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* * 第三篇《光学分析》 第一章 光学分析法导论 光学分析法是建立在物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用的基础上的各种分析方法的统称。 * ? ?射线 x射线 紫外光 红外光 微波 无线电波 10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm 可 见 光 1.电磁波的种类： §1 概 述 一 电磁波的基本性质 电磁辐射是以接近光速传播的能量，电磁辐射具有波粒二象性 * ２.表征电磁波特性的参数： 可以用波长λ、频率γ、速度c、波数ω、能量等来表示其特性 波长(λ)：表示相邻两个光波各相应点间的直线距离(或相应两 个波峰或波谷间的直线距离)。 波数(ω)：指在单位长度内波的数目。 频率(γ)：指在1秒时间内经过某点的波数(即每秒内振动的次数)。 能量(E)：光子所具有的能量。 普朗克(Planch)公式 E -光子的能量 J, 焦耳 υ -光子的频率 Hz, 赫兹 ? -光子的波长 cm C -光速 2.9979?1010 cm.s-1 h -Planch常数 6.6256?10-34 J.s 焦耳. 秒 * 二、物质与光的相互作用 折射和反射 散射 吸收和发射 散射 分子散射 丁铎尔散射 瑞利散射 拉曼散射 散射（scattering）:是指由传播介质的不均匀性引起的光线 向四周射去的现象。 * 分子散射:辐射能比辐射波长小得多的分子或分子聚集体之间的 相互作用而产生的散射光. 分子散射 瑞利散射 拉曼散射 瑞利散射:是光子与分子间发生“弹性碰撞”时产生的散射光现象。 散射光的波长与入射光的波长相同，只是改变了运动方向 上面所说的丁达尔散射和瑞利散射都是弹性散射。 * 分子散射的散射规律与大颗粒异质体散射（丁达尔散射）规律不同，其散射强度是与入射光的波长有关的，即散射强度与光波波长的四次方成反比，这就是瑞利散射定律。这类散射也称为瑞利散射。 丁达尔散射和瑞利散射的规律不同， 是能不能看到蓝天白云的根本原因。 　在空气条件好的情况下，即空气比较洁净，悬浮尘埃较少时，主要的散射是瑞利散射，散射光中蓝色成份较多。这就是我们所期望看到的蓝天白云。 而在一些城市里，特别是大气污染较严重的大城市里，由于空气中充满了线度较大的悬浮尘埃粒子，此时的散射光有很大一部分是丁达尔散射产生的，呈白色。因此，天空就是白茫茫的。 瑞利散射时，由于蓝光波长较短，其散射强度就比波长较长的红光强，因此散射光中蓝光的成份较多。 * 天气很好时，天空是蔚蓝色的，但是在靠近地面的地方还是有太多的尘埃，远不如高空那样清澈。 从右图可知早晨和黄昏时的太阳光穿过大气层的行程比中午时长得多（一般来说要长6-10倍），被散射掉的蓝光也要多得多。因此，早晚的太阳看上去就是偏红色的。 白色的太阳光包含着从红到蓝紫各色的光，在太阳光经过大气层时，会发生散射，而且主要是与光波长有关的瑞利散射。种散射是短波长(蓝光)的成份散射强，被散射掉了，透射的光中长波长(红光)的成份就较多。透射光中的红光成份比例是与光线穿过大气层的行程长短有关的。 * 是指光子与分子间发生“非弹性碰撞”两者之间发生 了能量交换，产生了与入射光波长不同的散射光即 拉曼散射光。 拉曼散射: 拉曼散射光与瑞利散射光的频率差。 波长短于入射光——反斯托克线 波长长于入射光——斯托克线。 拉曼位移: 拉曼散射共分为两类型： 　　1、共振拉曼散射 当一个化合物被入射光激发，激发线的频率处于该化合物的电子吸收谱带以内时，由于电子跃迁和分子振动的耦合，使某些拉曼谱线的强度陡然增加，这个效应被成为共振拉曼散射。 * 　　共振拉曼光谱是激发拉曼光谱中较活跃的一个领域，原因在于：（1）拉曼谱线强度显著增加，提高了检测的灵敏度，适合于稀溶液的研究，这对于浓度小的自由基和生物材料的考察特别有用；（2）可用于研究生物大分子中的某一部分，因为共振拉曼增强了那些拉曼谱线是属于产生电子吸收的集团，其他部分可能因为激光的吸收而被减弱；（3）从共振拉曼的退偏振度的测量中，可以得到正常拉曼光谱中得不到的分子对称性的信息。 　　2、表面增强拉曼散射 当一些分子被吸附到某些粗糙的金属，如金、银或铜的表面时，它们的拉曼谱线强度会得到极大地增强，这种不寻