光谱分析基础(本)学习资料.ppt

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1、第一章光谱分析基础电磁辐射和电磁波谱原子光谱和分子光谱吸收、发射及散射光谱仪器分析方法的评价光谱分析在医学中的应用光学光谱分析构成物质的分子、原子或离子经辐射能照射后物质的总能量就会发生变化，在能量相互转化的过程中产生辐射信号或引起辐射信号变化。根据产生的辐射信号或引起信号变化，均可进行光谱分析以此实验手段为基础而建立分析方法的一门学科，广义上都称光谱分析法光谱分析以测定物质发射或吸收辐射的波长和强度为基础。一电磁辐射1电磁辐射：高速穿过空间的一种能量，即光子流,简称为光,其最小单位是光子。光子的能量与其波长关系为：E=hν=hc/λ=hcσc：光速

2、2.9979×1010cm*s-1；ν：频率；E：能量；h：普朗克常数6.626×10-34J*s2产生一定能量的波长计算为：λ=hc/E3λ波长单位:m:1dm:0.1cm:0.01mm:001μm:10-6nm:10-9pm:10-12.不同波谱区的波长往往采用的单位不一样。σ：波数：每厘米中所含波的数目，等于波长的倒数：σ=1/λ。4普朗克观点：1），物质吸收或发射辐射能量不连续的（量子化）。2），物质分子或原子发生能级跃迁时，产生的辐射能（吸收或发射的能量）完全等于两个能级之间的能量差。E=E1-E0=h=hc/λ=hcσ因此，当物质发射

3、电磁辐射或者电磁辐射被物质吸收时，就会发生能量跃迁。吸收或发射光的波长越短，跃迁时产生的能量差越大[例]：某电子在能量差为3.37510-19J的两能级间跃迁，其吸收或发射光的波长为多少纳米？解：根据上式，有=hc/E=6.62610-34Js31010cms-1/3.37510-19J=5.8910-5cm=589nm5依外形可分线光谱(Linespectra):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10-5nm。带状光谱(Bandspectra):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

4、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)；线光谱带光谱连续光谱(Continuumspectra)：包含各种波长的光，由炽热的固体、液体或高压气体所发的光都形成这种光谱。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，常用于做光谱分析的光源。由于固体被加热到炽热状态时，无数原子和分子的运动或振动产生热辐射，通常也产生背景干扰。二、电磁波谱1范围包括：射线～无线电波所有范围。其中能为正常人视力感受到的电磁范围为可见光，其波长为（400~780nm)按波长顺序排列得电磁波谱。各波谱区所具有

5、的能量不同，其产生的机理也各不相同。下面列出了电磁波谱区的波长范围和相应能量及跃迁能级类型电磁辐射波谱图2，一般依其波长及其测定的方法可以分为：射线(0.005~1.4Ả)；X射线(0.1~100Ắ)；光学光谱(100Ắ~1000m)；微波波谱(0.1~100cm)。通常所说的光谱，一般仅指光学光谱而言。3单色光、复合光（1）单色光：具有同一波长（或频率）的光称为单色光。（2）复合光：由不同波长的光组合而成的光称为复合光。单色光很难从光源获得，多数光源如太阳、白炽灯和氢灯等发出的光都是复合光，通过适当的手段可以从复合光中获得单色光。三、光谱仪器组

6、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三种光分析法测量过程示意图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.分光系统（monochromator,wavelengthselector）定义：将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一”波

7、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。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其中最主要的分光原件为棱镜和光栅。3.试样装置：1）吸收池（Samplecontainer，Cell，Cuvette）盛放试样的吸收池由光透明材料制成。石英或熔融石英：紫外光区—可见光区；玻璃：可见光区（350-2000nm

8、）；透明塑料：可见光区（350-2000nm）；盐窗（NaCl,NaBr晶体）：红外光区。2）其它特殊装置：