光化学法实用教案

1、22:47:58二、光分析法仪器的基本(jbn)(jbn)单元1. 光源 依据方法不同，采用不同的光源：火焰、灯、激光(jgung)、电火花、电弧等；依据光源性质不同，分为： 连续光源：在较大范围提供(tgng)连续波长的光源，氢灯、氘灯、钨丝灯等； 线光源：提供(tgng)特定波长的光源，金属蒸气灯(汞灯、钠蒸气灯)、空心阴极灯、激光等；第1页/共20页第一页，共21页。22:47:592.2.单色器单色器 单色器：获得高光谱纯度辐射束的装置，而辐射束的波长可在很宽范围内任意改变； 主要部件：（1）进口狭缝；（2）准直装置(透镜或反射镜)：使辐射束成为平行光线； （3）色散装置(棱镜、光栅)

2、：使不同(b tn)波长的辐射以不同(b tn)的角度进行传播；第2页/共20页第二页，共21页。22:47:59 （4）聚焦透镜(tujng)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。第3页/共20页第三页，共21页。22:47:59棱镜(lngjng)(lngjng) 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(wi zhi)上成像，获得按波长展开的光谱； 棱镜的分辨(fnbin)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(fnbin)率来表征；第4

3、页/共20页第四页，共21页。22:47:59棱镜的特性(txng)(txng)与参数（1）色散率 角色散率：用d/d表示(biosh)，偏向角对波长的变化率；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能力越强，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(biosh)，两条相邻谱线在焦面上被分开的距离对波长的变化率； 倒线色散率：用d/dl 表示(biosh)，第5页/共20页第五页，共21页。22:47:59（2 2）分辨率 相邻两条谱线分开(fn ki)程度的度量：ddnbR： 两条相邻谱线的平均波长；：

4、两条谱线的波长差；b：棱镜(lngjng)的底边长度；n：棱镜(lngjng)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，棱镜(lngjng)分离后的光谱属于非均排光谱。第6页/共20页第六页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)(gungshn) 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(chxin)的位置，后者决定谱线强度分布；第7页/共20页第七页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)(gungshn)的特性 ABCDE表示平面(pngmin)光栅的一段； 光线L在AJF处同相，到达AK

5、I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(bchng)的整数倍时才能满足条件。第8页/共20页第八页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)(gungshn)的特性： 如果(rgu)： 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(chngsh)； 角规定取正值，

6、如果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。第9页/共20页第九页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)(gungshn)的特性： 将反射光栅(gungshn)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(gungshn)是由与光栅(gungshn)表面成角的小斜面构成(小阶梯光栅(gungshn)，闪耀光栅(gungshn)，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。第10页/共20页第十页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)(gungshn)

7、的参数： 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(tnggu)对光栅公式求导得到：cosdndd d/d为入射角对波长(bchng)的变化率，即光栅的角色散率。 当很小，且变化不大时，cos 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。第11页/共20页第十一页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)的线色散率dfndfnfddddlcos f 为会聚透镜(hu j tu jn)的焦距。 光栅的分辨能力根据Rakleigh准则来确定。

8、 等强度的两条谱线（I，II）中，一条（II）的衍射最大强度落在另一条的第一最小强度上时，两衍射图样中间(zhngjin)的光强约为中央最大的80%，在这种情况下，两谱线中央最大距离即是光学仪器能分辨的最小距离（可分离的最小波长间隔）；第12页/共20页第十二页，共21页。22:47:59光栅(gungshn)的分辨率R 光栅的分辨率R 等于光谱级次（n）与光栅刻痕条数(tio sh)（N）的乘积：NnR 光栅(gungshn)越宽、单位刻痕数越多、R 越大。 宽度50mm，N=1200条/mm， 一级光谱的分辨率： R=1501200=6104第13页/共20页第十三页，共21页。22:47

9、:59狭缝(xi fn)(xi fn) 单色器的进口狭缝起着单色器光学系统虚光源的作用。复合光经色散元件分开后，在出口曲面上形成(xngchng)相当于每条光谱线的像，即光谱。转动色散元件可使不同波长的光谱线依次通过。 分辨率大小不仅与色散元件的性能有关，也取决于成像的大小，因此希望采用较窄的进口狭缝。分辨率用来衡量单色器能分开波长的最小间隔的能力；最小间隔的大小用有效带宽表示： S = DWD为线色散率的倒数；W为狭缝宽度；第14页/共20页第十四页，共21页。22:47:59 在原子发射光谱分析中， 定性分析时，减小狭缝宽度，使相邻谱线的分辨率提高； 定量分析时，增大狭缝宽度，可使光强增加

10、。 狭缝两边(lingbin)的边缘应锐利且位于同一平面上；第15页/共20页第十五页，共21页。22:47:593.3.试样试样(sh yn)(sh yn)装置装置 光源与试样相互作用的场所（1）吸收池 紫外-可见分光光度法：石英比色皿 荧光分析(fnx)法： 红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成透明片（2）特殊装置 原子吸收分光光度法：雾化器中雾化，在火焰中，元素由离子态原子； 原子发射光谱分析(fnx)：试样喷入火焰； 详细内容在相关章节中介绍。第16页/共20页第十六页，共21页。22:47:59精品(jn pn)课件！第17页/共20页第十七页，共21页。22:47:59精品(jn

11、pn)课件！第18页/共20页第十八页，共21页。22:47:594. 4. 检测器检测器（1）光检测器 主要有以下几种： 硒光电池、光电二极管、光电倍增管、硅二极管阵列检测器、半导体检测器；（2）热检测器 主要有： 真空热电偶检测器：红外光谱仪中常用的一种； 热释电检测器：5. 信号、与数据处理系统 现代分析仪器多配有计算机完成数据采集、信号处理、数据分析、结果(ji gu)打印，工作站软件系统；第19页/共20页第十九页，共21页。22:47:59谢谢您的观看(gunkn)！第20页/共20页第二十页，共21页。NoImage内容(nirng)总结08:42:40。08:42:40。单色器：获得高光谱纯度辐射束的装置，而辐射束的波长可在