医药卫生10-光学分析法导论课件

仪器分析(instrumentalanalysis)2022/12/221仪器分析2022/12/161光学分析法导论2022/12/2222022/12/162光学分析法（opticalanalysis）：依据物质与电磁辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的变化而建立的分析方法。

2022/12/223光学分析法（opticalanalysis）：§1电磁辐射的性质电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传播能量的电磁波(光)。电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱范围。2022/12/224§1电磁辐射的性质电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传1.1波动性和微粒性电磁辐射具有波粒二象性，即波动性和微粒性。波动性：光的折射、衍射、偏振和干涉等；微粒性：光电效应。2022/12/2251.1波动性和微粒性电磁辐射每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及波长(λ)之间的关系为:

EL=hυ=hc/λ=hcσ

h为普朗克常数，其值6.626×10-34J·s；c为光速，其值约为3×1010cm/s；σ为波数，其单位为cm-1；λ为波长，其单位为nm。波长越短，光子的能量越大。2022/12/226每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及波长(λ)之1.2电磁波谱(electromagneticspectrum)

电磁波按照波长或频率顺序排列所绘成的图表，称为电磁波谱。2022/12/2271.2电磁波电磁波谱辐射类型波长范围光谱类型跃迁类型γ射线0.005～0.14nmγ射线光谱核能级X射线0.01～10nmX射线光谱内层电子能级远紫外光近紫外光可见光近红外光中红外光远红外光微波无线电波10～200nm200～400nm400～760nm0.76～2.5μm2.5～50μm50～1000μm0.1～100cm1～1000m真空紫外光谱紫外光谱可见光谱红外光谱红外光谱红外光谱微波波谱核磁共振波谱内层电子能级原子及分子的价电子或成键电子能级原子及分子的价电子或成键电子能级分子振动能级分子振动能级和转动能级分子转动能级分子转动能级和电子自旋能级磁场诱导核自旋能级2022/12/228电磁波谱辐射类型波长范围光谱类型跃迁类型γ射线0.00§2光与物质的作用光与物质相互作用的方式有吸收、发射、散射、反射、折射、干涉、衍射、偏振等。2022/12/229§2光与物质的作用光与物质相互作用的方式有吸收3.1非光谱法§3光学分析法的分类非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。2022/12/22103.1非光谱法§3光学分析法的分类非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。2022/12/2211非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传3.2光谱法光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收光谱的波长和强度进行分析的方法。2022/12/22123.2光谱法光谱法是基于物质与辐射能双原子分子的能级跃迁2022/12/2213双原子分子的能级跃迁2022/物质对辐射能的吸收和发射是不连续的，量子化的。当物质内的分子或原子发生能级跃迁时，若以辐射能的形式传递能量，则辐射能EL一定等于物质的能级变化E

。即：EL=EE：不同能级间能量差EL=h=hc/=hc=E2022/12/2214物质对辐射能的吸收和发射是不连续的，量子化的。当物质例如：某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969×10-19J，求其波长为多少纳米？其波长数为多少？解：根据2022/12/2215例如：某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969×10-19J一、吸收光谱法吸收：当辐射能通过某些吸光物质时，物质的原子或分子吸收与其能级跃迁相应的能量由低能态或基态跃迁至较高的能态的过程。2022/12/2216一、吸收光谱法吸收：2022/12/16162.吸收光谱：物质对辐射能的选择性吸收而得到的光谱。3.吸收光谱法：利用吸收光谱对物质定性、定量及结构分析的方法。2022/12/22172.吸收光谱：3.吸收光谱法：2022/12/16174.常用的吸收光谱法：A.紫外-可见分光光度法利用溶液中的分子或离子在紫外和可见光区产生外层电子能级跃迁所形成的吸收光谱，可用于定性和定量测定。2022/12/22184.常用的吸收光谱法：2022/12/1618B.原子吸收光谱法利用待测元素气态基态原子对共振线的吸收进行定量测定的方法。其吸收机理是原子的外层电子能级跃迁，波长在紫外、可见和近红外区。2022/12/2219B.原子吸收光谱法2022/12/1619C.红外光谱法利用分子在红外区的振动-转动吸收光谱来测定物质的成分和结构。2022/12/2220C.红外光谱法2022/12/16205.

朗伯-比尔定律设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透射光强度为It，反射光强度为Ir，则I0=Ia+

It+Ir由于测定条件下反射光强度基本相同，其影响可相互抵消，上式可简化为：

I0=Ia+

It2022/12/22215.朗伯-比尔定律设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透光度：透光度为透过光的强度It与入射光强度I0之比，用T表示。即T=It/I0

吸光度：为透光度倒数的对数，用A表示。即A=lg1/T=lgI0/It2022/12/2222透光度：吸光度：2022/12/1622朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的均匀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，总吸光度等于吸收介质内各吸光物质吸光度之和。

A=kcbA=A1+A2+A3+……

κ为比例常数(与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关),c为吸光物质浓度，b为透光液层厚度。

2022/12/2223朗伯-比尔定律：当b以cm，c以g/L为单位，κ称为吸光系数，用a表示。A=acba的单位为L/g.cm；当b以cm，c以mol/L为单位，κ称为摩尔吸光系数，用ε表示。

A=εcb

ε的单位为L/molcm。2022/12/2224当b以cm，c以g/L为单位，κ称为吸光系数，用二.

发射光谱法物质在辐射能的作用下，其由低能态跃迁至高能态，再由高能态跃迁回低能态，此时能量若以光的形式放出，该过程称为发射。而产生的光谱称为发射光谱。利用发射光谱分析物质的方法，称为发射光谱法

。2022/12/2225二.发射光谱法物质在辐射能的作用下荧光光谱：某些物质的分子或原子在辐射能的作用下跃迁至激发态，部分分子或原子与其它粒子碰撞，把激发能转变为热能消耗掉；其余的分子或原子以热和光的形式散发出这部分能量而回到基态，由此产生的光谱称为荧光光谱。

2022/12/2226荧光光谱：2022/12/1626§4光谱分析的分类

依据物质对不同波谱区辐射能的吸收或发射，可建立不同的光谱分析方法。2022/12/2227§4光谱分析的分类依据物质对不同波谱区辐射光谱法的分类

方法分类被测物理性质

发射光谱分析、火焰光度分析辐射的发射

分子发光分析法、放射分析法

紫外-可见分光光度法辐射的吸收

原子吸收分光光度法

红外光谱法、核磁共振波谱法比浊法、拉曼光谱法辐射的散射折射法、干涉法辐射的折射

X-射线衍射法、电子衍射法辐射的衍射偏振法辐射的旋转

2022/12/2228光谱法的分类2022/12/162

§5

光谱法仪器

用来研究吸收、发射的电磁辐射的强度和波长的关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。光谱仪一般包括：光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件。

2022/12/2229§5光谱法仪器用来研究吸收吸收光谱仪光源单色器样品检测器读出器件原子化器单色器光电倍增管样品空心阴极灯读出器件2022/12/2230吸收光谱仪光源单色器样品检测器读出器件原子化器单色器光电发射光谱仪光源样品单色器检测器读出器件2022/12/2231发射光谱仪光源样品单色器检测器读出器件2022/12荧光光谱仪光源第一单色器样品第二单色器检测器记录放大系统2022/12/2232荧光光谱仪光源第一单色器样品第二单色器检测器记录放大系统2一、光源

光谱分析中，光源必须具有足够的输出功率和稳定性。光源辐射功率的波动与电源功率的变化成指数关系，需用稳压电源以保证稳定；用参比光束的方法来减少光源输出对测定所产生的影响。

2022/12/2233一、光源光谱分析中，光源必须具有足够的输出功率1.连续光源连续光源是指在很大的波长范围内能发射强度平稳的具有连续光谱的光源。2022/12/22341.连续光源2022/12/1634（1）紫外光源

紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。它们产生的连续光谱范围为160-375nm。氘灯的光谱强度比氢灯大3~5倍，寿命也比氢灯长。2022/12/2235（1）紫外光源氘灯的光谱强度比氢灯大3~5倍（2）可见光源可见光区最常见的光源是钨丝灯，光谱波长范围为320-2500nm。

氙灯也用作可见光源，它发射的连续光谱分布在250-700nm。2022/12/2236（2）可见光源2022/12/1636（3）红外光源常用的红外光源是奈斯特灯、硅碳棒，光强最大的区域在6000~5000cm-1。2022/12/2237（3）红外光源2022/12/16372.线光源（1）金属蒸气灯常见的是汞灯和钠蒸气灯。汞灯产生的线光谱的波长范围为254-734nm，钠灯主要是589.0nm和589.6nm处的一对谱线。2022/12/22382.线光源2022/12/1638（2）空心阴极灯主要用于原子吸收光谱中，能提供许多元素的特征光谱。2022/12/2239（2）空心阴极灯2022/12/16393.激光光源激光的单色性好，强度高，方向性强。在拉曼光谱、荧光光谱、发射光谱、傅里叶变换红外光谱等分析方法中起重要作用。2022/12/22403.激光光源2022/12/1640二、单色器单色器的作用：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。单色器的组成：入射狭缝、出射狭缝、准直镜以及色散元件（棱镜或光栅）。2022/12/2241二、单色器单色器的作用：将复合光分解成单色光或有一定宽度2022/12/22422022/12/16421.棱镜

作用：把复合光分解为单色光。

原理：不同波长的光在同一介质中具有不同的折射率。2022/12/22432022/12/1643

常用的棱镜：考纽（Cornu）棱镜：顶角为60，由2个30棱镜（分别为左旋和右旋石英）组成。立特鲁（Littrow）棱镜：为30，纵轴表面镀铝或银。2022/12/2244常用的棱镜：2022/12/1644

对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及紫外光谱域：n=A+B/2+C/4式中n为折射率，为波长，A、B、C为常数。

波长越长，折射率愈小，一束不同波长的光就会因折射率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。色散能力常以色散率和分辨率表示。2022/12/2245对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及（1）色散率（角色散率、线色散率和倒线色散率）色散率越大，波长相差很小的两条谱线分得越开。2022/12/2246（1）色散率（角色散率、线色散率和倒线色散率）2022/12（2）分辨率

分辨率大，色散能力大。2022/12/2247（2）分辨率分辨率大，色散能力大。2022/N=A+B/λ2+C/λ4+……非线性色散2022/12/2248N=A+B/λ2+C/λ4+……非线性色散2022/12.光栅光栅分为透射光栅和反射光栅，常用的是反射光栅。反射光栅又可分为平面反射光栅和凹面反射光栅。

光栅的色散能力也用色散率和分辨率来表示。其不随波长而变，线性色散。2022/12/22492.光栅光栅的色散能力也用色散率和分辨率来表示。其线性色散2022/12/2250线2022/12/16503.狭缝

狭缝是由两片经过精密加工，且具有锐利边缘的金属片组成，其两边必须保持互相平行，并且处于同一平面上。

2022/12/22513.狭缝狭缝是由两片经过精密加工定量分析：常采用较宽的狭缝，以得到较大的光强。定性分析：常采用较小的狭缝，以得到较高的分辨率。原则：不引起吸光度减少的情况下，采用尽可能大的狭缝宽度。2022/12/2252定量分析：常采用较宽的狭缝，以得到较大的光强。2022/12

单色器的分辨能力表示能分开最小波长间隔的能力。用有效带宽S表示S=DW式中，D为线色散率倒数，W为狭缝宽度。2022/12/2253单色器的分辨能力表示能分开最小波长间隔的能力。三、吸收池

吸收池由透明的材料制成。在紫外光区工作时，采用石英材料；

可见光区，则用硅酸盐玻璃；

红外光区，则可根据不同的波长范围选用不同材料的晶体制成吸收池的窗口。2022/12/2254三、吸收池吸收池由透明的材料制成。2022/12四、检测器

检测器分为：对光子有响应的光检测器；对热产生响应的热检测器。光检测器有光电池、光电管、光电倍增管、半导体等。热检测器是吸收辐射并根据吸收引起的热效应来测量入射辐射的强度，包括真空热电偶、热电检测器、热电偶等。2022/12/2255四、检测器检测器分为：对光子有响应的光电倍增管2022/12/2256光电倍增管2022/12/1656五、读出装置

由检测器将光信号转换成电信号后，通过模数转换器送计算机处理或用记录仪、数字显示器、显示屏等显示和记录结果。2022/12/2257五、读出装置由检测器将光信号转换成电信号后，光学分析法导论复习2022/12/2258光学分析法导论2022/12/1658§1电磁辐射的性质电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传播能量的电磁波。电磁辐射具有波粒二象性，即波动性和微粒性。2022/12/2259§1电磁辐射的性质电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及波长(λ)之间的关系为:

EL=hυ=hc/λ=hcσ

波长越短，光子的能量越大。2022/12/2260每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及波长(λ)之§3光学分析法的分类

非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。

2022/12/2261§3光学分析法的分类非光谱法不涉及光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收光谱的波长和强度进行分析的方法。2022/12/2262光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子物质对辐射能的吸收和发射是不连续的，量子化的。若以辐射能的形式传递能量，则辐射能EL一定等于物质的能级变化E

。即：EL=h=hc/=hc=E2022/12/2263物质对辐射能的吸收和发射是不连续的，量子化的。若以辐透光度：T=It/I0

吸光度：A=lg1/T=lgI0/It2022/12/2264透光度：吸光度：2022/12/1664朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的均匀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，总吸光度等于吸收介质内各吸光物质吸光度之和。

A=kcbA=A1+A2+A3+……

2022/12/2265朗伯-比尔定律：§4光谱分析的分类

依据物质对不同波谱区辐射能的吸收或发射，可建立不同的光谱分析方法。2022/12/2266§4光谱分析的分类依据物质对不同波谱区辐射

§5

光谱法仪器光谱仪一般包括：光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件。

2022/12/2267§5光谱法仪器光谱仪一般包括：光源、单色器、样品一、光源

光谱分析中，光源必须具有足够的输出功率和稳定性。光源有连续光源、线光源和激光光源等。

2022/12/2268一、光源光谱分析中，光源必须具有足够的输出功率（1）紫外光源

紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。连续光谱范围为160-375nm。（2）可见光源钨丝灯光谱范围为320-2500nm。

氙灯光谱范围为250-700nm。2022/12/2269（1）紫外光源（2）可见光源2022/12/1669（3）红外光源奈斯特灯、硅碳棒光强最大的区域在6000-5000cm-1。2022/12/2270（3）红外光源2022/12/1670二、单色器单色器的作用：单色器的组成：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。入射狭缝、出射狭缝、准直镜以及色散元件（棱镜或光栅）。2022/12/2271二、单色器单色器的作用：单色器的组成：三、吸收池

在紫外光区工作时，采用石英材料；

可见光区，则用硅酸盐玻璃；

红外光区，则可根据不同的波长范围选用不同材料的晶体制成吸收池的窗口。2022/12/2272三、吸收池在紫外光区工作时，采用石英材料；202仪器分析(instrumentalanalysis)2022/12/2273仪器分析2022/12/161光学分析法导论2022/12/22742022/12/162光学分析法（opticalanalysis）：依据物质与电磁辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的变化而建立的分析方法。

2022/12/2275光学分析法（opticalanalysis）：§1电磁辐射的性质电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传播能量的电磁波(光)。电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱范围。2022/12/2276§1电磁辐射的性质电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传1.1波动性和微粒性电磁辐射具有波粒二象性，即波动性和微粒性。波动性：光的折射、衍射、偏振和干涉等；微粒性：光电效应。2022/12/22771.1波动性和微粒性电磁辐射每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及波长(λ)之间的关系为:

EL=hυ=hc/λ=hcσ

h为普朗克常数，其值6.626×10-34J·s；c为光速，其值约为3×1010cm/s；σ为波数，其单位为cm-1；λ为波长，其单位为nm。波长越短，光子的能量越大。2022/12/2278每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及波长(λ)之1.2电磁波谱(electromagneticspectrum)

电磁波按照波长或频率顺序排列所绘成的图表，称为电磁波谱。2022/12/22791.2电磁波电磁波谱辐射类型波长范围光谱类型跃迁类型γ射线0.005～0.14nmγ射线光谱核能级X射线0.01～10nmX射线光谱内层电子能级远紫外光近紫外光可见光近红外光中红外光远红外光微波无线电波10～200nm200～400nm400～760nm0.76～2.5μm2.5～50μm50～1000μm0.1～100cm1～1000m真空紫外光谱紫外光谱可见光谱红外光谱红外光谱红外光谱微波波谱核磁共振波谱内层电子能级原子及分子的价电子或成键电子能级原子及分子的价电子或成键电子能级分子振动能级分子振动能级和转动能级分子转动能级分子转动能级和电子自旋能级磁场诱导核自旋能级2022/12/2280电磁波谱辐射类型波长范围光谱类型跃迁类型γ射线0.00§2光与物质的作用光与物质相互作用的方式有吸收、发射、散射、反射、折射、干涉、衍射、偏振等。2022/12/2281§2光与物质的作用光与物质相互作用的方式有吸收3.1非光谱法§3光学分析法的分类非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。2022/12/22823.1非光谱法§3光学分析法的分类非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。2022/12/2283非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传3.2光谱法光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收光谱的波长和强度进行分析的方法。2022/12/22843.2光谱法光谱法是基于物质与辐射能双原子分子的能级跃迁2022/12/2285双原子分子的能级跃迁2022/物质对辐射能的吸收和发射是不连续的，量子化的。当物质内的分子或原子发生能级跃迁时，若以辐射能的形式传递能量，则辐射能EL一定等于物质的能级变化E

。即：EL=EE：不同能级间能量差EL=h=hc/=hc=E2022/12/2286物质对辐射能的吸收和发射是不连续的，量子化的。当物质例如：某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969×10-19J，求其波长为多少纳米？其波长数为多少？解：根据2022/12/2287例如：某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969×10-19J一、吸收光谱法吸收：当辐射能通过某些吸光物质时，物质的原子或分子吸收与其能级跃迁相应的能量由低能态或基态跃迁至较高的能态的过程。2022/12/2288一、吸收光谱法吸收：2022/12/16162.吸收光谱：物质对辐射能的选择性吸收而得到的光谱。3.吸收光谱法：利用吸收光谱对物质定性、定量及结构分析的方法。2022/12/22892.吸收光谱：3.吸收光谱法：2022/12/16174.常用的吸收光谱法：A.紫外-可见分光光度法利用溶液中的分子或离子在紫外和可见光区产生外层电子能级跃迁所形成的吸收光谱，可用于定性和定量测定。2022/12/22904.常用的吸收光谱法：2022/12/1618B.原子吸收光谱法利用待测元素气态基态原子对共振线的吸收进行定量测定的方法。其吸收机理是原子的外层电子能级跃迁，波长在紫外、可见和近红外区。2022/12/2291B.原子吸收光谱法2022/12/1619C.红外光谱法利用分子在红外区的振动-转动吸收光谱来测定物质的成分和结构。2022/12/2292C.红外光谱法2022/12/16205.

朗伯-比尔定律设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透射光强度为It，反射光强度为Ir，则I0=Ia+

It+Ir由于测定条件下反射光强度基本相同，其影响可相互抵消，上式可简化为：

I0=Ia+

It2022/12/22935.朗伯-比尔定律设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透光度：透光度为透过光的强度It与入射光强度I0之比，用T表示。即T=It/I0

吸光度：为透光度倒数的对数，用A表示。即A=lg1/T=lgI0/It2022/12/2294透光度：吸光度：2022/12/1622朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的均匀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，总吸光度等于吸收介质内各吸光物质吸光度之和。

A=kcbA=A1+A2+A3+……

κ为比例常数(与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关),c为吸光物质浓度，b为透光液层厚度。

2022/12/2295朗伯-比尔定律：当b以cm，c以g/L为单位，κ称为吸光系数，用a表示。A=acba的单位为L/g.cm；当b以cm，c以mol/L为单位，κ称为摩尔吸光系数，用ε表示。

A=εcb

ε的单位为L/molcm。2022/12/2296当b以cm，c以g/L为单位，κ称为吸光系数，用二.

发射光谱法物质在辐射能的作用下，其由低能态跃迁至高能态，再由高能态跃迁回低能态，此时能量若以光的形式放出，该过程称为发射。而产生的光谱称为发射光谱。利用发射光谱分析物质的方法，称为发射光谱法

。2022/12/2297二.发射光谱法物质在辐射能的作用下荧光光谱：某些物质的分子或原子在辐射能的作用下跃迁至激发态，部分分子或原子与其它粒子碰撞，把激发能转变为热能消耗掉；其余的分子或原子以热和光的形式散发出这部分能量而回到基态，由此产生的光谱称为荧光光谱。

2022/12/2298荧光光谱：2022/12/1626§4光谱分析的分类

依据物质对不同波谱区辐射能的吸收或发射，可建立不同的光谱分析方法。2022/12/2299§4光谱分析的分类依据物质对不同波谱区辐射光谱法的分类

方法分类被测物理性质

发射光谱分析、火焰光度分析辐射的发射

分子发光分析法、放射分析法

紫外-可见分光光度法辐射的吸收

原子吸收分光光度法

红外光谱法、核磁共振波谱法比浊法、拉曼光谱法辐射的散射折射法、干涉法辐射的折射

X-射线衍射法、电子衍射法辐射的衍射偏振法辐射的旋转

2022/12/22100光谱法的分类2022/12/162

§5

光谱法仪器

用来研究吸收、发射的电磁辐射的强度和波长的关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。光谱仪一般包括：光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件。

2022/12/22101§5光谱法仪器用来研究吸收吸收光谱仪光源单色器样品检测器读出器件原子化器单色器光电倍增管样品空心阴极灯读出器件2022/12/22102吸收光谱仪光源单色器样品检测器读出器件原子化器单色器光电发射光谱仪光源样品单色器检测器读出器件2022/12/22103发射光谱仪光源样品单色器检测器读出器件2022/12荧光光谱仪光源第一单色器样品第二单色器检测器记录放大系统2022/12/22104荧光光谱仪光源第一单色器样品第二单色器检测器记录放大系统2一、光源

光谱分析中，光源必须具有足够的输出功率和稳定性。光源辐射功率的波动与电源功率的变化成指数关系，需用稳压电源以保证稳定；用参比光束的方法来减少光源输出对测定所产生的影响。

2022/12/22105一、光源光谱分析中，光源必须具有足够的输出功率1.连续光源连续光源是指在很大的波长范围内能发射强度平稳的具有连续光谱的光源。2022/12/221061.连续光源2022/12/1634（1）紫外光源

紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。它们产生的连续光谱范围为160-375nm。氘灯的光谱强度比氢灯大3~5倍，寿命也比氢灯长。2022/12/22107（1）紫外光源氘灯的光谱强度比氢灯大3~5倍（2）可见光源可见光区最常见的光源是钨丝灯，光谱波长范围为320-2500nm。

氙灯也用作可见光源，它发射的连续光谱分布在250-700nm。2022/12/22108（2）可见光源2022/12/1636（3）红外光源常用的红外光源是奈斯特灯、硅碳棒，光强最大的区域在6000~5000cm-1。2022/12/22109（3）红外光源2022/12/16372.线光源（1）金属蒸气灯常见的是汞灯和钠蒸气灯。汞灯产生的线光谱的波长范围为254-734nm，钠灯主要是589.0nm和589.6nm处的一对谱线。2022/12/221102.线光源2022/12/1638（2）空心阴极灯主要用于原子吸收光谱中，能提供许多元素的特征光谱。2022/12/22111（2）空心阴极灯2022/12/16393.激光光源激光的单色性好，强度高，方向性强。在拉曼光谱、荧光光谱、发射光谱、傅里叶变换红外光谱等分析方法中起重要作用。2022/12/221123.激光光源2022/12/1640二、单色器单色器的作用：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。单色器的组成：入射狭缝、出射狭缝、准直镜以及色散元件（棱镜或光栅）。2022/12/22113二、单色器单色器的作用：将复合光分解成单色光或有一定宽度2022/12/221142022/12/16421.棱镜

作用：把复合光分解为单色光。

原理：不同波长的光在同一介质中具有不同的折射率。2022/12/221152022/12/1643

常用的棱镜：考纽（Cornu）棱镜：顶角为60，由2个30棱镜（分别为左旋和右旋石英）组成。立特鲁（Littrow）棱镜：为30，纵轴表面镀铝或银。2022/12/22116常用的棱镜：2022/12/1644

对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及紫外光谱域：n=A+B/2+C/4式中n为折射率，为波长，A、B、C为常数。

波长越长，折射率愈小，一束不同波长的光就会因折射率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。色散能力常以色散率和分辨率表示。2022/12/22117对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及（1）色散率（角色散率、线色散率和倒线色散率）色散率越大，波长相差很小的两条谱线分得越开。2022/12/22118（1）色散率（角色散率、线色散率和倒线色散率）2022/12（2）分辨率

分辨率大，色散能力大。2022/12/22119（2）分辨率分辨率大，色散能力大。2022/N=A+B/λ2+C/λ4+……非线性色散2022/12/22120N=A+B/λ2+C/λ4+……非线性色散2022/12.光栅光栅分为透射光栅和反射光栅，常用的是反射光栅。反射光栅又可分为平面反射光栅和凹面反射光栅。

光栅的色散能力也用色散率和分辨率来表示。其不随波长而变，线性色散。2022/12/221212.光栅光栅的色散能力也用色散率和分辨率来表示。其线性色散2022/12/22122线2022/12/16503.狭缝

狭缝是由两片经过精密加工，且具有锐利边缘的金属片组成，其两边必须保持互相平行，并且处于同一平面上。

2022/12/221233.狭缝狭缝是由两片经过精密加工定量分析：常采用较宽的狭缝，以得到较大的光强。定性分析：常采用较小的狭缝，以得到较高的分辨率。原则：不引起吸光度减少的情况下，采用尽可能大的狭缝宽度。2022/12/22124定量分析：常采用较宽的狭缝，以得到较大的光强。2022/12

单色器的分辨能力表示能分开最小波长间隔的能力。用有效带宽S表示S=DW式中，D为线色散率倒数，W为狭缝宽度。2022/12/22125单色器的分辨能力表示能分开最小波长间隔的能力。三、吸收池

吸收池由透明的材料制成。在紫外光区工作时，采用石英材料；

可见光区，则用硅酸盐玻璃；

红外光区，则可根据不同的波长范围选用不同材料的晶体制成吸收池的窗口。2022/12/22126三、吸收池吸收池由透明的材料制成。2022/12四、检测器

检测器分为：对光子有响应的光检测器；对热产生响应的热检测器。光检测器有光电池、光电管、光电倍增管、半导体等。热检测器是吸收辐射并根据吸收引起的热效应来测量入射辐射的强度，包括真空热电偶、热电检测器、热电偶等。2022/12/22127四、检测器检测器分为：对光子有响应的光电倍增管2022/12/22128光电倍增管2022/12/1656五、读出装置

由检测器将光信号转换成电信号后，通过模数转换器送计算机处理或用记录仪、数字显示器、