū)域?qū)镔|(zhì)不同類不同的波長區(qū)域?qū)镔|(zhì)不同類型能級的躍遷。型能級的躍遷。61086420-2-4-13×103×103×103×103×103×103×103×10波數(shù)，cm211917151311971010101010101010頻率，HzX射線可見微波γ射線紫外紅外無線電-4-20246891010101010101010波長，nm電磁輻射波譜圖78§§1.21.2原

5、子光譜和分子光譜原子光譜和分子光譜根據(jù)光譜產(chǎn)生的機理，光學光譜可根據(jù)光譜產(chǎn)生的機理，光學光譜可分為分為原子光譜原子光譜和和分子光譜分子光譜。。由原子外層電子能級躍遷產(chǎn)生的光由原子外層電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜為原子光譜。譜為原子光譜。由分子中電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜由分子中電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜為分子光譜。為分子光譜。9一、原子光譜一、原子光譜原子光譜產(chǎn)生于原子外層電原子光譜產(chǎn)生于原子外層電子能級的躍遷，它不但取決于外子能級的躍遷，它不但取決于外層電子的運動狀態(tài)，也取決于電層電子的運動狀態(tài)，也取決于電子間的相互作用。子間的相互作用。1011、核

6、外電子的運動狀態(tài)、核外電子的運動狀態(tài)原子外層有一個電子時，其能級由四一個個量子數(shù)決定——主量子數(shù)n；角量子數(shù)l；磁量子數(shù)m；自旋量子數(shù)s(m(m))來來s描述。描述。112.2.核外電子間的相互作用核外電子間的相互作用原子外層有多個電子時，由于核外電多個子之間存在著相互作用相互作用,其運動狀態(tài)用,總角量子數(shù)總角量子數(shù)LL；；總自旋量子數(shù)總自旋量子數(shù)SS；；內(nèi)量子內(nèi)量子數(shù)數(shù)JJ描述；12主量子數(shù)主量子數(shù)nnnn是決定原子能量狀態(tài)的主要參是決定原子能量狀態(tài)的主要參數(shù)。數(shù)。取值：取值：n=1n=1，，22，，33……13總角量子數(shù)——L￠￠總角

7、動量是各價電子角動量相互總角動量是各價電子角動量相互作用，按照一定的方式耦合而成。作用，按照一定的方式耦合而成。hhL=∑lii￠￠兩個角動量耦合時，兩個角動量耦合時，總角量子數(shù)總角量子數(shù)LL的取值：的取值：(l(l1+l+l2),(l),(l1+l+l2--1),(l1),(l1+l+l2--2),2),……,

8、l,

9、l1--ll2

10、

11、￠用S，P，D，F(xiàn)······（L=0，1，2，3）表示14總自旋量子數(shù)——S￠總自旋角動量是各價電子自旋角動量耦合總自旋角動量是各價電子自旋角動量耦合而得。而得。hhSs=∑ii￠兩個自旋角動量耦合時，

12、總自旋量子數(shù)兩個自旋角動量耦合時，總自旋量子數(shù)SS的取值：的取值：(s(s1+s+s2),(s),(s1+s+s2--1),(s1),(s1+s+s2--2),2),……,,

13、s

14、s1--ss