《光学分析法基础》ppt课件

《《光学分析法基础》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章光学分析法基础1.1光学分析法及其特点1.2电磁辐射的基本性质1.3光学分析法分类1.4各种光学分析方法简介1.5光学分析法进展第一节光学分析法概述IntroductiontoopticalanalysisFundamentalofopticalanalysis2021/7/161.1光学分析法及其特点光分析法：基于电磁辐射能量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。电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围。相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取

2、代的地位。2021/7/16光学分析的三个基本过程：（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。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（不同于色谱分析）。（3）涉及大量光学元器件。2021/7/161.1.2电磁辐射的基本性质电磁辐射（电磁波）：以巨大速度（接近光速真空中为光速）通过空间传播不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量。c=λν=ν/σE=hν=hc/λc：光速；λ：波长；ν：频率；σ：波数；E：能量；h：普朗克常数电磁辐射具有波动性和微粒性；2021/7/16(一)光的波动性电磁辐射为正弦

3、波（波长、频率、速度、振幅）。与其它波，如声波不同，电磁波不需传播介质，可在真空中传输。频率：为空间某点的电场每秒钟达到正极大值的次数周期：两个相邻矢量极大（或极小）通过空间某固定点所需的时间间隔叫做辐射的周期波长:电磁辐射转播的速度v=波数:是1cm内波的数目=1/2021/7/16光的粒子性当物质发射电磁辐射或者电磁辐射被物质吸收时，就会发生能量跃迁。此时，电磁辐射不仅具有波的特征，而且具有粒子性，最著名的例子是光电效应现象的发现。1）光电效应（Photoelectriceffect）现象：1887，HeinrichHetz（在光照时，两间隙间更易发生火花放

4、电现象）解释：1905，Einstein理论，E=h证明：1916，Millikan（真空光电管）2021/7/162)能态（Energystate）量子理论(MaxPlanck，1900)：物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态，即能量是量子化的；处于不同能量状态粒子之间发生能量跃迁时的能量差E可用h表示。两个重要推论：物质粒子存在不连续的能态，各能态具有特定的能量。当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于两个能级之间的能量差；反之亦是成立的，即E=E1-E0=h2021/7/16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

5、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)散射：丁铎尔散射和分子散射(4)折射：折射是光在两种介质中的传播速度不同；(5)反射(6)干涉：干涉现象；(7)衍射：光绕过物体而弯曲地向后面传播的现象；(8)偏振：只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。2021/7/16丁铎尔散射:光通过含有许多大质点（其颗粒大小的数量级等于光波的波长）的介质时产生的散射光。乳浊液、悬浮物溶液、胶体溶液等所引起的散射。分子散射（瑞利散射和拉曼散射）：辐射能与比辐射波长小得多的分子或分子聚集体之间的相互作用而产生的。2021/7/16(1)瑞利散射光子与分子间“弹性

6、碰撞”。入射光能量小，分子外层电子不跃迁，分子跃迁到“受激虚态”(较高的振动能级)，不稳定，在10-15～10-12s回到基态，将吸收的能量以入射光同样的波长释放，相当于光子改变了运动方向。2021/7/16（2）拉曼散射光子与分子间“非弹性碰撞”，有能量变化，产生与入射光波长不同的散射光。拉曼散射光。波长短于入射光的称为“反斯托克线”；反之称为“斯托克线。2021/7/16（3）拉曼位移拉曼散射光与瑞利散射光的频率差。与物质分子的振动与转动能级有关。不同分子有不同的拉曼位移。拉曼位移是表征物质分子振动、转动能级特性的一个物理量，反映了分子极化率的变化，可用于物质的结构

7、分析。△ν=ν-ν0拉曼位移2021/7/162021/7/162021/7/16电磁波谱的排列从上到下随波长的逐渐增大，频率和光量子的能量逐渐减小。（量变→质变）a.高能辐射区γ核能级跃迁X内层电子能级b.光学光谱区紫外可见红外c.低能辐射区微波区射频区2021/7/161.1.3光学分析法的分类光谱法—基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法；原子光谱、分子光谱、非光谱法原子光谱（线性光谱）：最常见的三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