仪器分析——光谱分析法概论.doc

分析化学 仪器分析部分参考书目：分析化学第六版，李发美，2007，人民卫生出版社；分析化学下册，第五版，武汉大学编，2007，高等教育出版社；仪器分析教程第二版，叶宪曾、张新祥，2009，北京大学出版社。第9章 、光学分析法概论教学要求：了解光学分析法和光谱分析法的分类。熟悉电磁波谱的组成，光谱仪器的基本组成。掌握电磁辐射的性质、相关物理参数及物理参数间的关系，电磁辐射和物质的相互作用。知识点总结光学分析法（optical analysis）是基于物质发射的电磁辐射（electromagnetic radiation）或物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法。第1节 、电磁辐射及其与物质的相互作用1、 电磁辐射和电磁波谱光是一种电磁辐射（又称电磁波）是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光（量）子流，它具有波动性和微粒性。1、 波动性 光的波动性用波长波数和频率作为表征在真空中：=c/ =1/=/c式中c是光在真空中的传播速度，c=2.997925*1010cm/s。是在波的传播路线上具有相同振动相位的相邻两点之间的线性距离，常用nm作为单位。是每厘米长度中波的数目，单位cm-1。是每秒内的波动次数，单位Hz。2、 微粒性 光的微粒性用每个光子具有的能量E作为表征。E=h=hc/=hc式中h是普朗克常数，h=6.6262*10-34Js3、 电磁波谱2、 电磁辐射与物质的相互作用常见的电磁辐射与物质作用的术语：吸收 是原子、分子或离子吸收光子的能量（等于基态和激发态能量之差），从基态跃迁至激发态的过程。发射 是物质从激发态跃迁回至基态，并以光的形式释放出能量的过程。散射 光通过介质时会发生散射。散射中多数是光子与介质分子之间发生弹性碰撞所致，碰撞时没有能量交换，光频率不变，但光子的运动方向改变。拉曼散射 是光子与介质分子之间发生了非弹性碰撞，碰撞时光子不仅改变了运动方向，而且还有能量的交换，光频率发生变化。折射和反射 当光从介质1照射到与介质2的界面时，一部分光在界面上改变方向返回介质1，称为光的反射；另一部分光则改变方向，以一定的折射角度进入介质2，此现象称为光的折射。干涉 在一定条件下光波会相互作用，当其叠加式，将产生一个其强度视各波的相位而定的加强或减弱的合成波，称为干涉衍射 光波绕过障碍物或通过狭缝时，以约180的角度向外辐射，波前进的方向发生弯曲，此现象称为衍射。第2节 光学分析法的分类光谱法和非光谱法光谱 当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变化，所得的图谱光谱法 利用物质的光谱进行定性定量和结构分析的方法称为光谱分析法，简称光谱法非光谱法 是指那些不涉及物质内部能级的跃迁，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法光谱法的分类按物质能级跃迁的方向 吸收光谱 发射光谱按被测物质粒子的类型 原子光谱法 分子光谱法吸收光谱 物质吸收相应的辐射能而产生的光谱发射光谱 构成物质的原子、离子或分子受到辐射能、热能、电能或化学能的激发跃迁到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生的光谱分子光谱和原子光谱分子光谱原子光谱能级跃迁类型分子的电子、振动和转动能级跃迁气态原子或离子的外层电子能级跃迁光谱特点带状光谱线光谱用途分子的定性、定量和结构分析确定试样物质的元素组成和含量第3节 、光谱分析仪器仪器的组成一、 光源要求：足够的输出功率；较好的稳定性种类：连续光源分子吸收光谱 线光源 荧光、原子吸收、Raman光谱二、 分光系统分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定波长范围的谱带。分光系统又分为单色器和滤光片单色器组成：入射和出射狭缝、准直镜、色散元件1、色散元件棱镜与光栅棱镜光栅色散原理光的折射光的干涉和衍射所得光谱特点不均匀，长波区密，短波区疏均匀分辨率较低较高2、狭缝 狭缝的宽度影响分光的质量。过宽，单色光纯度下降，吸光度变值。过窄，光通量小，灵敏度下降适当狭缝宽度的选择原则：减小狭缝宽度，试样吸光度不再改变时