第二章光学分析法导论.pptx
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1、教学目标与要求教学目标与要求:了解光谱分析法分类,理解电磁辐射性质,掌握光谱法仪器基本结构方框图、组成部件及其作用原理。光学分析法光谱分析法光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法吸收光谱法吸收光谱法发射光谱法发射光谱法折折射射法法圆圆二二色色性性法法X射射线线衍衍射射法法干干涉涉法法旋旋光光法法原原子子吸吸收收光光谱谱紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱法法红红外外吸吸收收光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱2.1 光学分析法及其分类光学分析法及其分类X射射线线荧荧光光光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法化化学学发发光光谱谱法
2、法拉拉曼曼光光谱谱法法光学分析法光谱分析法光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光光光光谱谱紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法化化学学发发光光谱谱法法拉拉曼曼光光谱谱法法根据光谱产生的机理,光学光谱可分为根据光谱产生的机理,光学光谱可分为原子光谱原子光谱和和分子光谱分子光谱折折射射法法圆圆二二色色性性法法X射射线线衍衍射射法法干干涉涉法法旋旋光光法法 电磁辐射具有波粒二象性电磁辐射具有波粒二象性。
3、2.2.1波动性波动性2.2.2 微粒性微粒性 根据量子理论,电磁辐射是在空间高速运根据量子理论,电磁辐射是在空间高速运动的动的光量子流光量子流。用能量。用能量(E)来表征来表征普朗克方程普朗克方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起。Eh hc/=hcc c:光速:光速2.99792102.99792101010cm cm s s-1-1;:波长:波长(cm)(cm);:频率:频率(Hz(Hz或或s s-1-1);:波数:波数(cm(cm-1-1);E E:能量:能量(ev(ev或或J)J);h h:普朗克常数:普朗克常数6.63 106.63 10-34
4、-34J J s s或或.136.136 10-15ev.s 电磁辐射的波动性表现为电磁辐射的电磁辐射的波动性表现为电磁辐射的衍射衍射和和干涉干涉现象。现象。2.2 2.2 电磁辐射和电磁波谱电磁辐射和电磁波谱表2-1 电磁波谱区 分子振动能级1.70.50.5 0.0250.782.5 m2.550 m近红外区中红外区 原子的电子能级或 分子的成键电子能级 6.23.13.11.7200400nm400780nm近紫外区可见光区 内层电子能级2.5 1051.2 1021.2 1026.20.00510nm10200nmX射线区远紫外区 分子转动能级2.5 10-21.2 10-41.2 1
5、0-41.2 10-7501000 m0.1100cm远红外区微波区电子自旋能级或核自旋能级1.2 10-71.2 10-911000m射频区原子核能级2.5 1050.005nmr射线区能级跃迁类型光子能量/eV波长范围波谱区2.2.3电磁波谱电磁波谱电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列高能辐射区高能辐射区中能辐射区(光学光谱区)中能辐射区(光学光谱区)低能辐射区(波谱区)低能辐射区(波谱区)红外分光光度计红外分光光度计可见分光光度计可见分光光度计2.3 2.3 光谱法仪器光谱法仪器紫外分光光度计紫外分光光度计原子吸收分光光
6、度计原子吸收分光光度计ICP原子发射分光光度计原子发射分光光度计2.3 2.3 光谱法仪器光谱法仪器试样系统试样系统信号发生器信号发生器检测器检测器信号处理器信号处理器显示器显示器光学光谱仪:光学光谱仪:1.光源(辐射源)光源(辐射源)2.单色器单色器 3.样品池样品池 4.检测器检测器 5.显示系统显示系统2.3.1 2.3.1 光源光源 具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。2.3.2.3.2 2 单色器单色器 作用:将复合光分解成单色光作用:将复合光分解成单色光。(1)棱镜)棱镜n=A+B/2 2+C/4 4 n n为折射率;为
7、折射率;为波长,、为常数。为波长,、为常数。棱镜摄谱仪的光学特性棱镜摄谱仪的光学特性 色散率(色散率(dispersive power)dispersive power):把不同波长的光分散开的能力,常以把不同波长的光分散开的能力,常以线色散率线色散率d dl/d/d(mm/nm)(mm/nm)和和倒线色散率倒线色散率d d/d/dl(nm/mm)(nm/mm)表示。表示。倒倒线色散率线色散率 =d d/d/dl(单位单位nm/mm),nm/mm),棱镜的棱镜的倒倒线色散率随波长数的增加而增加,即分光能力下降线色散率随波长数的增加而增加,即分光能力下降.分辨率(分辨率(resolving po
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