仪器分析课件 光学分析法导论.ppt

《仪器分析课件 光学分析法导论.ppt》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、第二章光学分析法导论GuideofOpticsAnalyticalMethodChapterTwo2-1电磁辐射的基本性质2-2光学分析法的分类2-3光学光谱法所用仪器2-4光学分析法的应用目录要研究光学分析法首先要了解光？光是一种与物质的内部运动有关的电磁辐射。也可以说，光就是一种电磁波。光学分析法？光学分析法选择发射选择吸收光学分析法（光谱分析法）是建立在物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用基础上的各种分析方法的统称。根据物质吸收或者发射电磁辐射的不同就可以对物质进行定性、定量分析。可见光学分析法主要是讨论物

2、质与电磁辐射相互作用的分析方法。M（基态）+能量M*（激发态）M+热能电能光能（hν）产生相互作用的两方面，即物质和电磁辐射所包含的范畴；物质与电磁辐射相互作用物质和电磁辐射相互作用的方式（广）。物质：物质的大部分存在形式：如原子、分子、原子核及核内中子等；电磁辐射：广义电磁辐射的绝大部分波谱范围。§2-1电磁辐射的基本性质电磁辐射是以巨大速度通过空间，不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量形式。早在17世纪末的1680年，牛顿主张光是象经典力学中的质点那样的粒子流，光之所以有不同颜色是因为粒子流中微粒种类不同；169

3、0年，惠更斯则提出了另一种看法：认为光是由光源在其周围介质里引起弹性振动而形成的波，光之所以有不同颜色是因为波的波长不同；光波动说的创始人惠更斯麦克斯韦证明光是一种电磁波，于是光的波动学说更战胜了粒子学说，在相当长时期占据统治地位；20世纪初，爱因斯坦光子学说解释光电效应得到成功，并进一步被其它实验证实，迫使人们在承认光是波的同时又承认光是由一定能量和动量的粒子（光子）所组成。光具有波动和微粒的双重性质，就称为光的波粒二象性，其波粒二象性可以被波动力学统一起来。2-1-1.电磁辐射的波动性图2.1单光色平面偏振光的传播

4、EH波动性—用周期、频率、波长、波数等波参数描述周期T-辐射完成一次振荡的时间；s频率ν-每秒内辐射振荡的次数；s-1或Hz波长λ-相邻两个波峰或波谷间的距离；cm,μm,nm,Å,pm波数σ-每厘米内波的数目；cm-1，σ=1/λ传播速度v-波在一秒钟内通过的距离；v=λν所有电磁辐射在真空中传播的速度均相同：c=2.99792458×108m•s-12-1-2.电磁辐射的粒子性根据量子理论，电磁辐射是在空间高速运动的光量子或光子流。可以用每个光子所具有的能量（E）表征。单位：eV或J（1eV=1.602×10-19

5、J，1J=6.241×1018eV）电磁辐射的粒子性就是将辐射看作是不连续的能量微粒，即光子或光量子。物质以一份份能量的形式发射或吸收光，这些能量是一个特殊的能量单位的倍数。这个能量单位称为光子或光量子。虽然对于不同的电磁辐射来说光子的能量大小不同，但是如果光子的能量除以电磁辐射的频率却总是一个常数，称为普朗克常数：普朗克方程每个光子的能量与相应频率或波长之间的关系为普朗克公式把光的粒子性与波动性统一起来，不同波长的光能量不同。2.光量子的能量和波长成反比，和频率及波数成正比。λ越长，ε越小，ν、σ越低可用波数表示能量

6、的高低，单位cm-1。习题例：计算波长530nm的绿色光的光子能量、频率及波数。E=hc/λ=(6.626×10-34J·s×2.998×1010cm·s-1)/530×10-7cm=3.75×10-19J1J=6.241×1018eV,则E=3.75×10-19J×6.241×1018eV·J-1=2.34eV解：1.光子能量2.频率ν=c/λ=2.998×1010cm·s-1/530×10-7cm3.波数σ=1/λ=1/530×10-7cm=1.89×104cm-1波长为0.9nm的单色X射线的频率和波数λ=0.9

7、nm,则γ=c/λ=3.0×108/0.9×10-9=3.3×1017s-1σ=1/λ=1/0.9×10-7=1.1×107cm-12-1-3．电磁波谱按波长或频率的大小顺序排列起来的电磁辐射短波长长10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光γ射线X射线紫外光红外光微波无线电波微波炉工作原理短波长长10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光γ射线X射线紫外光红外光微波无线电波从上到下，波长，光量子的频率和能量，波长量的渐变电磁辐射质

8、的区别；1.电磁波谱的排列表现出明显的规律性。量变质变2.各种电磁辐射波长不同，产生的机理也不同：b.光学光谱区：10nm＜λ＜1mm，102eV＞ε＞10-4eVa.高能辐射区：λ＜10nm，ε＞102eVc.波谱区：λ＞1mm，ε＜10-4eV能谱分析法光谱分析法波谱分析法§2-2光学分析法的分类一.根据测量的信号是否与能级跃