资源描述
,包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、X射线、射线等。,狭义的光：可见光。电磁波中的一小部分。广义的光：所有已知的电磁波（辐射）,光Light,电磁辐射,电磁辐射具有波粒二象性,电磁辐射是一种以电磁波的形式在空间高速传播的粒子流。,电磁辐射的波粒二象性,波动性：电磁辐射是单频率的正弦波光的折射、干涉、衍射偏振等现象,用波长（）、频率（v）、波数（）描述,粒子性：电磁辐射是不连续的能量微粒光子,光电效应,普朗克(Prank)关系式：波动性粒子性之间的“桥”E=h=hc/,电磁辐射的波粒二象性,电磁波谱,按波长（频率、波数、能量）大小顺序排列,电磁波谱与能级跃迁,第二章光学分析法概论,能源提供能量能量与被测物质相互作用产生可检测信号,建立在物质发射的电磁辐射或它与电磁辐射相互作用基础上的各种分析方法全称。,光学分析法,光学分析法包含三个过程：,主要内容,一,电磁辐射及其与物质的相互作用,二,光学分析法分类,三,光谱分析仪器,四,光谱分析法的发展概况,一、电磁辐射与物质的相互作用,电磁辐射照射物质时，其传播方向、速度等物理性质发生改变。,电磁辐射照射物质时，发生能量转移，使物质内部有相应的能级跃迁,一、电磁辐射与物质的相互作用,折射、反射、透射,1、入射电磁辐射能量与介质基态/激发态间的能量差不相等物理性质发生改变,干涉,衍射,一、电磁辐射与物质的相互作用,散射：光子与介质发生弹性碰撞改变方向,无能量交换,丁达尔散射(Tyndall)：被照射试样粒子直径等于或大于入射光波长，如胶体。,一、电磁辐射与物质的相互作用,散射：光子与介质发生弹性碰撞改变方向,瑞利散射(Rayleigh)：被照射试样粒子直径短于入射光波长。,无能量交换,拉曼散射(Raman)：非弹性碰撞，方向及波长均改变,有能量交换,一、电磁辐射与物质的相互作用,散射：光子与介质发生弹性碰撞改变方向,一、电磁辐射与物质的相互作用,1、入射电磁辐射能量与介质基态/激发态间的能量差相等,满足E=h,吸收和发射,物质内部有相应的能级跃迁,二、光学分析法的分类,物质辐射能相互作用为基础,光学分析法,非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁,光谱法：物质内部发生量子化能级跃迁而产生辐射随波长变化,（一）光谱法与非光谱法,非光谱法：,分析相互作用后电磁辐射的某些基本性质的变化,粉末X射线衍射仪,（一）光谱法与非光谱法,光谱法：分析物质与辐射能作用时物质内部能级跃迁而产生的辐射变化,光谱特征定性光谱强度定量,按外形线光谱、带光谱、连续光谱,按能量的能量传递方式吸收、发射、散射等,按能量大小、X、紫外、可见、红外、微波、电子自旋共振、核自旋共振(无线电波),按物质对象原子光谱、分子光谱,（二）原子光谱法与分子光谱法,原子能级和分子能级,能量,分子能级分布示意图,（二）原子光谱法与分子光谱法,原子光谱法：涉及原子核外电子能级间跃迁,特点：线状光谱；确定元素组成与含量,方法举例：AES、AAS、AFS、XFS,（二）原子光谱法与分子光谱法,分子光谱法：涉及分子中电子能级、振动和转动能级变化,特点：带状光谱；给出分子结构信息。,方法举例：UV-Vis、IRMFS、MPS,（二）原子光谱法与分子光谱法,吸收光谱法：粒子吸收能量，由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到光谱,（三）吸收光谱法与发射光谱法,E,方法举例：UV-Vis、IRAAS、NMR,M+hM*,发射光谱法：物质受激，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，产生光谱,M*M+h,（三）吸收光谱法与发射光谱法,方法举例：,X射线荧光分析法、原子发射光谱分析法原子荧光分析法、分子荧光分析法分子磷光分析法、化学发光分析法,三、光谱分析仪器,光谱仪：研究吸收、发射的电磁辐射强度和波长关系的仪器,光谱分析仪器基本组成,原子发射光谱仪,吸收光谱仪,荧光光谱仪,辐射源,要求：强度大(分析灵敏度高)、稳定(分析重现性好),单色器,将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。,入射狭缝、出射狭缝、准直镜、色散元件等组成,单色器,棱镜,依据光的折射现象进行分光；玻璃或石英制成,单色器,光栅,利用多狭缝干涉和单狭缝衍射联合作用分光,光栅,透射光栅,反射光栅,平面反射光栅凹面反射光栅,通过干涉现象，得到明暗相间的干涉条纹,干涉仪,单色器,石英或熔融石英：紫外光可见光3m；玻璃：可见光区（350-2000nm）；透明塑料：可见光区（350-2000nm）；盐窗（NaCl,NaBr晶体）：红外光区。,样品池,除发射光谱外，其它所有光谱分析都需要吸收池。盛放试样的吸收池由光透明材料制成。,热检测器:真空热电偶、热辐射计、热释电检测器等,检测器,光电检测器:硒光电池、光电管、光电倍增管、半导体等,由检测器将光信号转换成电信号后进行显示和记录结果,读出装置,检流计记录仪数字显示器计算机,50年代：原子物理发展原子吸收及原子荧光,60年代：等离子体、傅立叶变换、激光技术ICP-AES，FT-IR，激光拉曼,70年代：计算机、化学计量学的发展自动、快速、精密和小型化,80年代以后：联用技术发展多功能化,四、光谱分析法的发展,
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