《光学分析导论》PPT课件

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1、第2章光学分析法引论2.1电磁辐射的性质2.2光学分析法的分类2.3光谱法仪器2.4原子光谱和分子光谱光学分析法——基于能量作用于物质后产生电磁辐射信号或电磁辐射与物质相互作用后产生辐射信号的变化而建立起来的一类分析方法。2.1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,而不需要以任何物质作为传播媒介的能量形式。真空中的传播速度：2.99792×1010cm·s-1电磁辐射具有波动性和微粒性(波粒二象性)1.光的波动性电磁波的电场矢量E和磁场矢量B周期T：相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定

2、点所需要的时间间隔，单位：s(秒)频率：单位时间内通过传播方向上某一点的波峰或波谷的数目=1/T波长=1/单位:m、cm、m、nm单位:S-1(Hz)波数或传播速率v单位：cm-12.光的粒子性光可以被看作具有一定能量的粒子流，这种粒子称为光子或光量子。——越大,波动性越明显;E越大,粒子性越明显。能量单位换算表3.电磁波谱Electromagnetic Spectrum把电磁辐射按波长大小顺序排列就得到电磁波谱。例使分子或原子中的价电子激发跃迁所需的能量为1~20eV，计算出该能量

3、范围相应的电磁波的波长范围。射线:原子核能级的跃迁产生的X射线:原子或分子内层电子跃迁产生的紫外和可见光:原子或分子外层电子跃迁产生的红外光:分子的振动和转动能级的跃迁产生的微波:分子转动或电子自旋能级的跃迁产生的无线电波:电子和原子核的自旋能级的跃迁产生的2.2光学分析法的分类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核磁共振紫外可见红外分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光X射线荧光化学发光1.原子发射光谱

4、法以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。2.原子吸收光谱法利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法。3.原子荧光法气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。4.分子荧光法某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比

5、原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法。6.X射线荧光法原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X射线(X射线荧光)，测定其强度可进行定量分析。7.化学发光法利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法。5.分子磷光法处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进行定量分析的方法。利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进

6、行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。9.红外吸收光谱法利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法。10.核磁共振波谱法在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析。8.紫外吸收光谱法11.顺磁共振波谱分析法在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析。12.旋光法溶

7、液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量。13.衍射法X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图。电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质的内部组织结构。2.3光谱法仪器五个基本单元：光源(连续光源；线光源)单色器(棱镜；光栅)样品池检测器(热检测器；光检测器)读出装置1.光源连续光源：在较大范围提供连续波长的光源。紫外：氢灯、氘灯可见：钨丝灯红外：Nernst灯、硅碳棒线光源：提供特定波长的光源。金属蒸气灯(汞灯

8、、钠蒸气灯)空心阴极灯激光等2.单色器——将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。主要部件：入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜和出射狭缝色散元件：棱镜和光栅入射狭缝准直镜物镜棱镜焦面出射狭缝f入射狭缝准直镜光栅物镜出射狭缝f棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。波长大的折射率小，波长小的折射率大。棱镜偏向角：入射线与折射线的夹角。——棱镜的顶角越大或折射率越大，角色散率越大，分开两条相邻谱线的能力越强，但顶角越大，反射损失也增大，