电磁辐射和电磁波谱.ppt

第一节电磁辐射和电磁波谱一、电磁辐射的波动性二、电磁辐射的粒子性三、(电磁辐射)作用于待测物质后产生的辐射信号或所引起的变化的分析方法。这些电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。基于物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质的相互作用所建立起来的一类分析方法,广义上均称为光分析法。光学分析方法及其特点:电磁辐射是高速通过空间的光子流,通常简称为“光”。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;光学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!电磁辐射具有波粒二象性。以巨大速度通过空间,不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量。三个基本过程:(1)能源(电磁辐射:射线~无线电波)提供能量(辐射能-跃迁:电子跃迁-紫外,振动跃迁-红外,转动跃迁-微波);(2)能量与被测物之间的相互作用(发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等);(3)产生信号(辐射信号)。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。波动性电磁辐射的波动性表现为电磁辐射的衍射和干涉现象。一、电磁辐射的波动性周期T—两个相邻矢量极大(或极小)通过空间某固定点所需的时间间隔叫做辐射的周期:单位秒(S)频率—每秒钟内电磁场振荡的次数:单位赫(Hz)波长—电磁波相邻两个波峰或波谷间的距离:cm.—1cm内波的振动次数:单位cm-1=1/波速v—电磁波传播的速度,真空中等于光速c==3×1010cm·s-1之间的关系为:=C∕电磁波用周期、频率、波长、波数和波速参数来表征波动性波长频率c光速=×108m·s-1=×1010cm·s-1粒子性根据量子理论,电磁辐射是在空间高速运动的光量子流。普朗克方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起。c:光速(×1010cm·s-1);λ:波长(cm);:频率(Hz或s-1);σ:波数(cm-1);E:能量(ev或J);h:×10-34J·×10-:例2-1λ=1/σ二、电磁辐射的粒子性粒子性普朗克常数h=×10-34J·s电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)~~~~~~~400nm400~×105~××102~~10nm10~×10-2~×10-×10-4~×10-750~~×10-7~×10-91~1000m射频区原子核能级>×105<、电磁波谱光学光谱区2020/6/62020/6/6根据能量高低,电磁波谱又可分为三个区域。(1)高能辐射区包括r射线区和X射线区。高能辐射的粒子性比较突出。(3)低能辐射区包括微波区和射频区,又称波谱区。(2)中能辐射区包括紫外区、可见光区和红外区,又称光学光谱区。