《光学分析法》ppt课件

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1、第三讲光学分析法光学分析法导论第一节、光学分析法及其分类光学分析法是基于检测能量（电磁辐射）作用于待测物质后产生的辐射信号或所引起的变化的分析方法。这些电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。一、电池辐射的性质以电磁辐射为分析信号的分析方法在广义上都称为光学分析法。红外-可见光、紫外、X射线等都是电磁辐射。（一）波动性按照经典物理学的观点，电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，称为电磁波。电磁波可以用频率（）、波长（）和波数（）等波参数来表征。在真空中所有的电磁辐射的传

2、播速度一样：c==2.997921010cm.s-1（二）微粒性根据量子理论，电磁辐射是在空间高速运动的光量子（或称光子）流。E=h=h.c/二、电磁波谱波谱区波长范围光子能量/eV能级跃迁类型射线区X射线区远紫外区近紫外区可见光区近红外区中红外区远红外区微波区射频区0.005nm0.005~10nm10~200nm200~400nm400~780nm0.78~2.5m2.5~50m50~1000m0.1~100cm1~100m2.51052.5105~1.21021.2102~6.26.2~3.13.1~1.71.7~0.50.5

3、~0.0252.510-2~1.210-41.210-4~1.210-71.210-6~1.210-9原子核能级内层电子能级原子的电子能级或分子的成键电子能级分子振动能级分子转动能级电子自旋能级或核自旋能级表2-1电磁波谱区电磁辐射按照波长（或频率、波数、能量）大小的顺序排列就得到电磁波谱。电磁波谱的分区：（1）高能辐射区：包括射线区和X射线区。（2）中能辐射区：紫外区、可见光区和红外区。由于对这部分辐射的研究和应用要使用一些共同的光学试验技术，例如，用透镜聚焦，用棱镜或光栅分光等，故又称此光谱区为光学光谱区（3）低能辐射区：微波区和射频区。又称波

4、谱区。三、光学分析法分类光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类：1、光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收辐射的波长和强度进行分析的方法。光谱法按电磁辐射的本质又可分为原子光谱法和分子光谱法：1）原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光谱法（AFS）、X射线荧光光谱法（XFS）等。2）分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法

5、（UV-Vis），红外光谱法（IR），分子荧光光谱法（MFS）和分子磷光光谱法（MPS）等。2、非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，引起辐射在方向上的改变或性质的变化，测量辐射的这些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。它不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。本课程主要介绍光谱法。如果按照电磁辐射的本质，可以分为发射光谱、吸收光谱和拉曼光谱等类型。第二节、发射光谱法物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发

6、态原子或分子M*，激发态不稳定；当从激发态过渡到低能态或基态时，多余的能量，以产生发射光谱失去。M*M+hv通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。一、根据光谱的形状分为1.线光谱当辐射物质是单个的气态原子时，产生紫外、可见光区的线光谱。通过内层电子的跃迁可以产生X射线线光谱。2.带光谱带光谱是由许多量子化的振动能级叠加在分子的基态电子能级上而形成的。3.连续光谱固体加热至炽热会发射连续光谱，这类热辐射称为黑体辐射。通过热能激发凝聚体中无数原子和分之振荡产生黑体辐射。被加热的固体发射连续光谱，它们是红外、可见及长波侧紫

7、外光区分析仪器的重要光源。二、根据光谱区和激发方法不同分为：1.射线光谱法天然或人工放射性物质的原子核在衰变的过程中发射和粒子后，往往使自身的核激发，然后该核通过发射射线回到基态。测量这种特征射线的能量（或波长），可以进行定性分析，测量射线的强度，可以进行定量分析。2.X射线荧光分析法原子受高能辐射激发，其内层电子能级跃迁，即发射出特征X射线，称为X射线荧光。用X射线管发生的一次X射线来激发X射线荧光是最常用的方法。测量X射线的能量（或波长）可以进行定性分析，测量其强度可以进行定量分析。3.原子发射光谱分析法用火焰、电弧、等离子炬等作为激发源，使气态

8、原子或离子的外层电子，受