光譜分析一基本理論

光譜分析一基本理論第一頁，共十七頁，2022年，8月28日一、光分析的范疇●光譜分析

凡是以光吸收、發(fā)射和散射等作用而建立起來的光分析方法，稱為光譜分析。它是根據待測物質與輻射能發(fā)生作用時，測量由物質內部量子化能級之間的躍遷產生的發(fā)射、吸收、散射等輻射能的變化，如測量光的波長或強度的變化而進行分析的方法。常見的光譜分析方法有原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、紫外-可見吸收光譜、紅外吸收光譜、熒光發(fā)射光譜、化學發(fā)光光譜、生物發(fā)光光譜等。第一章光譜分析

基本理論2第二頁，共十七頁，2022年，8月28日●非光譜分析

凡是不以光的波長為特征信號的分析方法都屬于非光譜分析的范疇。理論上講，非光譜分析不涉及物質內部能級能量的躍遷，只是在能量的傳播過程中輻射能傳播方向和速度發(fā)生的變化。是通過測量電磁輻射的某些基本性質（如反射、折射、干涉、衍射、偏振等性質）的變化而進行分析的方法。常用的有折射法、干涉法、散射法、旋光法、X射線衍射法。第三頁，共十七頁，2022年，8月28日1、光譜產生的過程二、原理物質基態(tài)E0物質激發(fā)態(tài)E1吸收光譜發(fā)射光譜吸能放能光譜產生過程的示意圖第一章光譜分析

基本理論3第四頁，共十七頁，2022年，8月28日2、光譜的分類根據光的基本性質和它在傳遞能量過程所發(fā)生的變化和引起波長或傳播方向的差異,可以將光譜分為3大類。（1）發(fā)射光譜構成物質的分子、原子或離子，經輻射能照射吸收了能量，由基態(tài)能級轉變成激發(fā)態(tài)能級后，處理激發(fā)態(tài)的物質內部能量比原來能量多，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需在把吸收多余的能量釋放出去，再回到基態(tài)。因此，在該物質由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的過程中，系統(tǒng)內以光的形式釋放多余的能量，并產生相對應波長的光譜，這種光譜稱之為發(fā)射光譜。發(fā)射光譜又分為以下幾種：二、原理第一章光譜分析

基本理論4第五頁，共十七頁，2022年，8月28日2、光譜的分類①線光譜是由原子或離子被激發(fā)產生的光譜，稱原子光譜或離子光譜。線光譜的特性是由不連續(xù)的明暗相間的線條所組成的光譜。②帶光譜是分子被激發(fā)產生的光譜，也稱分子光譜。它是由數個光帶與暗區(qū)相間組成的寬帶光譜。③連續(xù)光譜常見的陽光或燈光所發(fā)的光譜。它是在一定的波區(qū)由長波長和短波長連續(xù)不斷，按波長順序排列組成光譜。第一章光譜分析

基本理論二、原理5第六頁，共十七頁，2022年，8月28日（2）吸收光譜構成物質的分子,原子或離子等在輻射能的照射下，在系統(tǒng)內吸收外界能量的過程中，所對應吸收的波長產生光譜,稱為吸收光譜。分為兩種：①原子吸收光譜原子受光照射后吸收的能量產生的光譜。它是由不連續(xù)的明暗相間的線條所組成的光譜。②分子吸收光譜分子受光譜照射后吸收能量產生的光譜。它是由數個光帶與暗區(qū)相間所組成的吸收光譜。第一章光譜分析

基本理論二、原理6第七頁，共十七頁，2022年，8月28日（3）散射光譜構成物質的分子、原子或離子，經輻射能照射后，系統(tǒng)內散射出來的能量產生相對應波長的光譜。它主要分布在紅外區(qū)，屬于分子散射光譜。第一章光譜分析

基本理論二、原理7第八頁，共十七頁，2022年，8月28日1、光譜分析儀器的基本構造用于研究光的吸收、發(fā)射和散射的強度和波長的關系的儀器，均稱之為光譜儀或分光光度計。如圖：三、光譜分析儀器光源單色器樣品室光電檢測器顯示器第一章光譜分析

基本理論8第九頁，共十七頁，2022年，8月28日雙光束分光光度計的結構圖9第十頁，共十七頁，2022年，8月28日2、光譜分析儀器的系統(tǒng)（1）光源必須有足夠的輸出功率和良好的穩(wěn)定性。光源有連續(xù)光源和線光源等，一般連續(xù)光源主要用于分子吸收光譜的測定，線光源主要用于分子發(fā)射光譜、原子吸收光譜和紅外光譜的分析。三、光譜分析儀器第一章光譜分析

基本理論10第十一頁，共十七頁，2022年，8月28日①連續(xù)光源指在很大的波長范圍內發(fā)射輻射能的強度變化很小，而且發(fā)射的光譜是連續(xù)的。主要有三種：

紫外光源能產生連續(xù)光譜的紫外燈提供光源，常用的紫外燈有氫燈和氘燈。氫燈發(fā)射連續(xù)光譜的波長在190-360nm之間；氘燈發(fā)射的波長在180-500nm之間。氘燈輻射的能量的強度比氫燈大3-5倍，使用壽命也比氫燈長。目前大多使用氘燈。

可見光源能產生連續(xù)光譜的可見光燈提供光源，主要有碘鎢燈、鈉燈和氙燈等。

紅外光源

能產生連續(xù)光譜的紅外燈提供光源三、光譜分析儀器2、光譜分析儀器的系統(tǒng)氙燈示意圖第一章——基本理論11第十二頁，共十七頁，2022年，8月28日2、光譜分析儀器的系統(tǒng)②線光源金屬蒸氣燈在透明的石英玻璃或光學玻璃管里充有低壓氣體元素，稱為金屬蒸氣燈。如空心陰極燈。三、光譜分析儀器第一章光譜分析

基本理論12第十三頁，共十七頁，2022年，8月28日（2）單色器在輻射能的照射下，能夠將連續(xù)復合光源分解成單一波長的單色光或者具有一定寬度譜帶的分光器，由分光器、入射狹縫和出射狹縫等色散元件組成。分光光度計的單色器主要有棱鏡和光柵。三、光譜分析儀器光柵單色器工作原理示意圖第一章光譜分析

基本理論13第十四頁，共十七頁，2022年，8月28日三、光譜分析儀器棱鏡單色器的工作原理示意圖第一章光譜分析

基本理論14第十五頁，共十七頁，2022年，8月28日（3）狹縫是單色器的重要組成部分，直接關系到儀器的分辨率，它的作用是將來自單色器的散射光分切割成單色光，類似于照相機的光圈，用來采集光的面積。三、光譜分析儀器第一章光譜分析

基本理論15第十六頁，共十七頁，2022年，8月28日（4）比色池亦稱比色杯。它是由透明的材料制成的，石英池用于紫外-可見區(qū)的測量，玻璃池只用于可見區(qū)。（5）檢測器簡易分光光度計上使用光電池或光電管