大学物理光谱的物理基础PPT资料.ppt
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光谱分析原理、X射线的基本性质、射线的基本性质、X-CT成像原理、成像原理、激光的发射原理和激光的生物效应。
激光的发射原理和激光的生物效应。
了解:
X射线在医学上的应用、激光器的基本结构和激光在射线在医学上的应用、激光器的基本结构和激光在医学上的应用。
医学上的应用。
本本章章要要点点第十三章第十三章光谱的物理基础光谱的物理基础1.1.光谱光谱光谱光谱电磁辐射(不论在可见区或在可见区以外)的波长成电磁辐射(不论在可见区或在可见区以外)的波长成电磁辐射(不论在可见区或在可见区以外)的波长成电磁辐射(不论在可见区或在可见区以外)的波长成分和强度分布的记录,有时只是波长成分的记录。
分和强度分布的记录,有时只是波长成分的记录。
光谱的类别从形状区分可分为三类:
明线光谱明线光谱明线光谱明线光谱、带状光谱、带状光谱、带状光谱、带状光谱、连续光谱、连续光谱、连续光谱、连续光谱第一节原子光谱一、原子光谱一、原子光谱一、原子光谱一、原子光谱2.2.原子光谱(原子光谱(原子光谱(原子光谱(atomicspectrumatomicspectrum),是由原子中的电子受激发在),是由原子中的电子受激发在),是由原子中的电子受激发在),是由原子中的电子受激发在不同能级间跃迁所产生的光谱。
不同能级间跃迁所产生的光谱。
原子光谱的不连续表明了电子原子光谱的不连续表明了电子原子光谱的不连续表明了电子原子光谱的不连续表明了电子的能量是量子化的。
的能量是量子化的。
原子光谱的特征:
分立的线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,分立的线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,分立的线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,分立的线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,吸收谱是一些暗线。
吸收谱是一些暗线。
原子的光学光谱是最外层电子受激后辐射的,能级间的能量原子的光学光谱是最外层电子受激后辐射的,能级间的能量原子的光学光谱是最外层电子受激后辐射的,能级间的能量原子的光学光谱是最外层电子受激后辐射的,能级间的能量差小,光子的频率较低;
原子的标识差小,光子的频率较低;
原子的标识XX射线谱(详见本章第射线谱(详见本章第射线谱(详见本章第射线谱(详见本章第五节)是五节)是五节)是五节)是内层电子电离后辐射的,能级间的能量差较大,光内层电子电离后辐射的,能级间的能量差较大,光内层电子电离后辐射的,能级间的能量差较大,光内层电子电离后辐射的,能级间的能量差较大,光子的频率很高。
子的频率很高。
二、标识二、标识二、标识二、标识XX射线谱射线谱射线谱射线谱第一节第一节原子光谱原子光谱1.1.分子能级之间跃迁形成发射光谱和吸收光谱。
分子能级之间跃迁形成发射光谱和吸收光谱。
分子光谱的特征是分子光谱的特征是分子光谱的特征是分子光谱的特征是带状光谱(带状光谱(带状光谱(带状光谱(bandspectrumbandspectrum)。
)。
它是许多谱线密集而成的光谱带,若干个带组成一组,分子光它是许多谱线密集而成的光谱带,若干个带组成一组,分子光它是许多谱线密集而成的光谱带,若干个带组成一组,分子光它是许多谱线密集而成的光谱带,若干个带组成一组,分子光谱中可以有若干个组谱中可以有若干个组谱中可以有若干个组谱中可以有若干个组。
2.2.分子光谱类型:
分子光谱类型:
转动光谱、振动光谱和电子光谱。
第二节第二节分子光谱分子光谱一、分子光谱的特点和分类一、分子光谱的特点和分类一、分子光谱的特点和分类一、分子光谱的特点和分类1.1.分子的转动能级是指分子的整体转动形成的。
对双原子分子分子的转动能级是指分子的整体转动形成的。
对双原子分子主要考虑的转动是转动轴通过分子质心并垂直于分子轴(原子主要考虑的转动是转动轴通过分子质心并垂直于分子轴(原子主要考虑的转动是转动轴通过分子质心并垂直于分子轴(原子主要考虑的转动是转动轴通过分子质心并垂直于分子轴(原子核间的联线)的转动。
核间的联线)的转动。
2.2.分子的纯转动光谱由分子转动能级之间的跃迁产生,分子的纯转动光谱由分子转动能级之间的跃迁产生,分子的纯转动光谱由分子转动能级之间的跃迁产生,分子的纯转动光谱由分子转动能级之间的跃迁产生,分布在分布在分布在分布在远红外波段,波长是毫米或厘米的数量级,通常主要观测吸收远红外波段,波长是毫米或厘米的数量级,通常主要观测吸收远红外波段,波长是毫米或厘米的数量级,通常主要观测吸收远红外波段,波长是毫米或厘米的数量级,通常主要观测吸收光谱。
光谱。
二、分子的转动光谱二、分子的转动光谱二、分子的转动光谱二、分子的转动光谱第二节第二节分子光谱分子光谱1.1.构成分子的诸原子之间的振动,形成振动能级。
如双原子分构成分子的诸原子之间的振动,形成振动能级。
如双原子分子沿着轴线振动。
多原子分子的振动比较复杂,是多种振动方子沿着轴线振动。
多原子分子的振动比较复杂,是多种振动方式的叠加,振动的能量是量子化的。
振动能级的间隔比电子能式的叠加,振动的能量是量子化的。
振动能级的间隔比电子能级的间隔小。
级的间隔小。
2.2.分布在近红外波段,波长是几个微米的数量级,通常主要观分布在近红外波段,波长是几个微米的数量级,通常主要观分布在近红外波段,波长是几个微米的数量级,通常主要观分布在近红外波段,波长是几个微米的数量级,通常主要观测吸收光谱。
测吸收光谱。
三三三三、分子的、分子的、分子的、分子的振动振动振动振动光谱光谱光谱光谱第二节第二节分子光谱分子光谱1.1.在分子中有两个或两个以上的原子核,电子在这样一个电场在分子中有两个或两个以上的原子核,电子在这样一个电场在分子中有两个或两个以上的原子核,电子在这样一个电场在分子中有两个或两个以上的原子核,电子在这样一个电场中运动。
分子中电子的运动,正如原子中电子的运动一样也形中运动。
分子中电子的运动,正如原子中电子的运动一样也形成不同的电子态,每一状态具有一定的能量,即电子能级。
成不同的电子态,每一状态具有一定的能量,即电子能级。
2.2.分子光谱是电子能级、振动能级和转动能级的跃迁共同形成分子光谱是电子能级、振动能级和转动能级的跃迁共同形成分子光谱是电子能级、振动能级和转动能级的跃迁共同形成分子光谱是电子能级、振动能级和转动能级的跃迁共同形成的,可分成许多带,它是带状光谱,分布在可见或紫外波段,的,可分成许多带,它是带状光谱,分布在可见或紫外波段,的,可分成许多带,它是带状光谱,分布在可见或紫外波段,的,可分成许多带,它是带状光谱,分布在可见或紫外波段,可观测发射光谱。
可观测发射光谱。
3.3.分子能量包括电子的运动能量、分子的振动能量、分子的转分子能量包括电子的运动能量、分子的振动能量、分子的转分子能量包括电子的运动能量、分子的振动能量、分子的转分子能量包括电子的运动能量、分子的振动能量、分子的转动能量。
动能量。
EE=EEee+EEvv+EErr四四四四、分子的、分子的、分子的、分子的电子电子电子电子光谱光谱光谱光谱第二节第二节分子光谱分子光谱利用物质的分子对红外辐射的吸收,得到与分子结构相应的红利用物质的分子对红外辐射的吸收,得到与分子结构相应的红利用物质的分子对红外辐射的吸收,得到与分子结构相应的红利用物质的分子对红外辐射的吸收,得到与分子结构相应的红外光谱图,外光谱图,外光谱图,外光谱图,从而来鉴别分子结构的方法,称为红外吸收光谱法。
从而来鉴别分子结构的方法,称为红外吸收光谱法。
红外吸收光谱主要利用分子的振转光谱。
利用红外吸收光谱可以鉴别各种化合物,还可以直接反映分子利用红外吸收光谱可以鉴别各种化合物,还可以直接反映分子利用红外吸收光谱可以鉴别各种化合物,还可以直接反映分子利用红外吸收光谱可以鉴别各种化合物,还可以直接反映分子中各种原子团的存在中各种原子团的存在中各种原子团的存在中各种原子团的存在。
五、红外吸收光谱五、红外吸收光谱五、红外吸收光谱五、红外吸收光谱第二节第二节分子光谱分子光谱第三节第三节拉曼散射光谱拉曼散射光谱1.1.红外光谱和拉曼光谱都是研究和反映分子振动和转动特征的。
红外光谱和拉曼光谱都是研究和反映分子振动和转动特征的。
但红外光谱是吸收光谱,照射分子的部分入射能量内吸收了;
而而而而拉曼光谱(拉曼光谱(拉曼光谱(拉曼光谱(RamanspectrumRamanspectrum)是一种散射光谱。
)是一种散射光谱。
两者产生的两者产生的两者产生的两者产生的机制完全不一样。
机制完全不一样。
一、拉曼光谱原理一、拉曼光谱原理一、拉曼光谱原理一、拉曼光谱原理2.2.拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼(拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼(拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼(拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼(RamanRaman)所发现的)所发现的)所发现的)所发现的拉曼散射效应,拉曼散射效应,拉曼散射效应,拉曼散射效应,对与入射光频率不同的散射光谱进行分析得到对与入射光频率不同的散射光谱进行分析得到对与入射光频率不同的散射光谱进行分析得到对与入射光频率不同的散射光谱进行分析得到分子振动、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分子振动、转动方面信息,并应用于分子结
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- 大学物理 光谱 物理 基础