光学分析法导论教学时数2学时教学目的与要求牢固掌握.PDFVIP

第 2 章 光学分析法导论 教学时数：2 学时 教学目的与要求： 1． 牢固掌握电磁辐射和电磁波谱的概念及性质 2 ． 熟练掌握电磁辐射各种物理量之间的换算 3 ． 清楚理解物质与电磁辐射相互作用所产生的各种光谱 4 ． 清晰光学分析法分类的线索 5 ． 了解光谱法的基本仪器部件 教学重点与难点： 1．电磁辐射的性质和电磁波谱； 2 ．各物理量的相互换算； 3 ．光谱分析法的内容和分类； 4. 掌握光学分析仪器的基本构成单元及其作用。 光学分析法是基于能量作用于物质后产生电磁辐射信号或电磁辐射与物质相互作 用后产生辐射信号的变化而建立起来的一类分析方法。它是仪器分析的重要分支。 2-1 电磁辐射的基本性质 电磁辐射是一种以极大的速度（在真空中为2.99792×1010cm·s-1 ）通过空间，而不需 要以任何物质作为传播媒介的能量形式（注意！是一个能量形式）。 1. 电磁辐射的波动性 电磁辐射是一种电磁波，可以用以下的波参数来描述。 周期T ：相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所需要的时间间隔称为波的周期， 单位为 s （秒）。 频率 ν：单位时间内通过传播方向上某一点的波峰或波谷的数目，即单位时间内电 -1 1 磁场振动的次数称为频率，单位为Hz ，即s （1/秒）。频率为周期的倒数，即 。 =ν T 波长 λ ：相邻两个波峰或波谷间的直线距离称为波长。若电磁波的传播速度为C， c 则 。 =λ ν -2 m ）、 不同的电磁波谱区可采用不同的波长单位，分别为m （米）、cm （厘米，等于 10 -6 -9 μm （微米，等于10 m ）、nm （纳米，等于10 m ）。 波数 （或σ）：每厘米长度内含有波长的数目称为波数，单位为cm-1 。波数是波长 的倒数，可表示为: σ =1/ λ=ν/c 2. 电磁辐射的粒子性 光可以看作具有一定能量的粒子流。一个光子的能量E 与辐射频率ν的关系为： P 式中，h为普朗克常数，等于 6.626×10-34J•s ，c为光速。该式表明，光子能量与它的频率 成正比，或与波长成反比，而与光的强度无关。它统一了属于粒子概念的光子能量EP与 属于波动概念的光频率ν两者之间的关系。 光子的能量可以用 J （焦耳）或eV （电子伏—表示一个电子通过电位差为 1 伏特 的电场所获得的能量）表示。 3. 电磁波谱 将各种电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列所成的图或表称为电磁波谱。 -4 -3 γ射线：10 ～10 nm -3 X射线：10 ～10 nm 光学区：10～1000 μm 。其中：远紫外区 10～200 nm ；近紫外区 200～380 nm；可 见区 380～780 nm；近红外区 0.78～2.5 μm ；中红外区 2.5～50 μm ；远红外区 50～1000 μm 微波：0.1mm～1m 无线电波 1m 2-2 光学分析法的分类 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。 非光谱法是基于辐射与物质相互作用时，测量辐射的某些性质，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量的跃迁，不测定光谱，