第10章 可见光光光度法.pptVIP

可见光分光光度法 光度计及其基本部件 2.单色器 棱镜的分光 棱镜的特性与参数 分辨率 光栅的特性 光栅的特性： 光栅的参数： 光栅的线色散率 光栅的分辨率R 狭缝 3. 样品室（吸收池） 二、分光光度计的类型 3.双波长 （1） 显色反应及显色剂： 这种被测元素在某种试剂的作用下，转变成有色化合物的反应叫显色反应（color reaction），所加入试剂称为显色剂(color reagent)。 常见的显色反应大多数是生成配合物的反应，少数是氧化还原反应和增加吸光能力的生化反应。 * 数显光度计 光源 单色器 样品室 检测器 显示 1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 1.可见分光光度计的基本部件 光源(light source) ：可见分光光度计都以钨灯（360~1000nm）作光源。钨灯是6~12V的钨丝灯泡，仪器装有聚光透镜使光线变成平行光，为保证光强度恒定不变，配有稳压电源。紫外—可见分光光度计除有钨灯外其光源还有氢灯，氢灯发射150~400nm波长的光，适用于200~400nm波长范围的紫外分光光度法测定。 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。 ①入射狭缝：光源的光由此进入单色器； ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝； ⑤出射狭缝。 棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光，折射率小；波长短的光，折射率大。 平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱； 棱镜的分辨能力取决于棱镜的几何尺寸和材料； 棱镜的光学特性可用色散率和分辨率来表征； （1）色散率 角色散率：用dθ/dλ表示，偏向角θ对波长的变化率； 棱镜的顶角越大或折射率越大，角色散率越大，分开两条相邻谱线的能力越强，但顶角越大，反射损失也增大，通常为60度角； 相邻两条谱线分开程度的度量： ： 两条相邻谱线的平均波长；△λ：两条谱线的波长差； b：棱镜的底边长度；n：棱镜介质材料的折射率。 分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波的分辨率小，属于非均排光谱。 棱镜分辨率随波长变化而变化，在短波部分分辨率较大，即棱镜分光具有“非匀排性”，棱镜分离后的光谱为“非匀排光谱”。这是棱镜分光最大的不足。 光栅的分光原理 透射光栅，反射光栅； 光栅光谱的产生是多狭缝干涉与单狭缝衍射共同作用的结果，前者决定光谱出现的位置，后者决定谱线强度分布； ABCDE表示平面光栅的一段； 光线L在AJF处同相，到达AKI平面，光线L2M2要比光线L1M1多通过JCK这段距离。FEI=2JCK，其后各缝隙的光程差将以等差级数增加，3JCK 、4JCK等。 当光线M1、M2、M3到达焦点时，如果他们沿平面波阵面AKI同相位，他们就会产生一个明亮的光源相，只有JCK是光线波长的整数倍时才能满足条件。 如果： d =AC=CE JC+CK=d (sinα+sinθ)=nλ 即光栅公式：d (sinα+sinθ)=nλ α、θ分别为入射角和反射角；整数n为光谱级次； d为光栅常数； α角规定取正值，如果θ角与α角在光栅法线同侧， θ角取正值，反之区负值； 当n=0时，零级光谱，衍射角与波长无关，无分光作用。 将反射光栅的线槽加工成适当形状能使有效强度集中在特定的衍射角上。 图所示反射光栅是由与光栅表面成β角的小斜面构成(小阶梯光栅，闪耀光栅)，β角叫做闪耀角。 选择适宜的闪耀角，可以使90%的有效能量集中在单独一级的衍射上。 光栅的特性可用色散率和分辨率来表征，当入射角不变时，光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到： dθ/dλ为入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率。 当θ很小，且变化不大时，cosθ ≈1，光栅的角色散率决定于光栅常数 d 和光谱级数n ，常数，不随波长改变，均排光谱（优于棱镜之处）。 角色散率只与色散元件的性能有关；线色散率还与仪器的焦距有关。 f 为会聚透镜的焦距。 光栅的分辨能力根据Rakleigh准则来确定。