光分析法導論

第二章

光學分析法導論整理課件

光學分析法：基于電磁輻射與待測物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的輻射信號與物質(zhì)組成及結構關系所建立起來的分析方法?？煞譃楣庾V法和非光譜法兩大類。光譜法：測量光與物質(zhì)相互作用時由物質(zhì)內(nèi)部量子化能級躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或輻射的波長和強度來進行分析的方法。非光譜法：基于光與物質(zhì)相互作用時所產(chǎn)生的折射、散射、干預等變化的分析方法。整理課件第一節(jié)電磁輻射的根本性質(zhì)電磁輻射是一種以極大的速度通過空間，不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的能量。電磁輻射范圍：射線～無線電波所有范圍；但是

射線、X射線以及微波和射頻輻射很少被人們所認識，用的較少。整理課件整理課件整理課件電磁輻射〔電磁波〕：以接近光速〔真空中為光速〕傳播的能量；電磁輻射具有波動性和微粒性c：光速，2.997×1010cm·s-1；λ：波長,m,cm,μm,nm,?；1m=102cm=106μm=109nm=1010?ν：頻率,Hz；σ：波數(shù),cm-1；E：能量,J,ev,1ev=1.602×10-19J；h：普朗克常數(shù),6.626×10-34J·s一、電磁輻射的根本性質(zhì)

整理課件例1、計算以下輻射的頻率〔Hz〕和波數(shù)〔cm-1〕1〕0.25cm的微波束2〕324.7nm銅的發(fā)射線解：1)ν＝c/λ=3×1010/0.25=1.2×1011〔Hz〕σ=1/λ=1/0.25=4.0〔cm-1〕2)324.7nm=3.247×10-5cmν＝c/λ=3×1010/(3.247×10-5)=9.24×1014〔Hz〕σ=1/λ=3.1×104〔cm-1〕整理課件例2、計算頻率為4.47×1014Hz的可見光波長〔cm為單位〕。解：λ＝c/ν=3×1010/(4.47×1014)=6.711×10-5(cm)例3、計算5889.95?的Na線相應的能量是多少電子伏特。解：E=hν=hc/λ＝6.626×10-34×3×1010/(5889.95×10-8)=3.374×10-19(J)(3.374×10-19)/(1.602×10-19)=2.11(ev)整理課件第二節(jié)光與物質(zhì)的相互作用(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)發(fā)射將吸收的能量以光的形式釋放出；(3)透射光通過透明介質(zhì)時傳播速度發(fā)生變化而頻率不變；(4)散射光通過不均勻介質(zhì)時，一局部光改變了傳播方向；(5)折射折射是光在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同；光前進方向發(fā)生變化。(6)反射以與入射角相同的角度將光反射出去(7)干預頻率相同、周相相等或相差恒定的波相互疊加；(8)衍射光繞過物體而彎曲地向其后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象；

整理課件三個根本過程：〔1〕能源提供能量；〔2〕能量與被測物之間的相互作用；〔3〕產(chǎn)生信號。三個根本特點：〔1〕所有光分析法均包含三個根本過程；〔2〕選擇性測量，不涉及混合物別離〔3〕涉及大量光學元器件。第三節(jié)光譜產(chǎn)生原理及光譜法分類整理課件一、光譜產(chǎn)生的原理1.物質(zhì)的能態(tài)2.電磁輻射的吸收與發(fā)射原子、離子分子A.原子光譜線光譜LinespectraE2E0E1E3h

i波長半寬度10-2~10-5Na5890、5896原子吸收光譜原子發(fā)射光譜整理課件B.分子光譜帶光譜Bandspectra有機、無機分子E2E1E0半寬度20~100nm分子吸收光譜分子發(fā)射光譜h

i波長/nmA(T)波長/nmI半寬度20~100nm整理課件按光譜產(chǎn)生方式：吸收光譜：將頻率一定電磁輻射通過一層固體、液體或氣體物質(zhì)，而電磁波的能量正好等于物質(zhì)的基態(tài)和某一激發(fā)態(tài)之間的能量時，物質(zhì)就會吸收輻射。由于不同物質(zhì)其躍遷的能級差不同，所以對吸收頻率的研究可提供一種表征物質(zhì)試樣組成的方法。以吸光度對波長或頻率作圖，得吸收光譜圖。發(fā)射光譜：當受激粒子弛豫回到低能級或基態(tài)時，常常以光子形式釋放多余的能量，產(chǎn)生電磁輻射，以該輻射的相對強度對波長或頻率作圖，得發(fā)射光譜圖。二、光譜法分類整理課件原子光譜〔線光譜〕：由一系列有確定峰位的銳線組成，它是激發(fā)單個氣態(tài)原子所產(chǎn)生?？梢岳玫乃姆N：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(nèi)層電子躍遷的X射線熒光光譜〔XFS〕；按產(chǎn)生光譜的物質(zhì)類型：按光譜的性質(zhì)和形狀：整理課件分子光譜〔帶狀光譜〕：由幾組線光譜組成，由于他們排列緊密，以至于儀器不能分辨它們。

基于分子中電子能級、振－轉能級躍遷；

紫外光譜法〔UV〕；分子熒光光譜法〔MFS〕；

紅外光譜法〔IR〕；分子磷光光譜法〔MPS〕；

連續(xù)光譜：固體被加熱至熾熱會發(fā)射連續(xù)光譜。

整理課件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光譜