《光分析法导论》ppt课件

1、第二章第二章 光分析法导论光分析法导论一、光分析及其特点一、光分析及其特点optical analysis and its optical analysis and its feature feature 二、电磁辐射的根本性质二、电磁辐射的根本性质properties of properties of electromagnetic electromagnetic radiationradiation三、光分析法的分类三、光分析法的分类classification of classification of optical analysisoptical analysis四、各种光分析法简介四

2、、各种光分析法简介a brief introduction of a brief introduction of optical analysis optical analysis 五、光分析的进展五、光分析的进展development of optical development of optical analysisanalysis第一节第一节 光分析根底光分析根底an introduction to optical analysis fundamental of optical analysis 一、光分析法及其特点一、光分析法及其特点 optical analysis and its

3、optical analysis and its characteristicscharacteristics 光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及构造关系所建立起来的分析方法；射信号与物质组成及构造关系所建立起来的分析方法； 电磁辐射范围：射线无线电波一切范围；电磁辐射范围：射线无线电波一切范围； 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等； 光分析法在研讨物质组成、构造表征、外表分析等方面具有其他光分析法在研讨物质组成、构造表征

4、、外表分析等方面具有其他方法不可取代的位置；方法不可取代的位置；三个根本过程：三个根本过程：1 1能源提供能量；能源提供能量；2 2能量与被测物之间的相互作用；能量与被测物之间的相互作用；3 3产生信号。产生信号。 根本特点：根本特点：1 1一切光分析法均包含三个根本过程；一切光分析法均包含三个根本过程；2 2选择性丈量，不涉及混合物分别不同于色谱分析；选择性丈量，不涉及混合物分别不同于色谱分析；3 3涉及大量光学元器件。涉及大量光学元器件。二、电磁辐射的根本性质二、电磁辐射的根本性质 basic properties of electromagnetic basic properties o

5、f electromagnetic radiationradiation 电磁辐射电磁波：以接近光速真空中为光速传播的能量；电磁辐射电磁波：以接近光速真空中为光速传播的能量； c = =/ c = =/ E = h = h c / E = h = h c /c c：光速；：光速；：波长；：波长；：频率；：频率；：波数：波数 ；E E ：能量；：能量； h h：普朗克常数：普朗克常数 电磁辐射具有动摇性和微粒性；电磁辐射具有动摇性和微粒性；辐射能的特性：辐射能的特性： (1) (1) 吸收吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；级跃迁

6、到高能级； (2) (2) 发射发射 将吸收的能量以光的方式释放出；将吸收的能量以光的方式释放出； (3) (3) 散射散射 丁铎尔散射和分子散射；丁铎尔散射和分子散射； (4) (4) 折射折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同；折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) (5) 反射反射 (6) (6) 干涉干涉 干涉景象；干涉景象； (7) (7) 衍射衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的景象；光绕过物体而弯曲地向他后面传播的景象； (8) (8) 偏振偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。光。三、光分析分类三、光分析分类 type

7、of optical analysis type of optical analysis 光谱法光谱法基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进展分析的方法；射、吸收或散射的波长或强度进展分析的方法； 原子光谱、分子光谱、非光谱法原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱线性光谱：最常见的三种原子光谱线性光谱：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱AAS； 原子发射光谱原子发射光谱AES、原子荧光光谱、原子荧光光谱AFS； 基于原子内层电子跃迁的基于原子内层电子跃迁的

8、X射线荧光光谱射线荧光光谱XFS； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；基于原子核与射线作用的穆斯堡谱； 分子光谱带状光谱：分子光谱带状光谱： 基于分子中电子能级、振基于分子中电子能级、振-转能级跃迁；转能级跃迁； 紫外光谱法紫外光谱法UV； 红外光谱法红外光谱法IR； 分子荧光光谱法分子荧光光谱法MFS； 分子磷光光谱法分子磷光光谱法MPS； 核磁共振与顺磁共振波谱核磁共振与顺磁共振波谱N； 非光谱法：非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改动传播方向不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改动传播方向等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等；等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等； 光分析法光

9、谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光光光光谱谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱法法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子发射原子吸收原子荧光X射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光X射线荧光化学发光四、各种光分析法简介四、各种光分析法简介 a brief introduct

10、ion of optical a brief introduction of optical analysis analysis 1.原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进展定量分析原子的外层电子受激发射出特征光谱进展定量分析的方法。的方法。2.原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法 利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进展的定量分析方法。振线

11、吸收而进展的定量分析方法。3.原子荧光分析法原子荧光分析法 气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长一样或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进展定量分析的方法。 4.分子荧光分析法 某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，经过丈量荧光强度进展定量分析的方法。 6. X射线荧光分析法射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征发射出特征X射线射线 X射线荧光，测定其强度可进射线荧光，测定其强度可进展定量分

12、析。展定量分析。7. 化学发光分析法化学发光分析法 利用化学反响提供能量，使待测分子被激发，利用化学反响提供能量，使待测分子被激发，前往基态时发出一定波长的光，根据其强度与待测前往基态时发出一定波长的光，根据其强度与待测物浓度之间的线性关系进展定量分析的方法。物浓度之间的线性关系进展定量分析的方法。5. 分子磷光分析法分子磷光分析法 处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁前往基态发出磷光式进入第一三重激发态，再跃迁前往基态发出磷光。测定磷光强度进展定量分析的方法。测定磷光强度进展定量分析的方法。 利用溶液中分子吸收紫外和可见

13、光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进展化合物构造分析，根据最大吸收波长强度变化可进展定量分析。 9.红外吸收光谱分析法 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进展定量和有机化合物构造分析的方法。 10.核磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进展有机化合物构造分析 。 8. 紫外吸收光谱分析法紫外吸收光谱分析法11.顺磁共振波谱分析法顺磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波互作用而裂分为磁量子

14、数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进展构造分辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进展构造分析析 。 12.旋光法旋光法 溶液的旋光性与分子的非对称构造有亲密关系溶液的旋光性与分子的非对称构造有亲密关系，可利用旋光法研讨某些天然产物及配合物的立体化，可利用旋光法研讨某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量。学问题，旋光计测定糖的含量。 13.衍射法衍射法 X射线衍射：研讨晶体构造，不同晶体具有不同射线衍射：研讨晶体构造，不同晶体具有不同衍射图。衍射图。 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的根底，电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的根底，研讨物质的内部组织构造。

15、研讨物质的内部组织构造。五、光分析方法的进展五、光分析方法的进展 development of optical analysis development of optical analysis 1. 采用新光源，提高灵敏度采用新光源，提高灵敏度 级联光源：电感耦合等离子体级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电；激光辉光放电；激光蒸发蒸发-微波等离子体微波等离子体 2. 联用技术联用技术 电感耦合高频等离子体电感耦合高频等离子体ICP质谱质谱 激光质谱：灵敏度达激光质谱：灵敏度达10-20 g 3. 新资料新资料 光导纤维传导，损耗少；抗干扰才干强；光导纤维传导，损耗少；抗干扰才干强； 4. 交叉

16、交叉 电致发光分析；光导纤维电化学传感器电致发光分析；光导纤维电化学传感器 5. 检测器的开展检测器的开展 电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围宽、多道电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围宽、多道同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管；同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管； 光二极激光器替代空心阴极灯，使原子吸收可进展多元素同时测定；光二极激光器替代空心阴极灯，使原子吸收可进展多元素同时测定；三种光分析三种光分析法丈量过程法丈量过程表示图表示图 第二章 光分析导论 一、原子光谱一、原子光谱atom spectrum二、分子光谱二、分子光谱 molecular

17、spectrum 第二节 原子光谱与分子光谱an introduction to optical analysis atom spectrum and molecular spectrum 一、 原子光谱1.光谱项符号光谱项符号 原子外层有一个电子时，其能级可由四个原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决议：量子数决议： 主量子数主量子数 n；角量子数；角量子数 l；磁量子数；磁量子数 m；自旋量子数自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动形状用总原子外层有多个电子时，其运动形状用总角量子数角量子数L；总自旋量子数；总自旋量子数S；内量子数；内量子数J 描描画；画； 为了描画原子中电

18、子的运动规律，Schrdinger提出了一种动摇方程，如今我们称为Schrdinger方程。这个偏微分方程的数学解很多，但从物理意义看，这些数学解不一定都是合理的。为了得到原子中电子运动形状合理的解，必需援用只能取某些整数值的三个参数，称它们为量子数下面第四个也是，但不是从Schrdinger方程求出的。 1主量子数n n一样的电子为一个电子层，电子近乎在同样的空间范围内运动，故称主量子数。当n=1,2,3,4,5,6,7 电子层符号分别为K,L,M,N,O,P,Q。当主量子数增大，电子出现离核的平均间隔也相应增大，电子的能量添加。例如氢原子中电子的能量完全由主量子数n决议：E=-13.6(e

19、V)/n2 2角量子数l 角量子数l确定原子轨道的外形并在多电子原子中和主量子数一同决议电子的能级。电子绕核运动，不仅具有一定的能量，而且也有一定的角动量M，它的大小同原子轨道的外形有亲密关系。例如M=0时，即l=0时阐明原子中电子运动情况同角度无关，即原子轨道的轨道是球形对称的；如l=1时，其原子轨道呈哑铃形分布；如l=2时，那么呈花瓣形分布。 对于给定的n值，量子力学证明l只能取小于n的正整数：l=0,1,2,3(n-1) 3磁量子数磁量子数m 磁量子数磁量子数m决议原子轨道在空间的取向。决议原子轨道在空间的取向。某种外形的原子轨道，可以在空间取不同方向某种外形的原子轨道，可以在空间取不同

20、方向的伸展方向，从而得到几个空间取向不同的原的伸展方向，从而得到几个空间取向不同的原子轨道。这是根据线状光谱在磁场中还能发生子轨道。这是根据线状光谱在磁场中还能发生分裂，显示出微小的能量差别的景象得出的结分裂，显示出微小的能量差别的景象得出的结果。果。 磁量子数可以取值：磁量子数可以取值：m=0,+/-1,+/-2+/-l 4自旋量子数自旋量子数ms 直接从直接从Schrdinger方程得不到第四个量子方程得不到第四个量子数数自旋量子数自旋量子数ms，它是根据后来的实际和，它是根据后来的实际和实验要求引入的。精细察看强磁场存在下的原实验要求引入的。精细察看强磁场存在下的原子光谱，发现大多数谱线

21、其实由靠得很近的两子光谱，发现大多数谱线其实由靠得很近的两条谱线组成。这是由于电子在核外运动，还可条谱线组成。这是由于电子在核外运动，还可以取数值一样，方向相反的两种运动形状，通以取数值一样，方向相反的两种运动形状，通常用常用和和表示。表示。 总角量子数总角量子数 L= l 外层价电子角量子数的矢量和，外层价电子角量子数的矢量和，(2 L +1)个个 L=| l 1+ l2 | ， | l 1+ l2 -1|，| l 1 - l2 | 分别用分别用S，P，D，F ，表示，表示: L=0，1，2，3， 例：碳原子，基态的电子层构造例：碳原子，基态的电子层构造(1s)2(2s)2(2p)2， 两个

22、外层两个外层2p电子：电子： l 1+ l2 =1； L=2，1，0； S =0 ， 1 总自旋量子数总自旋量子数 ： S = s ；外层价电子自旋量子数的矢量和，；外层价电子自旋量子数的矢量和， (2 S +1)个个 S =0 ， 1， 2， S 或或 = 0 ， 1/2，3/2 ， S 例：碳原子，基态的电子层构造例：碳原子，基态的电子层构造(1s)2(2s) 2(2p) 2 ， 两个外层两个外层2p电子：电子： S =0 ， 1 ； 3个不同值；个不同值； L与与S之间存在相互作用；可裂分产生之间存在相互作用；可裂分产生(2 S +1)个能级；个能级； 这就是原子光谱产生光谱多重线的缘由

23、，用这就是原子光谱产生光谱多重线的缘由，用 M 表示，称为谱线的多表示，称为谱线的多重性；重性；例：钠原子，一个外层电子，例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此：；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线；双重线； 碱土金属：两个外层电子，碱土金属：两个外层电子， 自旋方向一样时，自旋方向一样时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线；三重线； 自旋方向相反时，自旋方向相反时， S =1/2 1/2 =0， M = 1；单重线；单重线；内量子数内量子数 ： 内量子数内量子数J取决于总角量子数取决于总角量子数L和总自旋量子数和总自旋量子数S的矢量和：的矢量和： J

24、 = (L + S)， (L + S 1)， (L S) 假设假设 L S ； 其数值共其数值共(2 S +1)个；个； 假设假设 L S ； 其数值共其数值共(2 L +1)个；个； 例：例：L=2，S=1，那么，那么 J 有三个值，有三个值，J = 3，2，1； L=0，S=1/2；那么；那么 J 仅有一个值仅有一个值 1/2； J 值称光谱支项；值称光谱支项；原子的能级通常用光谱项符号表示：原子的能级通常用光谱项符号表示：nMLJ n：主量子数；：主量子数；M：谱线多重性符号；：谱线多重性符号； L：总角量子数；：总角量子数； J ：内量子数：内量子数 钠原子的光谱项符号钠原子的光谱项符

25、号 32S1/2； 表示钠原子的电子处于表示钠原子的电子处于n=3，M =2(S = 1/2)，L =0， J = 1/2 的能级形状基态能级；的能级形状基态能级；电子能级跃迁的选择定那么电子能级跃迁的选择定那么 一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的，可用一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的，可用两个光谱项符号表示着种跃迁或跃迁谱线：两个光谱项符号表示着种跃迁或跃迁谱线： 例例 钠原子的双重线钠原子的双重线 Na 5889.96 ; 32S1/ 2 32P3/ 2； Na 5895.93 ; 32S1/ 2 32P1/ 2；电子能级跃迁的选择定那么电子能级跃迁的选择

26、定那么 根据量子力学原理，电子的跃迁不能在恣意两个能级之根据量子力学原理，电子的跃迁不能在恣意两个能级之间进展；必需遵照一定的间进展；必需遵照一定的“选择定那么：选择定那么：1主量子数的变化主量子数的变化 n为整数，包括零；为整数，包括零；2总角量子数的变化总角量子数的变化L = 1；3内量子数的变化内量子数的变化J =0， 1；但是当；但是当J =0时，时， J =0的的跃迁被禁阻；跃迁被禁阻；4总自旋量子数的变化总自旋量子数的变化S =0 ，即不同多重性形状之间的，即不同多重性形状之间的跃迁被禁阻；跃迁被禁阻；2. 能级图 元素的光谱线系常用能级图来元素的光谱线系常用能级图来表示。最上面的

27、是光谱项符号；最表示。最上面的是光谱项符号；最下面的横线表示基态；上面的表示下面的横线表示基态；上面的表示激发态；激发态；可以产生的跃迁用线衔接；可以产生的跃迁用线衔接； 线系：由各种高能级跃迁到同线系：由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线；一低能级时发射的一系列光谱线；3. 共振线 元素由基态到第一激发态的元素由基态到第一激发态的跃迁最易发生，需求的能量最低，跃迁最易发生，需求的能量最低，产生的谱线也最强，该谱线称为共产生的谱线也最强，该谱线称为共振线振线 ，也称为该元素的特征谱线，也称为该元素的特征谱线； 二、 分子光谱原子光谱为线状光谱，原子光谱为线状光谱，分子光谱为带状光谱

28、；分子光谱为带状光谱；为什么分子光谱为带状光谱？为什么分子光谱为带状光谱？原子光谱图原子光谱图分子光谱图分子光谱图1.分子中的能量分子中的能量E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei分子中原子的核能：分子中原子的核能： En分子的平移能：分子的平移能：Et电子运动能：电子运动能： Ee原子间相对振动能：原子间相对振动能： Ev分子转动能：分子转动能： Er基团间的内旋能：基团间的内旋能： Ei在普通化学反响中，在普通化学反响中， En不变；不变； Et 、 Ei较小；较小； E=Ee+ Ev + Er 分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率：分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率： =Ee

29、 / h + Ev / h + Er / h 2.双原子分子能级图双原子分子能级图 分子中价电子位于自旋成分子中价电子位于自旋成对的单重基态对的单重基态S0分子轨道上分子轨道上，当电子被激发到高能级上，当电子被激发到高能级上时，假设激发态与基态中的时，假设激发态与基态中的电子自旋方向相反，称为单电子自旋方向相反，称为单重激发态，以重激发态，以S1 、 S2 、表示；反之，称为三重表示；反之，称为三重激发态，以激发态，以T1 、 T2 、表示；表示； 单重态分子具有抗磁性；单重态分子具有抗磁性； 三重态分子具有顺磁性；三重态分子具有顺磁性； 跃迁至单重激发态的几率跃迁至单重激发态的几率大，寿命长

30、；大，寿命长；3.跃迁类型与分子光谱跃迁类型与分子光谱 分子光谱复杂，电子跃迁时带有振动和转动能级跃迁；分子光谱复杂，电子跃迁时带有振动和转动能级跃迁； 分子的紫外分子的紫外- -可见吸收光谱是由纯电子跃迁引起的，故可见吸收光谱是由纯电子跃迁引起的，故又称电子光谱，谱带比较宽；又称电子光谱，谱带比较宽； 分子的红外吸收光谱是由于分子中基团的振动和转动能分子的红外吸收光谱是由于分子中基团的振动和转动能级跃迁引起的，故也称振转光谱；级跃迁引起的，故也称振转光谱； 分子的荧光光谱是在紫外或可见光照射下，电子跃迁至分子的荧光光谱是在紫外或可见光照射下，电子跃迁至单重激发态，并以无辐射弛豫方式回到第一单

31、重激发态的最单重激发态，并以无辐射弛豫方式回到第一单重激发态的最低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出的低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出的光；光； 分子的磷光是指处于第一最低单重激发态的分子以无辐分子的磷光是指处于第一最低单重激发态的分子以无辐射弛豫方式回到第一最低三重激发态，再跃迁回到基态所发射弛豫方式回到第一最低三重激发态，再跃迁回到基态所发出的光；出的光；第四节第四节 光谱法仪器与光光谱法仪器与光学器件学器件一、光谱法仪器的根本流程一、光谱法仪器的根本流程general process of general process of spectrometrysp

32、ectrometry二、光谱仪器的根本器件二、光谱仪器的根本器件main parts of spectrometry main parts of spectrometry 第二章第二章 光分析导论光分析导论 an introduction to optical analysis instruments for spectro-metry and optical parts一、光分析法仪器的根本流程一、光分析法仪器的根本流程 general process of spectrometry general process of spectrometry 光谱仪器通常包括五个根本单元：光源；单色器；

33、样品；检测器；显示与数据处置；二、光分析法仪器的根本单元二、光分析法仪器的根本单元 main parts of spectrometry main parts of spectrometry 1. 光源光源 根据方法不同，采用不同的光源：火焰、根据方法不同，采用不同的光源：火焰、灯、激光、电火花、电弧等；根据光源性质不灯、激光、电火花、电弧等；根据光源性质不同，分为：同，分为： 延续光源：在较大范围提延续光源：在较大范围提供延续波长的光源，氢灯、氘供延续波长的光源，氢灯、氘灯、钨丝灯等；灯、钨丝灯等； 线光源：提供特定波长的光线光源：提供特定波长的光源，金属蒸气灯源，金属蒸气灯( (汞灯、钠蒸

34、气汞灯、钠蒸气灯灯) )、空心阴极灯、激光等；、空心阴极灯、激光等；2.单色器单色器 单色器：获得高光谱纯度辐射束的安装，而辐射束的波单色器：获得高光谱纯度辐射束的安装，而辐射束的波长可在很宽范围内恣意改动；长可在很宽范围内恣意改动； 主要部件：主要部件：1 1进口狭缝；进口狭缝；2 2准直安装准直安装( (透镜或反射镜透镜或反射镜) )：使辐射束成为平行光线：使辐射束成为平行光线； 3 3色散安装色散安装( (棱镜、光栅棱镜、光栅) )：使不同波长的辐射以不同：使不同波长的辐射以不同的角度进展传播；的角度进展传播； 4聚焦透镜或凹面反射镜，使每个单色光束在单色器的出口曲面上成像。棱镜棱镜 棱

35、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陈列成为单色光；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； 棱镜的分辨才干取决于棱镜的几何尺寸和资料； 棱镜的光学特性可用色散率和分辨率来表征；棱镜的特性与参数棱镜的特性与参数1 1色散率色散率 角色散率：用角色散率：用d/dd/d表示，偏向角表示，偏向角对波长的变化率对波长的变化率；dd2sin12sin2dd22nn 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才干越强，但顶角越大，反射损失也增大，通常为60度角； 线色散率：用dl /d表示，两条相邻谱线

36、在焦面上被分开的间隔对波长的变化率； 倒线色散率：用d/dl 表示，2 2分辨率分辨率 相邻两条谱线分开程度的度量：ddnbR： 两条相邻谱线的平均波长；：两条谱线的波长差；b：棱镜的底边长度；n：棱镜介质资料的折射率。 分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波的分辨率小，棱镜分别后的光谱属于非均排光谱。光栅光栅 透射光栅，反射光栅；透射光栅，反射光栅； 光栅光谱的产生是多狭缝干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涉与单狭缝衍射共同作用的结果，前者决议光谱出现的位置，后，前者决议光谱出现的位置，后者决议谱线强度分布；者决议谱线强度分布；光栅的特性光栅的特性 ABCDE表示平面光栅

37、的一段； 光线L在AJF处同相，到达AKI平面，光线L2M2要比光线L1M1多经过JCK这段间隔。FEI=2JCK，其后各缝隙的光程差将以等差级数添加，3JCK 、4JCK等。 当光线M1、M2、M3到达焦点时，假设他们沿平面波阵面AKI同相位，他们就会产生一个亮堂的光源相，只需JCK是光线波长的整数倍时才干满足条件。光栅的特性：光栅的特性： 假设： d =AC=CE JC+CK=d (sin+sin)=n 即光栅公式：d (sin+sin)=n 、分别为入射角和反射角；整数n为光谱级次； d为光栅常数； 角规定取正值，假设角与角在光栅法线同侧， 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。光栅的特性：光栅的特性： 将反射光栅的线槽加工成适当外形能使有效强度集中在特定的衍射角