光分析法導(dǎo)論課件

第二章

光學(xué)分析法導(dǎo)論光分析法導(dǎo)論

光學(xué)分析法：基于電磁輻射與待測(cè)物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的輻射信號(hào)與物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)關(guān)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(cè)量光與物質(zhì)相互作用時(shí)由物質(zhì)內(nèi)部量子化能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或輻射的波長和強(qiáng)度來進(jìn)行分析的方法。非光譜法：基于光與物質(zhì)相互作用時(shí)所產(chǎn)生的折射、散射、干涉等變化的分析方法。光分析法導(dǎo)論第一節(jié)電磁輻射的基本性質(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(rèn)識(shí)，用的較少。光分析法導(dǎo)論光分析法導(dǎo)論光分析法導(dǎo)論

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(dòng)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、電磁輻射的基本性質(zhì)

光分析法導(dǎo)論例1、計(jì)算下列輻射的頻率（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）光分析法導(dǎo)論例2、計(jì)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(jì)算5889.95?的Na線相應(yīng)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)光分析法導(dǎo)論第二節(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(jí)躍遷到高能級(jí)；

(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(shí)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(shí)，一部分光改變了傳播方向；

(5)折射

折射是光在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同；光前進(jìn)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)干涉

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；

光分析法導(dǎo)論三個(gè)基本過程：（1）能源提供能量；（2）能量與被測(cè)物之間的相互作用；（3）產(chǎn)生信號(hào)。三個(gè)基本特點(diǎn)：（1）所有光分析法均包含三個(gè)基本過程；（2）選擇性測(cè)量，不涉及混合物分離（3）涉及大量光學(xué)元器件。第三節(jié)光譜產(chǎn)生原理及光譜法分類光分析法導(dǎo)論一、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)射光譜光分析法導(dǎo)論B.分子光譜帶光譜Bandspectra

有機(jī)、無機(jī)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光分析法導(dǎo)論按光譜產(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(shí)，物質(zhì)就會(huì)吸收輻射。由于不同物質(zhì)其躍遷的能級(jí)差不同，所以對(duì)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(duì)波長或頻率作圖，得吸收光譜圖。發(fā)射光譜：當(dāng)受激粒子弛豫回到低能級(jí)或基態(tài)時(shí)，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(duì)強(qiáng)度對(duì)波長或頻率作圖，得發(fā)射光譜圖。

二、光譜法分類光分析法導(dǎo)論

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(gè)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：光分析法導(dǎo)論分子光譜（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(jí)、振－轉(zhuǎn)能級(jí)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(huì)發(fā)射連續(xù)光譜。

光分析法導(dǎo)論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核磁