光学分析法概论09药

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1、第2章光学分析法概论2-1电磁辐射与电磁波谱2-2光学分析法分类光学分析法利用光电转换或其它电子器件测定“辐射与物质相互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质的定量、定性和结构分析的方法。历史上，此相互作用只是局限于电磁辐射与物质的作用，这也是目前应用最为普遍的方法。现在，光谱方法已扩展到其它各种形式的能量与物质的相互作用，如声波、粒子束（离子和电子）等与物质的作用。1.光的波动性：电磁辐射为正弦波（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。磁场传播方向电场单光色平面偏振光的传播y=Asin(t+)=Asin(2

2、vt+)2-1电磁辐射与电磁波谱一、电磁辐射（电磁波）——波粒二象性波动性主要参数波长波数频率光速2.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）光电效应现象：1887，HeinrichHetz（在光照时，两间隙间更易发生火花放电现象）解释：1905，Einstein理论，E=h证明：1916，Millikan（真空光电管）h：普朗克常数，6.6262×10-34J·s;量子理论(MaxPlanck，1900)：物质粒子总是处于特定的不连续的

3、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2）能态电子或者其它基本粒子原子,离子,分子轰击原子*,离子*,分子*原子,离子,分子X激发激发态基态基态能量发射电弧,火花,火焰,ICP原子,离子,分子原子*,离子*,分子*原子,离子,分子UV,VIS,IR激发激发态基态基态能量发射电磁辐射或者化学反应原子,离子,分子光（一次光）原子*,离子*,

4、分子*原子、离子、分子荧光（二次光）激发激发态基态基态能量发射3）电磁波的发射—光谱图AESX-rayAFS,MFS,XFS产生的辐射通称为发射光谱，以辐射能对辐射频率或波长作图可得到发射光谱图：H2-O2火焰中海水的发射光谱图线光谱:由处于气相的单个原子发生电子能级跃迁所产生的锐线，线宽大约为10-4。带状光谱:由气态自由基或小分子振动-转动能级跃迁所产生的光谱，由于各能级间的能量差较小，因而产生的谱线不易分辨开而形成所谓的带状光谱，其带宽达几个至几十个nm)；光谱类型线光谱带光谱连续光谱：固体被加热到炽热状态时，无数原子和分子的运动或振动所产生的热辐射，也

5、称黑体辐射。通常产生背景干扰。温度越高，辐射越强，而且短波长的辐射强度增加得最快！另一方面，炽热的固体所产生的连续辐射是红外、可见及较长波长的重要辐射源（光源）。4）电磁波的吸收现象：当电磁辐射通过固体、液体或气体时，具一定频率(能量)的辐射将能量转移给处于基态的原子、分子或离子，并跃迁至高能态，从而使这些辐射被选择性地吸收。原子吸收：原子吸收光谱分析(AAS);分子吸收：紫外可见光度分析(UV-Vis)；分子吸收：红外光谱分析(IR)及拉曼光谱(Raman)；核吸收：核磁共振光谱(NMR)。电磁辐射原子、离子、分子光原子*、离子*、分子*原子、离子、分子激发

6、激发态基态基态能量吸收二、电磁波谱电磁辐射波谱图2-2光学分析法分类一、光谱法与非光谱法二、原子光谱法与分子光谱法三、吸收光谱法与发射光谱法光谱仪器（了解）组成：光源，单色器，样品容器，检测器（光电转换器、电子读出、数据处理及记录）。光源或炽热固体样品容器分光系统光电转换信号处理器光源灯或激光样品容器分光系统光电转换信号处理器光源+样品分光系统光电转换信号处理器吸收荧光发射1、光源对光源的要求：强度大（分析灵敏度高）、稳定（分析重现性好）。*Laser=lightamplificationbystimulatedemissionofradiation2.分光系

7、统定义：将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一”波长的“单色光”的器件。理想的100%的单色光是不可能达到的，实际上只能获得的是具有一定“纯度”的单色光，即该“单色光具有一定的宽度（有效带宽）。有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。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其中最主要的分光元件为棱镜和光栅。1）棱镜：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。Cornu棱镜

8、bLittrow棱镜（左旋+右旋-