中国科学技术大学：《分子光谱分析进展》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 分子光谱概论 Advances in Molecular Spectrophotometry、第二章 溶剂笼光谱理论及应用（主讲：崔华）

分子光谱分析进展 Advances in Molecular Spectrophotometry 主讲：崔华教授

第一章分子光谱概论

第一章 分子光谱概论

1、分子的能级与分子光谱的形成分子内部运动可分为三种，即转动、振动和电子运动。对应的能量为Er、Ev、Ee，对应的能态组成了分子能级的精细结构分子的各能级之间跃迁时吸收或发射光子形成了分子光谱吸收光谱分子光谱发光光谱

分子内部运动可分为三种，即转动、振动和 电子运动。对应的能量为Er 、Ev、 Ee ，对应的 能态组成了分子能级的精细结构。 分子的各能级之间跃迁时吸收或发射光子形 成了分子光谱。 吸收光谱 分子光谱 发光光谱

ErIC一内转移SEv千ICIX一系内交联*Ee*SiIXWWEFPSoEeo10-15 s10-9 - 10-7 s10-3 - 10 s分子能级的结构和能级间的转化、跃迁示意图

Er S2 Ev Ee * S0 Ee0 S1 * T F P IC IX IC—内转移 IX—系内交联 10 -15 s 10 -9 – 10 -7 s 10 -3 – 10 s

2、吸收光谱分子从外界吸收光能，从基态跃迁到激发态把被吸收的辐射强度按波长顺序记录下来，便得到吸收光谱分子的振动转动能级间的跃迁需吸收红外光区的能量，形成红外光谱（IRInfrared)eVAE0.05 — 1元um1—25分子的电子能级之间的跃迁形成紫外可见吸收光谱(UV-Visible）AE1—20el九200750nmA 具有加和性A = εbc

E eV  m E  eV nm A  bc A

3、发光光谱分子吸收了外来的电磁辐射以后，处于不稳定的激发状态，随即又以光发射的形式把能量放出来这种现象称为“光致发光(Photoluminescence)在次级光的发射过程中，当光源停止照射以后约10s时间，发光也即消失，这种发光叫荧光(Fluorescence)当辐射光源虽已停止照射，发光分子仍能保持103—10s此种发光成为磷光(Phosphorescence)

发光产生的机理：2S+1分子的多重性（光谱的多重性）S=0单线态2S+1=1电子自旋配对S=1三线态2S+1=3电子自旋未配对元元LIInnnnI11元元元元基态受激单线态三重态

发光产生的机理： 分子的多重性（光谱的多重性） 2S+1 电子自旋配对 S=0 2S+1=1 单线态 电子自旋未配对 S=1 2S+1=3 三线态 基态 受激单线态 三重态     n n n n *  *  *  * 

单线态荧光单线态三线态磷光单线态从受激三线态向单线态的跃迁是禁戒的在没有其它竞争过程时，此种跃迁总要发生，只是速度较慢。受激三线态的寿命比单线态长得多，因此受激三重态与溶剂分子碰撞而转移损耗激发能量的机会就很多，这是在室温下不能观察到磷光的原因某些高能量的化学反应释放出的化学能可以激发产物分子或体系共存的其它分子发光，这种发光叫化学发光

从受激三线态向单线态的跃迁是禁戒的， 在没有其它竞争过程时，此种跃迁总要发生， 只是速度较慢。受激三线态的寿命比单线态长 得多，因此受激三重态与溶剂分子碰撞而转移， 损耗激发能量的机会就很多，这是在室温下不 能观察到磷光的原因。 某些高能量的化学反应释放出的化学能可 以激发产物分子或体系共存的其它分子发光， 这种发光叫化学发光。 单线态 单线态 荧光 三线态 单线态 磷光

4、其它分子光谱

（1）光声光谱（PhotoacousticSpectroscopy，PAS）当物质吸收光受到激发后，返回初始态可通过辐射跃迁或无辐射跃迁。前一过程产生荧光或磷光，后一过程则产生热假如吸收光的强度呈周期性变化，密闭容器内热的生成呈周期性变化，容器内压力涨落也呈周期性，由于调制光的频率一般位于声频范围内，所以这种压力涨落就成为声波，从而被声敏元件所感知

（1）光声光谱（Photoacoustic Spectroscopy，PAS） 当物质吸收光受到激发后，返回初始态可通过辐 射跃迁或无辐射跃迁。前一过程产生荧光或磷光，后 一过程则产生热。 假如吸收光的强度呈周期性变化，密闭容器内热 的生成呈周期性变化，容器内压力涨落也呈周期性， 由于调制光的频率一般位于声频范围内，所以这种压 力涨落就成为声波，从而被声敏元件所感知