光谱分析法概论

1、第一、二章光学分析简介，第二、概述，光学分析方法解决的问题：物质的结构特性和含量使用的手段：物质与能量(辐射)的相互作用光学分析方法：基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用所产生的辐射信号或产生的信号的变化，物质的特性能量供给能量与物质相互作用产生检测信号，4，3种分析方法比较滴定分析：物质的含量光学分析：物质的结构，含量色谱分析：混合物的分离，定量，定性，5，光是一种具有波粒子二重性的电磁辐射。波动性：光在传播的同时看起来有波动，这是变化的电场和变化的磁场从空间中的光源出发，通过近距离传播。颗粒度：光由具有一定能量的物质粒子组成，称为光子。光和物质相互作用时表现出粒子的性质。第一节电磁辐

2、射和电磁波谱，6，频率和波长的关系：v=c/=1/=v/c能量和频率的关系：Planck方程：E=h v=h c/=h c，波粒子二重性的统一，7E=E0 E平面E旋转E振动E电量子理论(Max Planck，1900):物质粒子总是处于特定的不连续能量状态，即能量量化；不同能量状态下的粒子之间发生能量转移时的能量差e和光的波长、频率之间也与Plank方程一致。9，两个重要的推论：物质粒子有不连续的能量状态，每个能量状态都有特定的能量。粒子的状态发生变化时，粒子完全吸收或发射两个能量级别之间的能量差异。反之亦然。也就是说，E=E激发-E基态=h，10，光的吸收在光通过固体、液体、气体的透明层时

3、，分子可以选择性地吸收特定波长的光，使这些波长的光强度在通过的光谱中减弱，从而形成吸收光谱。分子的能量具有量子化特性，分子不能随意吸收各种波长的光，只能吸收一定能量的光，即一定波长的光。吸收的能量e的大小是分子的结构，分子不同，e不同，吸收光谱不同，因此可以确认物质的分子结构，物质吸收光子的量与物质的分子数(与物质浓度有关)相关的定量依据。11，电磁波谱(electromagnetic spectrum)，12，3节光学分析的分类，光学分析可分为光谱学和非光谱学两类。光谱法是在物质和辐射能起作用的情况下，物质内部发生量子化的能量准位转移，进而测量发射、吸收或散射光的波长和强度的方法。非光谱分析

4、方法在物质和辐射相互作用时测量折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法；13，光谱分析分类：由活性物质分类：分子光谱(带状光谱)原子光谱(线性光谱)物质和辐射能的转换方向：吸收光谱(原子，UV)气体自由基或小分子振动-旋转能级转移产生的光谱(波段谱):由于能级之间的能量差异很小，因此很难区分具有几十到几十个nm带宽的所谓带状光谱。连续光谱(Continuum spectra):固体在热状态下加热时，由无数原子和分子的运动或振动产生的热辐射，也称为黑体辐射。通常，生成背景干涉。温度越高，辐射越强，短波长的辐射强度增长最快！另一方面，热固体产生的连续辐射是红外、可见光、长波长的重要辐射源(光源

5、)。15，节iv光谱分析设备，基本配置：辐射源单色仪样品池辐射探测器和显示设备，16，1，光源，红宝石激光，693，4nm，h，e，-，ne，激光，632.8nm，也就是说，单色光具有固定的宽度(有效带宽)。有效带宽越小，分析的灵敏度越高，选择度越好，分析物浓度和光学响应信号的线性相关性也越好。18，19，2.1棱镜(Prism):原理：棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学，对不同波长的光具有不同的折射率。N=A B/2 C/4式的情况下，n是折射率，而波长的情况下，A、B、C是恒定波长大的折射率小，波长小的折射率大。光波的各向异性阵列：长波长区域密度，短波长区域稀疏石英：UV，Vis玻璃：Vi

6、s，20，2.2光栅制作：在坚硬、磨光的光学平面上刻划很多大而平行的板材。你可以用母板，在上面用液体树脂复制光栅。创建的光栅是平面透射光栅、平面反射光栅(或闪耀光栅)和凹面反射光栅。典型的雕塑数为300-2000槽/mm。最常用的是1200-1400插槽/毫米(显示uv)和100-200插槽/毫米(红外)原理：衍射干涉的优点：波长范围宽度，色散为线性，21，平面反射光栅(光泽光栅，小阶梯光栅)此时，入射线的小反射面与各个角度相适应，反射线集中在一个方向上，集中在所需水平的光谱上。这个格子也称为闪耀格。=表示在衍射角度方向上获得最大亮度，也称为闪耀角度。22，2.3狭缝配置：狭缝是具有经过精密加

7、工的两个锐角的金属配置；这两种金属位于同一平面且相互平行的有效带宽。整体单色元分辨率与分光元件的分散速度相关，与狭缝宽度相关。也就是说，单色仪分辨率(有效带宽S)在S=DW中，d是线色散率的倒数，w是狭缝宽度单色仪色散率固定时，波长间隔随狭缝宽度的变化而变化，23、狭缝宽度选择原则的定性分析：选择窄狭缝宽度以提高分辨率，减少其他谱线的干扰，提高选择性。定量分析：选择宽狭缝宽度，以增加照射狭缝的亮度，提高分析的灵敏度，必须根据样品特性和分析要求确定狭缝宽度。最佳狭缝宽度通过条件优化确定。原子吸收光谱可以使用宽狭缝，因为与发射光谱分析相比，光谱线数较少。但是，如果背景较大，则可以相应地减小接缝宽度

8、。24，3，吸收池(Sample container、Cell、Cuvette)要求所有频谱分析(发射光谱除外)使用吸收池。试样的吸收罐是用光透明材料制成的。石英或熔融石英：紫外线可视区域3m；玻璃：可见光区域(350-2000n m)；透明塑料：可见光区域(350-2000n m)；盐窗(NaCl，NaBr确定):红外线区域。，25，4，光电转换器(Transducer)定义：光转换器是将光辐射转换为可测量电信号的设备。肉眼光电转换观测：量化检测(对光子的响应)热探测器(对热的响应)，26，27，28，29，30，31，说明：在单个硅片上，许多pn连接以一维线性排列，并被“排列”；每个pn接头或元素(element，64-4096)均对应于硅二极管探测器。硅片有集成电路，使每个pn连接对应于单独的光电转换器。置于分散机焦平面上的晶片利用不同波长的光形成电信号。实现多波长或多目标同时检测。PDA在灵敏度、线性范围和S/N方面不如光电倍增管(光电倍增管)。应用少。32，感温计是热电偶、热辐射计和热辐射计等。这些探测器主要用于红外和拉曼光谱，稍后相关章节将对其进行说明。33，原子光谱学是由原子外层或内层电子能级的变化而产生的，其表达是线光谱。这些分析方法包括原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱(AAS)、原子荧光光谱(AFS)和x射线荧光光谱(XFS)。分子光谱法由分子