光分析法導(dǎo)論ppt課件

1、1第二章第二章 光學(xué)分析法導(dǎo)論光學(xué)分析法導(dǎo)論2 光學(xué)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(hào)與物質(zhì)組成光學(xué)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(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。及結(jié)構(gòu)關(guān)系所建立起來的分析方法。 可分為可分為 光譜法和非光譜法兩大類。光譜法和非光譜法兩大類。光譜法：測量光與物質(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、吸光譜法：測量光與物質(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。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

2、方非光譜法：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。法。3第一節(jié)第一節(jié) 電磁輻射的基本性質(zhì)電磁輻射的基本性質(zhì)電磁輻射是一種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)作為傳播媒介的能能量量。電磁輻射范圍：射線無線電波所有范圍；但是電磁輻射范圍：射線無線電波所有范圍；但是 射線、射線、X射線以及微波和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。射頻輻射很少被人們所認(rèn)識(shí)，用的較少。456 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)性和微粒性射具有波動(dòng)性和微粒性 c：光

3、速，：光速，2.9971010cms-1；：波長：波長, m,cm,m,nm,；1m=102cm= 106m= 109 nm=1010：頻率：頻率,Hz；：波數(shù)：波數(shù),cm-1 ； E ：能量：能量, J , ev,1ev=1.602 10-19J ； h：普朗克常數(shù)：普朗克常數(shù),6.626 10-34 Js hchEc一、電磁輻射的基本性質(zhì)一、電磁輻射的基本性質(zhì)7例例1、計(jì)算下列輻射的頻率（、計(jì)算下列輻射的頻率（Hz）和波數(shù)（和波數(shù)（cm-1）1）0.25cm的微波束的微波束2）324.7nm銅的發(fā)射線銅的發(fā)射線解：1)c/=31010/0.25=1.21011 （Hz）=1/ =1/0.2

4、5=4.0 （cm-1）2)324.7nm=3.24710-5cmc/=31010/(3.24710-5)=9.241014 （Hz）=1/ =3.1104 （cm-1）8例例2 、計(jì)算頻率為、計(jì)算頻率為4.471014Hz的可見光波長（的可見光波長（cm為單位）。為單位）。解： c/=31010 /(4.471014) =6.71110-5(cm)例例3 、計(jì)算、計(jì)算5889.95的的Na線相應(yīng)的能量是多少電子伏特。線相應(yīng)的能量是多少電子伏特。解：E=h =h c/ 6.62610-3431010 /(5889.9510-8) =3.37410-19(J)(3.37410-19 )/(1.6

5、0210-19)=2.11 (ev)9第二節(jié) 光與物質(zhì)的相互作用 (1) 吸收吸收 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)射發(fā)射 將吸收的能量以光的形式釋放出； (3) 透射透射 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 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) 反射反射 以與入射角相同的角度將光反射出去 (7) 干涉干涉 頻率相同、周相相等或相差恒定的波相互疊加； (8) 衍射衍射 光繞過物體而彎曲地向其后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象； 10三個(gè)基本過程：三個(gè)基本過程：

6、（1）能源提供能量；）能源提供能量；（2）能量與被測物之間的相互作用；）能量與被測物之間的相互作用；（3）產(chǎn)生信號(hào)。）產(chǎn)生信號(hào)。三個(gè)基本特點(diǎn)：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；）所有光分析法均包含三個(gè)基本過程；（2）選擇性測量，不涉及混合物分離）選擇性測量，不涉及混合物分離（3）涉及大量光學(xué)元器件。）涉及大量光學(xué)元器件。第三節(jié)第三節(jié) 光譜產(chǎn)生原理及光譜法分類光譜產(chǎn)生原理及光譜法分類11一、 光譜產(chǎn)生的原理光譜產(chǎn)生的原理hchEEE 01h iOAOAOAhEEhcEhc 01 12Band spectra)/()(轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)電子轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)電子轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)電子分子hchEEEEh i1

7、3按光譜產(chǎn)生方式：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。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。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

8、常以光子形式釋放多余的發(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。圖。 二、光譜法分類二、光譜法分類14 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。態(tài)原子所產(chǎn)生?？梢岳玫乃姆N：可以利用的四種：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（AASAAS）；原子發(fā)射光譜（）；原子發(fā)射光譜（AESAES）、原）、原子

9、熒光光譜（子熒光光譜（AFSAFS）；）； 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 X射線熒光光譜（射線熒光光譜（XFSXFS）；）； 按產(chǎn)生光譜的物質(zhì)類型：按產(chǎn)生光譜的物質(zhì)類型：按光譜的性質(zhì)和形狀：按光譜的性質(zhì)和形狀：15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。不能分辨它們。基于分子中電子能級(jí)、振轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷；基于分子中電子能級(jí)、振轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷；紫外光譜法（紫外光譜法（UVUV）；分子熒光光譜法（）；分子熒光光譜法（MFSMFS）；）； 紅外光譜法（紅外光譜法（I RI R）；分子磷光光譜法（）；分子磷光光譜法（MPSMPS）；）；連續(xù)光譜：固體被加