光分析法導論課件

第十二章

光分析法導論一、光分析及其特點opticalanalysisanditsfeature

二、電磁輻射的基本性質propertiesofelectromagneticradiation三、光分析法的分類classificationofopticalanalysis四、各種光分析法簡介abriefintroductionofopticalanalysis

五、光分析的進展developmentofopticalanalysis第一節(jié)

光分析基礎anintroductiontoopticalanalysisfundamentalofopticalanalysis2022/12/16第十二章

光分析法導論一、光分析及其特點第一節(jié)

光分1一、光分析法及其特點

opticalanalysisanditscharacteristics

光分析法：基于電磁輻射能量與待測物質相互作用后所產生的輻射信號與物質組成及結構關系所建立起來的分析方法；電磁輻射范圍：射線～無線電波所有范圍；

相互作用方式：發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光分析法在研究物質組成、結構表征、表面分析等方面具有其他方法不可區(qū)代的地位；2022/12/16一、光分析法及其特點

opticalanal2三個基本過程：（1）能源提供能量；（2）能量與被測物之間的相互作用；（3）產生信號。

基本特點：（1）所有光分析法均包含三個基本過程；（2）選擇性測量，不涉及混合物分離（不同于色譜分析）；（3）涉及大量光學元器件。2022/12/16三個基本過程：（1）能源提供能量；2022/12/133二、電磁輻射的基本性質

basic

propertiesofelectromagneticradiation

電磁輻射（電磁波）：以接近光速（真空中為光速）傳播的能量；

c=λν=ν/σ

E=hν=hc/λc：光速；λ：波長；ν：頻率；σ：波數(shù)；E：能量；h：普朗克常數(shù)電磁輻射具有波動性和微粒性；2022/12/16二、電磁輻射的基本性質

basicproperties4輻射能的特性：(1)吸收物質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)

發(fā)射將吸收的能量以光的形式釋放出；(3)散射丁鐸爾散射和分子散射；(4)折射折射是光在兩種介質中的傳播速度不同；(5)反射(6)干涉干涉現(xiàn)象；(7)衍射光繞過物體而彎曲地向他后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象；(8)偏振只在一個固定方向有振動的光稱為平面偏振光。2022/12/16輻射能的特性：(1)吸收物質選擇性吸收特定頻率的52022/12/162022/12/1362022/12/162022/12/137三、光分析分類

typeof

opticalanalysis

光譜法——基于物質與輻射能作用時，分子發(fā)生能級躍遷而產生的發(fā)射、吸收或散射的波長或強度進行分析的方法；原子光譜、分子光譜、非光譜法

原子光譜（線性光譜）：最常見的三種基于原子外層電子躍遷的原子吸收光譜（AAS）；原子發(fā)射光譜（AES）、原子熒光光譜（AFS）；

基于原子內層電子躍遷的X射線熒光光譜（XFS）；基于原子核與射線作用的穆斯堡譜；2022/12/16三、光分析分類

typeofopticalan8分子光譜（帶狀光譜）：基于分子中電子能級、振-轉能級躍遷；紫外光譜法（UV）；紅外光譜法（IR）；分子熒光光譜法（MFS）；分子磷光光譜法（MPS）；核磁共振與順磁共振波譜（N）；

非光譜法：不涉及能級躍遷，物質與輻射作用時，僅改變傳播方向等物理性質；偏振法、干涉法、旋光法等；

2022/12/16分子光譜（帶狀光譜）：基于分子中電子9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2022/12/16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10光譜分析法吸收光譜法發(fā)射光譜法原子光譜法分子光譜法原子發(fā)射原子吸收原子熒光X射線熒光原子吸收紫外可見紅外可見核磁共振紫外可見紅外可見分子熒光分子磷光核磁共振化學發(fā)光原子發(fā)射原子熒光分子熒光分子磷光X射線熒光化學發(fā)光2022/12/16光譜分析法吸收光譜法發(fā)射光譜法原子光譜法分子光譜法原原原X原11四、各種光分析法簡介

abriefintroductionofopticalanalysis

1.原子發(fā)射光譜分析法

以火焰、電弧、等離子炬等作為光源，使氣態(tài)原子的外層電子受激發(fā)射出特征光譜進行定量分析的方法。2.原子吸收光譜分析法

利用特殊光源發(fā)射出待測元素的共振線，并將溶液中離子轉變成氣態(tài)原子后，測定氣態(tài)原子對共振線吸收而進行的定量分析方法。2022/12/16四、各種光分析法簡介

abriefintroducti123.原子熒光分析法氣態(tài)原子吸收特征波長的輻射后，外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，在10-8s后躍回基態(tài)或低能態(tài)時，發(fā)射出與吸收波長相同或不同的熒光輻射，在與光源成90度的方向上，測定熒光強度進行定量分析的方法。

4.分子熒光分析法

某些物質被紫外光照射激發(fā)后，在回到基態(tài)的過程中發(fā)射出比原激發(fā)波長更長的熒光，通過測量熒光強度進行定量分析的方法。

2022/12/163.原子熒光分析法氣態(tài)原子吸收特征波長的輻射136.X射線熒光分析法

原子受高能輻射，其內層電子發(fā)生能級躍遷，發(fā)射出特征X射線（X射線熒光），測定其強度可進行定量分析。7.化學發(fā)光分析法利用化學反應提供能量，使待測分子被激發(fā)，返回基態(tài)時發(fā)出一定波長的光，依據其強度與待測物濃度之間的線性關系進行定量分析的方法。5.分子磷光分析法

處于第一最低單重激發(fā)態(tài)分子以無輻射弛豫方式進入第一三重激發(fā)態(tài)，再躍遷返回基態(tài)發(fā)出磷光。測定磷光強度進行定量分析的方法。2022/12/166.X射線熒光分析法5.分子磷光分析法2022/12/114

利用溶液中分子吸收紫外和可見光產生躍遷所記錄的吸收光譜圖，可進行化合物結構分析，根據最大吸收波長強度變化可進行定量分析。9.紅外吸收光譜分析法

利用分子中基團吸收紅外光產生的振動-轉動吸收光譜進行定量和有機化合物結構分析的方法。10.核磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，核自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為能量不同的核磁能級，吸收射頻輻射后產生能級躍遷，根據吸收光譜可進行有機化合物結構分析。8.紫外吸收光譜分析法2022/12/16利用溶液中分子吸收紫外和可見光產生躍遷所1511.順磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，電子的自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為磁量子數(shù)不同的磁能級，吸收微波輻射后產生能級躍遷，根據吸收光譜可進行結構分析。12.旋光法

溶液的旋光性與分子的非對稱結構有密切關系，可利用旋光法研究某些天然產物及配合物的立體化學問題，旋光計測定糖的含量。13.衍射法

X射線衍射：研究晶體結構，不同晶體具有不同衍射圖。電子衍射：電子衍射是透射電子顯微鏡的基礎，研究物質的內部組織結構。2022/12/1611.順磁共振波譜分析法12.旋光法2022/12/116五、光分析方法的進展

developmentofopticalanalysis

1.采用新光源，提高靈敏度級聯(lián)光源：電感耦合等離子體-輝光放電；激光蒸發(fā)-微波等離子體2.

聯(lián)用技術電感耦合高頻等離子體（ICP）—質譜激光質譜：靈敏度達10-20

g3.新材料光導纖維傳導，損耗少；抗干擾能力強；2022/12/16五、光分析方法的進展

developmentofopt174.交叉

電致發(fā)光分析；光導纖維電化學傳感器5.檢測器的發(fā)展

電荷耦合陣列檢測器光譜范圍寬、量子效率高、線性范圍寬、多道同時數(shù)據采集、三維譜圖，將取代光電倍增管；光二極激光器代替空心陰極燈，使原子吸收可進行多元素同時測定；2022/12/164.交叉電致發(fā)光分析；光導纖維電化學傳感18三種光分析法測量過程示意圖

2022/12/16三種光分析法測量過程示意圖2022/12/1319內容選擇第一節(jié)光分析基礎fundamentalofopticalanalysis第二節(jié)原子光譜與分子光譜atomspectrumandmolecularspectrum第三節(jié)光譜法儀器與光學器件instrumentsforspectrometryandopticalparts結束2022/12/16內容選擇第一節(jié)光分析基礎結束2022/12/1320第十二章

光分析法導論一、光分析及其特點opticalanalysisanditsfeature

二、電磁輻射的基本性質propertiesofelectromagneticradiation三、光分析法的分類classificationofopticalanalysis四、各種光分析法簡介abriefintroductionofopticalanalysis

五、光分析的進展developmentofopticalanalysis第一節(jié)

光分析基礎anintroductiontoopticalanalysisfundamentalofopticalanalysis2022/12/16第十二章

光分析法導論一、光分析及其特點第一節(jié)

光分21一、光分析法及其特點

opticalanalysisanditscharacteristics

光分析法：基于電磁輻射能量與待測物質相互作用后所產生的輻射信號與物質組成及結構關系所建立起來的分析方法；電磁輻射范圍：射線～無線電波所有范圍；

相互作用方式：發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光分析法在研究物質組成、結構表征、表面分析等方面具有其他方法不可區(qū)代的地位；2022/12/16一、光分析法及其特點

opticalanal22三個基本過程：（1）能源提供能量；（2）能量與被測物之間的相互作用；（3）產生信號。

基本特點：（1）所有光分析法均包含三個基本過程；（2）選擇性測量，不涉及混合物分離（不同于色譜分析）；（3）涉及大量光學元器件。2022/12/16三個基本過程：（1）能源提供能量；2022/12/1323二、電磁輻射的基本性質

basic

propertiesofelectromagneticradiation

電磁輻射（電磁波）：以接近光速（真空中為光速）傳播的能量；

c=λν=ν/σ

E=hν=hc/λc：光速；λ：波長；ν：頻率；σ：波數(shù)；E：能量；h：普朗克常數(shù)電磁輻射具有波動性和微粒性；2022/12/16二、電磁輻射的基本性質

basicproperties24輻射能的特性：(1)吸收物質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)

發(fā)射將吸收的能量以光的形式釋放出；(3)散射丁鐸爾散射和分子散射；(4)折射折射是光在兩種介質中的傳播速度不同；(5)反射(6)干涉干涉現(xiàn)象；(7)衍射光繞過物體而彎曲地向他后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象；(8)偏振只在一個固定方向有振動的光稱為平面偏振光。2022/12/16輻射能的特性：(1)吸收物質選擇性吸收特定頻率的252022/12/162022/12/13262022/12/162022/12/1327三、光分析分類

typeof

opticalanalysis

光譜法——基于物質與輻射能作用時，分子發(fā)生能級躍遷而產生的發(fā)射、吸收或散射的波長或強度進行分析的方法；原子光譜、分子光譜、非光譜法

原子光譜（線性光譜）：最常見的三種基于原子外層電子躍遷的原子吸收光譜（AAS）；原子發(fā)射光譜（AES）、原子熒光光譜（AFS）；

基于原子內層電子躍遷的X射線熒光光譜（XFS）；基于原子核與射線作用的穆斯堡譜；2022/12/16三、光分析分類

typeofopticalan28分子光譜（帶狀光譜）：基于分子中電子能級、振-轉能級躍遷；紫外光譜法（UV）；紅外光譜法（IR）；分子熒光光譜法（MFS）；分子磷光光譜法（MPS）；核磁共振與順磁共振波譜（N）；

非光譜法：不涉及能級躍遷，物質與輻射作用時，僅改變傳播方向等物理性質；偏振法、干涉法、旋光法等；

2022/12/16分子光譜（帶狀光譜）：基于分子中電子29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2022/12/16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30光譜分析法吸收光譜法發(fā)射光譜法原子光譜法分子光譜法原子發(fā)射原子吸收原子熒光X射線熒光原子吸收紫外可見紅外可見核磁共振紫外可見紅外可見分子熒光分子磷光核磁共振化學發(fā)光原子發(fā)射原子熒光分子熒光分子磷光X射線熒光化學發(fā)光2022/12/16光譜分析法吸收光譜法發(fā)射光譜法原子光譜法分子光譜法原原原X原31四、各種光分析法簡介

abriefintroductionofopticalanalysis

1.原子發(fā)射光譜分析法

以火焰、電弧、等離子炬等作為光源，使氣態(tài)原子的外層電子受激發(fā)射出特征光譜進行定量分析的方法。2.原子吸收光譜分析法

利用特殊光源發(fā)射出待測元素的共振線，并將溶液中離子轉變成氣態(tài)原子后，測定氣態(tài)原子對共振線吸收而進行的定量分析方法。2022/12/16四、各種光分析法簡介

abriefintroducti323.原子熒光分析法氣態(tài)原子吸收特征波長的輻射后，外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，在10-8s后躍回基態(tài)或低能態(tài)時，發(fā)射出與吸收波長相同或不同的熒光輻射，在與光源成90度的方向上，測定熒光強度進行定量分析的方法。

4.分子熒光分析法

某些物質被紫外光照射激發(fā)后，在回到基態(tài)的過程中發(fā)射出比原激發(fā)波長更長的熒光，通過測量熒光強度進行定量分析的方法。

2022/12/163.原子熒光分析法氣態(tài)原子吸收特征波長的輻射336.X射線熒光分析法

原子受高能輻射，其內層電子發(fā)生能級躍遷，發(fā)射出特征X射線（X射線熒光），測定其強度可進行定量分析。7.化學發(fā)光分析法利用化學反應提供能量，使待測分子被激發(fā)，返回基態(tài)時發(fā)出一定波長的光，依據其強度與待測物濃度之間的線性關系進行定量分析的方法。5.分子磷光分析法

處于第一最低單重激發(fā)態(tài)分子以無輻射弛豫方式進入第一三重激發(fā)態(tài)，再躍遷返回基態(tài)發(fā)出磷光。測定磷光強度進行定量分析的方法。2022/12/166.X射線熒光分析法5.分子磷光分析法2022/12/134

利用溶液中分子吸收紫外和可見光產生躍遷所記錄的吸收光譜圖，可進行化合物結構分析，根據最大吸收波長強度變化可進行定量分析。9.紅外吸收光譜分析法

利用分子中基團吸收紅外光產生的振動-轉動吸收光譜進行定量和有機化合物結構分析的方法。10.核磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，核自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為能量不同的核磁能級，吸收射頻輻射后產生能級躍遷，根據吸收光譜可進行有機化合物結構分析。8.紫外吸收光譜分析法2022/12/16利用溶液中分子吸收紫外和可見光產生躍遷所3511.順磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，電子的自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為磁量子數(shù)不同的磁能級，吸收微波輻射后產生能級躍遷，根據吸收光譜可進行結構分析。