色差儀測(cè)量原理離不開(kāi)光譜特性,光譜和色譜相互作用才能最終測(cè)量出產(chǎn)品的顏色信息。那么,在色差儀的設(shè)計(jì)和原理中,都包含了哪些光譜知識(shí)呢?本文進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)。
光具有波粒二象性這種說(shuō)明大家應(yīng)該不陌生,像色差儀這樣光學(xué)檢測(cè)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量都因?yàn)楣獯嬖谶@個(gè)特性。波粒二象性公式E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ。
首先我們要了解分子總的能量E的組成,它包括E平動(dòng)能,電子運(yùn)動(dòng)能E電、分子振動(dòng)能量E振和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能量E轉(zhuǎn)。電磁波(光波)照射在物質(zhì)上,分子吸收一部分輻射能量,但是這種吸收是量化的,即只要吸收某些特定頻率的輻射,吸收的能量可以激發(fā)電子到較高的能級(jí)或分子振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí),從而產(chǎn)生特征的分子吸收光譜。其中電子能級(jí)差最大、振動(dòng)能級(jí)差次之,轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差最小。只有恰好等于某個(gè)能級(jí)差時(shí),分子才能吸收。
現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)一下什么是四大光譜,它們的范圍是多大,它們的作用是什么。
①紫外光譜法:波長(zhǎng)在200—400nm的近紫外光,激發(fā)n及π電子躍遷
②紅外光譜法:波長(zhǎng)在2.5—15μm激發(fā)振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)
③核磁共振波譜法:波長(zhǎng)在無(wú)線電波1—1000m激發(fā)原子核自旋能級(jí)。
④質(zhì)譜不同于以上三譜,不屬于吸收光譜。它不是描述一個(gè)分子吸收不同波長(zhǎng)電磁波的能力,而是記錄化合物蒸汽在高真空系統(tǒng)中,受到能量很小的電子束轟擊后生成碎片正離子的情況。
光吸收定律
透射率T=透射光/入射光=I/I0,吸光度A=-logT=εbc(L-B定律)
物質(zhì)吸收譜帶的特征
主要特征:位置(波長(zhǎng))及強(qiáng)度(幾率)
1、分子軌道形成與ζ,π及n軌道。
處在分子軌道中的價(jià)電子主要涉及ζ,π,n,價(jià)電子的躍遷產(chǎn)生uv:ζ→ζ* π→π* n→n* 其能量次序大致為ζ<π<n<π*<ζ*據(jù)此,可以比較不同類(lèi)型能級(jí)躍遷所需能量的大小,以及與吸收峰波長(zhǎng)的關(guān)系。
2、電子能級(jí)和躍遷類(lèi)型
ζ→δ* 200nm以下,遠(yuǎn)紅外區(qū),飽和碳?xì)浠衔?,例如,CH4λmax=125nm。
n→π* 200-400nm,近紅外區(qū),適用于含雜原子的雙鍵或雜原子上的孤電子對(duì)與碳上π電子形成p-π共軛,R帶λmax=310nm。
π→π* 乙烯型E帶,E1λmax=184nm ,E2λmax=204nm ;丁二烯型K帶,λmax=217nm 苯型B帶λmax=256nm。
n→ζ* 200nm左右,含雜原子O,S,N,Br,I等類(lèi)型的飽和化合物。例如,CH3OHλmax=183nm。
3、助色團(tuán)及其對(duì)光譜的影響
助色團(tuán)—OH,—OR,—NHR,—SH,—SR,—Cl,—Br,—I以及烷基等。烷基斥電基,藍(lán)移;p-π共軛,紅移。 5、溶劑極性影響。
光學(xué)知識(shí)太過(guò)復(fù)雜只是表面了解的信息量已經(jīng)非常大,要想具體學(xué)習(xí)和分析是非常大的工作量,所以我們?cè)谑褂蒙顑x的過(guò)場(chǎng)中只要簡(jiǎn)單知道他是光譜和色譜以及光電二極管處理器等多種電子元?dú)饧M成的一種精密儀器。