第二章光学分析法导论.docx

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1、第二章光学分析法导论第二章光学分析法导论1、解释下列名词1原子光谱和分子光谱2发射光谱和吸收光谱3统计权重和简并度4分子振动光谱和分子转动光谱5禁戒跃迁和亚稳态6光谱项和光谱支项7分子荧光、磷光和化学发光8拉曼光谱答：1由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称原子光谱；由分子成键电子能级跃产生的光谱称分子光谱。2原子受外界能量如热能、电能作用时，激发到较高能态，但很不稳定，再返回基态或较低能态而发射特征谱线构成的光谱称原子发射光谱。由基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能态产生的原子特征光谱称原子吸收光谱。3由能级简并引起的概率权重称为统计权重。在磁场作用下，同一光谱支项会分裂成2

2、J+1个不同的支能级，2J+1称为简并度。4由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称分子振动光谱；由分子在不同转动能级间跃迁称分子转动光谱。5不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子有较长寿命，称为亚稳态。6光谱项：用n、L、S、J四个量子数来表示能量状态，符号n2S+1LJ；光谱支项：J值不同的光谱项。7荧光和磷光都是光致发光。荧光是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态产生的二次辐射；磷光是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁产生的光辐射；化学发光是化学反响物或产物受反响释放的化学能激发产生的光辐射。8

3、拉曼光谱：入射光子与溶液中试样分子间非弹性碰撞引起能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光谱。2、说明光谱项中各符号的意义和计算方法。答：光谱项：n2S+1LJ；其中n为主量子数，与个别单独价电子的主量子数一样，取值仍为1，2，3，任意正整数。L为总角量子数，其数值为外层价电子角量子数l的矢量和，即：=iilL两个价电子耦合所得的总角量子数与单个价电子的角量子数l1、l2有如下的取值关系：L=(l1+l2)，(l1+l21)，(l1+l22)，l1l2其值可能为L0，1，2，3，相应的光谱项符号为S，P，D，F，。若价电子数为3时，应先把2个价电子的角量子数的矢量和求出后，再与第三个价电子求出

4、矢量和，就是3个价电子的总角量子数，依此类推。S为总自旋量子数，价电子自旋与自旋之间的互相作用也是较强的，多个价电子的总自旋量子数是单个价电子量子数ms的矢量和，即：=iismS,取数为1，21，23，。应该指出，S和L会产生互相作用，分裂为2S+1个能量略微不同的能级，是产生多重线光谱的原因，称为光谱的多重性，在光谱项符号中以M表示，M2S1。J为内量子数，是由于轨道运动与自旋运动的互相作用，即轨道磁矩与自旋磁矩互相作用的结果，是L与S的矢量和，表示为J=L+S。取值为：J=(L+S)，(L+S1)，(L+S2)，LS因而，当LS时，J有2S+1个数值，当SL时，J有2L+1个数值。J的每一

5、个值，称为一个光谱支项。一个原子中光谱支项的数目小于或等于光谱的多重项数目。价电子的运动状态也表明原子的运动状态用光谱项符号n2S+1LJ或nMLJ表示。3、计算1670.7nm锂线的频率；23300cm1谱线的波长；3钠588.99nm共振线的激发电位。解：111471101047.4107.670100.3-?=?=scmscmcv2nmcmcm30301003.333001141=?=-3eVcmscmseVchhvE107.21099.588100.310136.4711015=?=-4、电子能级间的能量差一般为120eV，计算在1eV，5eV，10eV，20eV时相应的波长nm解：E

6、snmseVEhcchhvE?=?=?=?-11715100.310136.41eV时：=1241nm；5eV时：=248.2nm；10eV时：=124.1nm；20eV时：=62.04nm；5、写出镁原子基态和第一电子激发态的光谱项解：镁原子基态的价电子组态是3s2n=3，l1=l2=0，ms1=+1/2、ms2=1/2故L=0，S=0，2S+1=1，J=0，只要一个光谱支项31S0。镁原子第一激发态的电子组态是3s13p1n=3，l1=0，l2=1，ms1=+1/2、ms2=+1/2(或1/2)。由于L=1，S=0、1，2S+1=1或3，有两个光谱项，31P与33P。由于L与S互相作用，每一个光谱项有2S+1个不同J值，即2S+1个光谱支项。对31P，J只要一个值，J=1，只要光谱支项31P1，是单一态；对33P，J有三个值，J=2、1、0，故有三个光谱支项33P2、33P1与33P0，是三重态。