仪器分析2光学分析法导论.pptVIP

仪器分析 2014-2015 第二章 光学分析法导论 第一节 电磁辐射的性质 第二节 光与物质的作用 第三节 光学分析法的分类 第四节 光谱法仪器 概述 光学分析法: 基于电磁辐射与待测物质的相互作用而建立的分析方法。 种类和应用最多的一类分析方法 基本特点： 所有光学分析法均包含三个基本过程： 能源提供能量； 能量与被测物之间的相互作用； 产生信号。 选择性测量，不涉及混合物分离； 涉及大量光学元器件。 2 光学分析法导论 一、波动性和微粒性 1. 电磁辐射 光=从γ射线到无线电波的整个电磁波范围 2. 波动性：体现在传输过程中 c=?? =? /σ, 频率是最基本的特征量 波的叠加、衍射、干涉、反射、折射、偏振、散射 →非光谱法 3. 微粒性：体现在与物质的作用过程中 E = h? = h c /? 吸收和发射（伴随能量的变化）→光谱法 第一节 电磁辐射的性质 2 光学分析法导论 二、电磁波谱 2 光学分析法导论 2.1 电磁辐射的性质 第二节 光与物质的相互作用 量子理论(Max Planck，1900) 物质粒子总是处于特定的、不连续的能量状态(能级)，即能量是量子化的； 通常粒子处在能量最低的状态(基态)； 较高的能量状态(激发态)是不稳定状态； 当粒子的能量状态从一个能级变到另一个能级时(跃迁)，将吸收或发射完全等于两个能级之差的能量?E=E1-E0，反之亦然； 系统以电磁辐射的形式吸收(形成吸收光谱)或发射(形成发射光谱)能量时，有： ?E= h? = h c /? 2 光学分析法导论 一、吸收 吸收：当原子、分子或离子吸收光子的能量与它们的基态能量和激发态能量之差满足?E= h? 时，将从基态跃迁到激发态，这个过程称为吸收。 吸收光谱：若将测得的吸收强度对入射光的波长或波数作图，即得到该物质的吸收光谱。 吸收光谱法：对吸收光谱的研究可以确定试样的组成、含量以及结构；根据吸收光谱原理建立的分析方法称为吸收光谱法。 2 光学分析法导论 2.2 光与物质的相互作用 二、发射 发射：当物质吸收能量后从基态跃迁至激发态，激发态是不稳定的，大约经10-8 s后将从激发态跃迁回基态，此时若以光的形式释放出能量，该过程称为发射。 激发试样的方法： 通过电子碰撞的电激发 电弧或火焰的热激发 用适当波长的光激发 2 光学分析法导论 2.2 光与物质的相互作用 自学内容 三、散射 四、折射和反射 五、干涉和衍射 2 光学分析法导论 2.2 光与物质的相互作用 光波谱区及能量跃迁相关图 2 光学分析法导论 2.2 光与物质的相互作用 原子能级跃迁和分子能级跃迁 2 光学分析法导论 2.2 光与物质的相互作用 第三节 光学分析法的分类 一、非光谱法 非光谱法是基于光与物质相互作用时，测量光的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射和偏振等变化的分析方法。非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，其分析方法有折射法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。 二、光谱法 光谱法是基于光与物质相互作用时，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或吸收光谱的波长和强度进行分析的方法。 2 光学分析法导论 光谱分析法分类 光谱分析法 吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱法 分子光谱法 原