《仪器分析》课程.ppt

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1、《仪器分析》课程厦门大学精品课程仪器分析(含实验)第八章光学分析法导论ChapterEightGuideofOpticsAnalyticalMethod§8.1电磁辐射及电磁波谱一.电磁辐射的波粒二象性1.电磁辐射的波动性散射折射与反射衍射干涉偏振波长—cm、µm、nm、A频率—υHzsec-1波数—σcm-1传播速度—cm/sec2.电磁辐射的粒子性3.普朗克(Planch)公式E--光子的能量J,焦耳υ---光子的频率Hz,赫兹---光子的波长cmC---光速2.99791010cm.s-1h---Planch常数6.625610-34J.s焦耳.秒光

2、电效应康普敦效应黑体辐射二.电磁辐射与物质的相互作用及其光谱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20~100nmC.荧光发射光致发光h原子荧光----线光谱分子荧光----带光谱E2E0E1E3hiE2E1E0hihi三.光学分析法波谱1.电磁波谱与现代仪器

3、分析方法波谱区-射线波长5~140pm跃迁类型核能级X-射线远紫外光10-3~10nm10~200nm原子内层电子莫斯鲍尔光谱法:-射线原子核-射线吸收X-射线吸收光谱法:X-射线/放射源原子内层电子（n>10)X-射线吸收X-荧光光谱法:X-射线原子内层电子特征X-射线发射远紫外光----真空紫外区。此部分光谱会被空气吸收原子光谱：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱分子光谱：紫外-可见吸收光谱、分子荧光/磷光光谱、化学发光近紫外光可见光200~400nm400~750nm原子外层电子/分子成键电子2.光学分析法的分类波谱区近红外光中红外光波

4、长0.75~2.5m2.5~50m跃迁类型分子振动远红外光微波射频50~1990m0.1~100cm1~100m分子转动电子、核自旋近红外光谱区:配位化学的研究对象红外吸收光谱法:红外光分子吸收远红外光谱区电子自旋共振波谱法:微波分子未成对电子吸收核磁共振波谱法:射频原子核自旋吸收光谱法：以光的波长与强度为特征信号的仪器分析方法非光谱法：以光辐射的某些性质变化特征信号的仪器分析方法吸收光谱法、发射光谱法、散射光谱法折射法、旋光法、圆二色法、比浊法、衍射法§8.2光学分析法中的光栅单色器二.光栅单色器基本组成入射狭缝准直镜平面衍射光栅聚焦物镜出射狭缝

5、聚焦面ff一.棱镜单色器基本组成入射狭缝准直镜棱镜单色器聚焦物镜聚焦面出射狭缝nλ=d(sinφ±sinφ´)三.平面衍射光栅300~2000条/mm光栅的分光作用：狭缝的衍射作用形成的1.平面光栅衍射的色散方程n—(级数)0,±1,±2,…d--为光栅常数φ--为入射角φ´--为衍射角dφΦ’闪耀光栅：通过改变a、d、，使衍射的辐射强苏集中在所需的波长范围内。a闪耀角闪耀波长2.平面光栅衍射的闪耀特性结论：当φ´小于200时，cosφ´≈1；平面光栅衍射的线色散率与波长无关；与d、n、f有关。线色散率：fdλdl倒线色散率：A色散率角色散率：dφ´/dλ=n/

6、dcosφ´当φ´=00~80时，cosφ´=1~0.99:dφ´/dλ≈n/d2.平面光栅衍射的性能指标色散率分辨率聚光本领色散方程:nλ=d(sinφ±sinφ´)B.分辨率RN为光栅的总刻线数，与面积有关。例：对一块宽度为50.0mm，刻线数为1200条/mm的光栅，它的一级光栅的分辩能力为多少？在6000埃附近能分辨的两条谱线的波长差为多少？解：分辨率为：R=1×50×1200=6×104波长差为：Δλ=λ/R=6000/60000=0.1埃C.聚光本领入射狭缝准直镜的直径d,焦距F平面衍射光栅聚光本领∝f–2f:1~10范围焦距FD-1:倒线色散率；W:光

7、谱通带；S:狭缝宽度。四.光栅单色器光谱通带1.狭缝（Slit）构成：狭缝是两片经过精密加工、具有锐利边缘的金属组成。两片金属处于相同平面上且相互平行。入射狭缝可看作是一个光源，在相应波长位置，入射狭缝的像刚好充满整个出射狭缝。有效带宽：整个单色器的分辨能力除与分光元件的色散率有关外，还与狭缝宽度有关。即单色器的分辨能力（有效带宽S）应由下式决定：2.光谱通带当单色仪的色散率固定时，光谱通带将随狭缝宽度变化。3.狭缝宽度的选择原则定性分析：选择较窄的狭缝宽度—提高分辨率，减少其它谱线的干扰，提高选择性；定量分析：选择较宽的狭缝宽度—增加照亮狭缝的亮度，提高分析的