光學(xué)分析法導(dǎo)論實(shí)用教案

1、2022-7-7第二章 光分析法導(dǎo)論(do ln)一、光分析及其特點(diǎn)一、光分析及其特點(diǎn)(tdin)(tdin)optical analysis and optical analysis and its feature its feature 二、電磁輻射的基本性質(zhì)二、電磁輻射的基本性質(zhì)properties of properties of electromagnetic electromagnetic radiationradiation第一節(jié) 電磁輻射(din c f sh)的基本性質(zhì)an introduction to optical analysis properties of elec

2、tromagnetic radiation第1頁/共29頁第一頁，共30頁。2022-7-7一、光分析法及其特點(diǎn)(tdin)(tdin) optical analysis and its optical analysis and its characteristicscharacteristics 光分析法：基于光分析法：基于(jy)(jy)電磁輻射能量與待測物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的電磁輻射能量與待測物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的輻射信號與物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)關(guān)系所建立起來的分析方法。輻射信號與物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)關(guān)系所建立起來的分析方法。 250 300 350 400nm1234e e第2頁/共29頁第二頁，共

3、30頁。2022-7-7二、電磁輻射(din c f sh)(din c f sh)的基本性質(zhì)1. 光（電磁波，電磁輻射） ：以巨大速度通過空間、不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的一種能量。 2電磁輻射的性質(zhì)：具有(jyu)波、粒二象性。 波動性 粒子性:電磁輻射與物質(zhì)之間能量的轉(zhuǎn)移用粒子性來解釋。第3頁/共29頁第三頁，共30頁。2022-7-7 E = h = h c / c：光速；：波長；：頻率(pnl)；：波數(shù) ； E ：能量； h：普朗克常數(shù) 特征(tzhng)： 輻射能是由一顆一顆不連續(xù)的粒子流傳播的，這種粒子叫光量子，是量子化的。第4頁/共29頁第四頁，共30頁。2022-7-7電磁輻

4、射(din c f sh)和物質(zhì)的相互作用 現(xiàn)象：當(dāng)電磁輻射通過固體、液體、氣體時，具有一定頻率（能量）的輻射將和這些物質(zhì)發(fā)生相互作用。 相互作用方式：發(fā)射(fsh)、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。第5頁/共29頁第五頁，共30頁。2022-7-7吸收(xshu)(xshu)和發(fā)射： (1) (1) 吸收 物質(zhì)選擇性吸收特定頻率的輻射能，并從低能級躍遷到高能級。 (2) (2) 發(fā)射 將吸收的能量以光的形式(xngsh)(xngsh)釋放出。 第6頁/共29頁第六頁，共30頁。2022-7-7電磁波譜 電磁波譜：把電磁輻射按波長(bchng)長短順序排列起來，就稱為電磁波譜。第7頁/共

5、29頁第七頁，共30頁。2022-7-7第8頁/共29頁第八頁，共30頁。2022-7-7第9頁/共29頁第九頁，共30頁。2022-7-7第二章 光分析(fnx)(fnx)導(dǎo)論 一、光譜法一、光譜法二、非光譜法二、非光譜法第二節(jié) 光分析法的分類(fn li)an introduction to optical analysis 第10頁/共29頁第十頁，共30頁。2022-7-7光分析法光譜分析法非光譜分析法原子光譜分析法分子光譜分析法原子吸收光譜原子發(fā)射光譜原子熒光光譜X射線熒光光譜折射法圓二色性法X射線衍射法干涉法旋光法紫外光譜法紅外光譜法分子熒光光譜法分子磷光光譜法核磁共振波譜法第11

6、頁/共29頁第十一頁，共30頁。2022-7-7非光譜法不涉及能級躍遷，物質(zhì)與輻射作用時，僅改變傳播方向等物理性質(zhì)；偏振(pin zhn)法、干涉法、旋光法等。第12頁/共29頁第十二頁，共30頁。2022-7-7 光譜法 光譜法光譜法基于物質(zhì)基于物質(zhì)(wzh)與輻射能作用時，分子發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生的與輻射能作用時，分子發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射的波長或強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法。發(fā)射、吸收或散射的波長或強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法。 原子光譜、分子光譜。原子光譜、分子光譜。 原子光譜（線性光譜）：原子光譜（線性光譜）： 基于原子外層電子躍遷的原子吸收光譜（基于原子外層電子躍遷的原子吸收光譜（AAS）

7、。）。 原子發(fā)射光譜（原子發(fā)射光譜（AES）、原子熒光光譜（）、原子熒光光譜（AFS）。）。 基于原子內(nèi)層電子躍遷的基于原子內(nèi)層電子躍遷的 X射線熒光光譜（射線熒光光譜（XFS）。）。 第13頁/共29頁第十三頁，共30頁。2022-7-7原子光譜與分子光譜圖原子光譜圖原子光譜圖分子光譜圖分子光譜圖第14頁/共29頁第十四頁，共30頁。2022-7-7分子光譜分子光譜(gungp)(gungp)（帶狀光譜（帶狀光譜(gungp)(gungp)） 基于分子中電子能級、振基于分子中電子能級、振-轉(zhuǎn)能級躍遷；轉(zhuǎn)能級躍遷； 紫外光譜法（紫外光譜法（UV）；）； 紅外光譜法（紅外光譜法（IR）；）； 分

8、子熒光光譜法（分子熒光光譜法（MFS）；）； 分子磷光光譜法（分子磷光光譜法（MPS）；）； 核磁共振核磁共振(h c n zhn)與順磁共振波譜（與順磁共振波譜（N） 第15頁/共29頁第十五頁，共30頁。 現(xiàn)象：當(dāng)電磁輻射通過現(xiàn)象：當(dāng)電磁輻射通過(tnggu)固體、液體、氣體時，具有一定頻率固體、液體、氣體時，具有一定頻率（能量）的輻射將能量轉(zhuǎn)移給處于基態(tài)的原子、分子和離子，并躍遷到高（能量）的輻射將能量轉(zhuǎn)移給處于基態(tài)的原子、分子和離子，并躍遷到高能級，從而使這些輻射被選擇性的吸收。能級，從而使這些輻射被選擇性的吸收。S2S1S0S3E2E0E1E3h hchEEE0202EEh第16頁/

9、共29頁第十六頁，共30頁。 在微觀上出現(xiàn)分子由較低的能級躍遷到較高的能級。在宏觀上則透射光的強(qiáng)度(qingd)變小。若用一連續(xù)輻射的電磁波照射分子，將照射前后光強(qiáng)度(qingd)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并記錄下來，然后以波長為橫坐標(biāo)，以電信號（吸光度 A）為縱坐標(biāo)，就可以得到一張光強(qiáng)度(qingd)變化對波長的關(guān)系曲線圖分子吸收光譜圖。此時(c sh)第17頁/共29頁第十七頁，共30頁。2022-7-7吸收光譜(x shu un p)定義 定義(dngy)： 在不同波長下測定物質(zhì)對光吸收的程度(吸光度A),以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)所繪制的曲線，稱為吸收曲線，又稱吸收光譜。 250 30

10、0 350 400nm1234e e第18頁/共29頁第十八頁，共30頁。2022-7-7第19頁/共29頁第十九頁，共30頁。2022-7-7物質(zhì)不同, ,吸收曲線形狀(xngzhun)(xngzhun)和maxmax不同。同一物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。第20頁/共29頁第二十頁，共30頁。2022-7-73)不同濃度(nngd)的同一物質(zhì),吸收曲線形狀相似，max不變。在一定波長下吸光度 A 有異,定量的依據(jù)。第21頁/共29頁第二十一頁，共30頁。2022-7-7第三節(jié) 光譜法儀器(yq)與光學(xué)器件一、光譜法儀器的基本一、光譜法儀器的基本(jbn)(jbn)流程流程二、光譜儀器的基本

11、二、光譜儀器的基本(jbn)(jbn)器件器件第二章 光學(xué)(gungxu)(gungxu)分析法導(dǎo)論 第22頁/共29頁第二十二頁，共30頁。2022-7-7一、光分析法儀器的基本(jbn)(jbn)流程光譜儀器通常(tngchng)包括五個基本單元：光源；單色器；樣品；檢測器；顯示與數(shù)據(jù)處理。第23頁/共29頁第二十三頁，共30頁。2022-7-7二、光分析法儀器的基本(jbn)(jbn)單元1. 1. 光源光源(gungyun)(gungyun) 依 據(jù) 方 法 不 同 ， 采 用 不 同 的 光 源依 據(jù) 方 法 不 同 ， 采 用 不 同 的 光 源(gungyun)(gungyun)

12、：火焰、燈、激光、電火花、電?。夯鹧妗?、激光、電火花、電弧等；依據(jù)光源等；依據(jù)光源(gungyun)(gungyun)性質(zhì)不同，分為：性質(zhì)不同，分為： 連 續(xù) 光 源 ： 在 較 大 范 圍(fnwi)(fnwi)提供連續(xù)波長的光源，氫燈、氘燈、鎢絲燈等。 線光源：提供特定波長的光源，金屬蒸氣燈( (汞燈、鈉蒸氣燈) )、空心陰極燈、激光等。第24頁/共29頁第二十四頁，共30頁。2022-7-72.2.單色器單色器 單色器：獲得高光譜純度輻射束的裝置，而輻射束的波長可在很寬范圍內(nèi)任意改變； 主要部件：（1 1）進(jìn)口狹縫；（2 2）準(zhǔn)直裝置( (透鏡或反射鏡) )：使輻射束成為(chngwi

13、)(chngwi)平行光線； （3 3）色散裝置( (棱鏡、光柵) )：使不同波長的輻射以不同的角度進(jìn)行傳播；第25頁/共29頁第二十五頁，共30頁。2022-7-7 （4）聚焦透鏡或凹面反射鏡，使每個單色光束在單色器的出口(ch ku)曲面上成像。第26頁/共29頁第二十六頁，共30頁。2022-7-73.3.試樣試樣(sh yn)(sh yn)裝置裝置 光源與試樣相互作用的場所（1）吸收池 紫外-可見分光光度法：石英比色皿 熒光分析法： 紅外分光光度法：將試樣與溴化鉀壓制成透明片（2）特殊裝置(zhungzh) 原子吸收分光光度法：霧化器中霧化，在火焰中，元素由離子態(tài)原子； 原子發(fā)射光譜分

14、析：試樣噴入火焰； 詳細(xì)內(nèi)容在相關(guān)章節(jié)中介紹。第27頁/共29頁第二十七頁，共30頁。2022-7-74. 4. 檢測器檢測器（1 1）光檢測器）光檢測器 主要有以下幾種：主要有以下幾種： 硒光電池、光電二極管、光電倍增管、硅二極管陣列檢測器、半導(dǎo)體檢硒光電池、光電二極管、光電倍增管、硅二極管陣列檢測器、半導(dǎo)體檢測器。測器。（2 2）熱檢測器）熱檢測器 主要有：主要有： 真空熱電偶檢測器：紅外光譜儀中常用的一種；真空熱電偶檢測器：紅外光譜儀中常用的一種； 熱釋電檢測器。熱釋電檢測器。5. 5. 信號信號(xnho)(xnho)、與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 現(xiàn)代分析儀器多配有計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、信號現(xiàn)代分析儀器多配有計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、信號(xnho)(xnho)處理、數(shù)據(jù)分處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果打印，工作站軟件系統(tǒng)。析、結(jié)果打印，工作站軟件系統(tǒng)。第28頁/共29頁第二十八頁，共30頁。2022-7-7謝謝(xi xie)大家觀賞！第29頁/共29頁第二十九頁，共30頁。NoImage內(nèi)容(