光分析法导论课件

第二章

光学分析法导论光分析法导论

光学分析法：基于电磁辐射与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。可分为光谱法和非光谱法两大类。光谱法：测量光与物质相互作用时由物质内部量子化能级跃迁而产生的发射、吸收或辐射的波长和强度来进行分析的方法。非光谱法：基于光与物质相互作用时所产生的折射、散射、干涉等变化的分析方法。光分析法导论第一节电磁辐射的基本性质电磁辐射是一种以极大的速度通过空间，不需要任何物质作为传播媒介的能量。电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；但是

射线、X射线以及微波和射频辐射很少被人们所认识，用的较少。光分析法导论光分析法导论光分析法导论

电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传播的能量；电磁辐射具有波动性和微粒性

c：光速，2.997×1010cm·s-1；λ：波长,m,cm,μm,nm,Ǻ；1m=102cm=106μm=109nm=1010Ǻν：频率,Hz；σ：波数,cm-1

；E

：能量,J,ev,1ev=1.602×10-19J；h：普朗克常数,6.626×10-34J·s

一、电磁辐射的基本性质

光分析法导论例1、计算下列辐射的频率（Hz）和波数（cm-1）1）0.25cm的微波束2）324.7nm铜的发射线解：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）光分析法导论例2、计算频率为4.47×1014Hz的可见光波长（cm为单位）。解：λ＝c/ν=3×1010

/(4.47×1014)=6.711×10-5(cm)例3、计算5889.95Ǻ的Na线相应的能量是多少电子伏特。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)光分析法导论第二节光与物质的相互作用

(1)吸收

物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；

(2)发射

将吸收的能量以光的形式释放出；

(3)透射

光通过透明介质时传播速度发生变化而频率不变；

(4)散射

光通过不均匀介质时，一部分光改变了传播方向；

(5)折射

折射是光在两种介质中的传播速度不同；光前进方向发生变化。

(6)反射

以与入射角相同的角度将光反射出去

(7)干涉

频率相同、周相相等或相差恒定的波相互叠加；

(8)衍射

光绕过物体而弯曲地向其后面传播的现象；

光分析法导论三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物之间的相互作用；（3）产生信号。三个基本特点：（1）所有光分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，不涉及混合物分离（3）涉及大量光学元器件。第三节光谱产生原理及光谱法分类光分析法导论一、光谱产生的原理1.物质的能态2.电磁辐射的吸收与发射原子、离子分子A.原子光谱线光谱LinespectraE2E0E1E3h

i波长半宽度10-2~10-5Na5890、5896原子吸收光谱原子发射光谱光分析法导论B.分子光谱带光谱Bandspectra

有机、无机分子E2E1E0半宽度20~100nm分子吸收光谱分子发射光谱h

i波长/nmA(T)波长/nmI半宽度20~100nm光分析法导论按光谱产生方式：吸收光谱：将频率一定电磁辐射通过一层固体、液体或气体物质，而电磁波的能量正好等于物质的基态和某一激发态之间的能量时，物质就会吸收辐射。由于不同物质其跃迁的能级差不同，所以对吸收频率的研究可提供一种表征物质试样组成的方法。以吸光度对波长或频率作图，得吸收光谱图。发射光谱：当受激粒子弛豫回到低能级或基态时，常常以光子形式释放多余的能量，产生电磁辐射，以该辐射的相对强度对波长或频率作图，得发射光谱图。

二、光谱法分类光分析法导论

原子光谱（线光谱）：由一系列有确定峰位的锐线组成，它是激发单个气态原子所产生。可以利用的四种：基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）；原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）；基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱（XFS）；

按产生光谱的物质类型：按光谱的性质和形状：光分析法导论分子光谱（带状光谱）：由几组线光谱组成，由于他们排列紧密，以至于仪器不能分辨它们。

基于分子中电子能级、振－转能级跃迁；

紫外光谱法（UV）；分子荧光光谱法（MFS）；

红外光谱法（IR）；分子磷光光谱法（MPS）；

连续光谱：固体被加热至炽热会发射连续光谱。

光分析法导论光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光X射线荧光原子吸收紫外可见红外光谱核磁