光学分析法导论加工ppt课件.ppt

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1、§2-1光学分析法简介§2-2电磁辐射的基本性质§2-3．电磁波谱§2-4、光学分析法的分类§2-5、光学分析方法的进展1§2-1简介光学分析法的定义：基于电磁辐射（光）的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（含量）及结构之间的关系所建立起来的一类分析方法；电磁辐射范围：γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波2相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光学分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面，是其它方法不可替代的。3§2-2电磁辐射的基本性质1.电磁辐射（或电磁波、光）的定义：以巨大速度

2、通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量。或以接近光速（真空中为光速）传播的能量。在日常生活中看到的各种颜色的光及感觉到的热辐射都是电磁辐射。还包括不能被人直接看到或感觉到的辐射如X一射线、紫外光、微波和射频等。4根据Maxwell的观点，电磁辐射可以用电场矢量E和磁场矢量H来描述，这两种矢量都是正弦波形，并且垂直于波的传播方向。当辐射通过物质时，就与物质微粒的电场或磁场发生作用，在辐射和物质之间发生能量传递，由于是电磁辐射的电场与物质中的电子发生相互作用，所以一般情况下，仅用电场矢量表示电磁波。52.光的基本性质2.1光的波动性：c－

3、真空中光速，2.99792458×108m/s；~3.0×108m/sυ－实际光速λ－波长，相邻两个波峰或波谷间的距离，单位：m,cm,m,nm,Å1m=10-6m,1nm=10-9m,1Å=10-10mν－频率，单位：赫兹,Hz;次/秒n－光的折射率，真空中等于1；其它介质中都大于1光的传播速度:6磁场向量电场向量传播方向与物质作用72.2光的粒子性：光量子的能量：h－普朗克常数(Planckconstant)，6.626×10-34J·S－频率,Hz;E－光量子具有的能量单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)1eV=1.602×10-1

4、9J8波粒二象性真空中结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光子的能量越低。9波数（光的波动性的另一描述参数）是指单位长度（1cm)内波的个数,单位为cm-1也就是每厘米内电磁波的个数。注意：计算波数时，波长的单位换算成cm.10举例1.光波长300nm,其波数是多少?并计算该波长的光所具有的能量（kJ/mol).解：（1）=1/(300×10-7)=3.33×104（cm-1)11则单个光子的能量为：E=6.626×10-34×3×108/(300×10-9)=6.626×10-19（J）1mol该光子具有的能量为：E´=

5、6.023×1023×6.626×10-19=33.91×104（J/mol）=3.39×102（KJ/mol)（2）12与光有关的一些概念：光，又分为单色光和复合光光子：物质吸收和发射辐射能量是不连续的、量子化的，这种能量的最小单位是“光子”。单色光：一束具有相同能量(相同波长)的光子组成的光。复合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起组成的光。13§2-3．电磁波谱--------电磁辐射按波长顺序排列的谱图γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波高能辐射区γ射线能量最高，来源于原子核能级跃迁X射线来自内层电子能级的跃迁

6、光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级的跃迁1415远紫外近紫外可见近红外中红外远红外（真空紫外）10nm~200nm200nm~400nm400nm~780nm780nm~2.5m2.5m~50m50m~300m光学光谱区16§2-4、光学分析法的分类1.根据产生或吸收辐射的物质的不同，可分为原子光谱、分子光谱（1）原子光谱：基于原子外层电子的跃迁产生的光谱。最常见的三种：原子吸收光谱（AAS）；原子发射光谱（A

7、ES）；原子荧光光谱（AFS）。17（2）分子光谱：基于分子中电子能级、振-转能级、核自旋能级等跃迁产生的光谱。紫外及可见分光光度法（光谱法）（UV-VIS）；红外光谱法（IR）；分子荧光光谱法（MFS）；分子磷光光谱法（MPS）；核磁共振波谱（NMR）。182.根据光谱产生的方式进行分类可分为：发射光谱、吸收光谱、散射光谱、荧光及磷光光谱等。19201）发射光谱，物质接受外能（电能、热能或化学能），而由基态跃迁到激发态，处在激发态的电子不稳定（能量最低原理），一般在10-8S后就释放出能量，而跃迁回能量较低的能态或基态，这种释放的能量如果以

8、光的形式发射出来，就称之为发射光谱。由元素原子或离子产生，称为原子发射光谱；由化合物分子产生，称为分子发射光谱。212）吸收光谱，当物质的原子、离子、分子吸收相应能