第2章仪分光导学

1、1第二章第二章 光学分析法引论光学分析法引论(An Introduction to Optical Analysis)(An Introduction to Optical Analysis)2 34 5 M M* *M+M+hvhv 6 7 8 9 10 M M + + hv Mhv M* *11 12 频率为频率为0 0 的单色光照射到透明物质上，光的传播方向发的单色光照射到透明物质上，光的传播方向发生了改变，物质分子会发生散射现象。生了改变，物质分子会发生散射现象。 光与物质分子相互作用形成的光散射可分为两种：光与物质分子相互作用形成的光散射可分为两种： 光子与物质分子没有能量交换，仅改

2、变了光子与物质分子没有能量交换，仅改变了光子的运动方向。也称为瑞利散射。光子的运动方向。也称为瑞利散射。 光子与物质分子发生了能量交换，即不光子与物质分子发生了能量交换，即不仅光子的运动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称为拉仅光子的运动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称为拉曼散射。曼散射。 拉曼位移的大小与分子的振动和转动的能级有关，利用拉拉曼位移的大小与分子的振动和转动的能级有关，利用拉曼位移研究物质结构的方法称为拉曼光谱法。曼位移研究物质结构的方法称为拉曼光谱法。132 2、电磁辐射的性质、电磁辐射的性质 电磁辐射是一种以极大的速度（在真空中为电磁辐射是一种以极大的速度（在真空中为

3、2.997922.9979210101010cmscms-1 -1）通过空间，而不需要以任何）通过空间，而不需要以任何物质作为传播媒介的能量形式（物质作为传播媒介的能量形式（）。它包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫）。它包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光以及外光以及X-X-射线和射线和-射线等。射线等。 电磁辐射具有波动性和微粒性电磁辐射具有波动性和微粒性- -称为电磁辐射的二称为电磁辐射的二象性。象性。142 2、电磁辐射的性质、电磁辐射的性质 152 2、电磁辐射的性质、电磁辐射的性质 1 162 2、电磁辐射的性质、电磁辐射的性质 /hchvE 17 AANvhchvNE11

4、231034)96.11()10022. 610998. 210626. 6(molJvmolJvE182 2、电磁辐射的性质、电磁辐射的性质 193 3、光谱法仪器、光谱法仪器 203 3、光谱法仪器、光谱法仪器 213 3、光谱法仪器、光谱法仪器 223 3、光谱法仪器、光谱法仪器 233 3、光谱法仪器、光谱法仪器 243 3、光谱法仪器、光谱法仪器 25 261. 1. 棱棱 镜镜 27 28ddnndd2sin12sin222 两条波长为两条波长为1 1和和2 2的光线的的光线的 折射折射率之差率之差n n为为1 1和和2 2波长波长的光线的折射率的光线的折射率的平均值的平均值棱镜材

5、料的棱镜材料的色散率色散率29 30 ddnndd2sin12sin222 31 ddnndd2sin12sin222 32 R 33ddnbRddnmbR34 1200线/mm闪耀光栅SPM图片35 当频率相同、振动方向相同、周相相等或周当频率相同、振动方向相同、周相相等或周相差保持恒定的波源所发射的相干波互相叠加时，相差保持恒定的波源所发射的相干波互相叠加时，会产生波的干涉现象。会产生波的干涉现象。 通过干涉现象，可以得到明暗相间的条纹。当通过干涉现象，可以得到明暗相间的条纹。当两列波相互加强时可得到明亮的条纹；当两列波两列波相互加强时可得到明亮的条纹；当两列波互相抵消是则得到暗条纹。这些

6、明暗条纹称为干互相抵消是则得到暗条纹。这些明暗条纹称为干涉条纹。涉条纹。 36 光栅法线入射光束衍射光束d平面反射光栅的衍射37 平面反射光栅的衍射光栅法线入射光束衍射光束d 当当n n不等于零时，不等于零时，衍射角衍射角 随波长而异，随波长而异，即不同波长的辐射经即不同波长的辐射经光栅反射后将分散在光栅反射后将分散在不同空间位置上，不同空间位置上，这这就是光栅进行分光的就是光栅进行分光的依据。依据。38d d /d/d =n/ =n/d dcoscos 39 nNR /40 闪耀特性，是将光栅刻痕刻成一定的形状闪耀特性，是将光栅刻痕刻成一定的形状( (通常是三角形的槽线通常是三角形的槽线)

7、)，使衍射的能量集中到，使衍射的能量集中到某个衍射角附近。这种现象称为闪耀，辐射能某个衍射角附近。这种现象称为闪耀，辐射能量最大的波长称为闪耀波长。量最大的波长称为闪耀波长。 当当时，在衍射角时，在衍射角的方向上可的方向上可得到最大的相对光强，得到最大的相对光强，角称为闪耀角。质量角称为闪耀角。质量优良的光栅可以将约优良的光栅可以将约8080的辐射能量集中到所的辐射能量集中到所需要的波长范围内。需要的波长范围内。 41IRIS Advantage 中阶梯光栅分光系统（实物图）中阶梯光栅分光系统（实物图）423 3、光谱法仪器、光谱法仪器 主要是硒光电池，其敏感光区为主要是硒光电池，其敏感光区为

8、300300800nm800nm，其中以，其中以500500600nm600nm最为灵敏，其特点是产生不必经放大就可直接推动微最为灵敏，其特点是产生不必经放大就可直接推动微安表或检流计的光电流。但由于它容易出现安表或检流计的光电流。但由于它容易出现“疲劳效应疲劳效应”、寿命、寿命较短而只能用于低档的分光光度计中。较短而只能用于低档的分光光度计中。43光电管在紫外可见分光光度计上应用很广泛。光电管在紫外可见分光光度计上应用很广泛。它以一弯成半圆柱且内表面涂上一层光敏材料的镍片它以一弯成半圆柱且内表面涂上一层光敏材料的镍片作为阴极，而置于圆柱形中心的一金属丝作为阳极，作为阴极，而置于圆柱形中心的一金属丝作为阳极，密封于高真空的玻璃或石英中构成的密封于高真空的玻璃或石英中构成的.真空光电二极管44 光电倍增管实际上是一种加上多级倍增电极光电倍增管实际上是一种加上多级倍增电极的光电管，其结构如下图所示。的光电管，其结构如下图所示。45原理自己原理自己463 3、光谱法仪器、光谱法仪器 由检测器将光信号转换成电信号后，可用由检测器将光信号转换成电信号后，可用检流计、微安计数字显示器等显示和记录