仪器课件光学分析法导论

目录 M+能 M+ 光学分析法（光谱分析法）是建立在物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用基础上的各种根据物质吸收或者发射电磁辐射的不同就可以对物质进⾏定性、定量分析。可⻅光学分析法主要是 §2- 电磁辐射是以巨大速度通过空间，不需要 1680年，牛顿主张光是象经典力学中的质点那样的粒子流，光之所以有不同颜色是因为粒子 1690年，惠更斯则提出了另一种看法：认为光是由光源在其周围介质里引起弹性振动而形成的波，光之所以有不同颜色是

一种电磁波，于是光的波动学说更战胜了粒子学说，在相当长 子学说解释光电效应得到成功，并进一步被其它实验证实，迫使人们在承认光是波的同时又承认光是由一定能量和动量的粒子（光子）所组成。光具有波动和微粒的双重性质就称为光的波粒二象性，其波粒二象性可以被波动EH 波数σ-每厘米内波的数目；cm-1，σ=1/λ传播速度v-v =

==c=nlc=2.99792458×108m•s-单位：eV或J（1eV=1.602×10-19J，1J=

=

==h=6.626·10-34Je=hne=hn=hc=普朗克公式把光的粒子性与波动性统⼀起来，不 位cm-1解 E=Js×2.998×101cms-=3.75×10-191J=6.241×1018eVE=3.75×10-19J×6.241×1018eVJ-1=2.34ν=c/λ=2.998×1010cms-1/530×10-7σ=1/λ=1/530×10-7cm=1.89×104cm- 则γc/λ=3.0×108/0.9×10-93.3×1017s-σ=1/λ=1/0.9×10-7=1.1×107cm- 1010-2 10 102 104 0.1 103 105 1010-2 10 102 104 0.1 103 105 从上到下，波⻓，光量子的频率和能 谱 谱高能辐射区：λ＜10nm，ε＞102光学光谱区：10nmλ102eV＞ε＞10-4 区：λ＞1mm，ε＜10-4 ⼀.

通过测量分子或原子的特征发射光谱来研究物质结构M2-2-2. DE=hn=hlM2-2-3.频率为ν0的单色光照射透明物质，化，它的能量也发生变化，则称为移.Raman位移的大小与分子的振动

TheNobelPrizeinPhysics1930“forhisworkonthescatteringoflightandforthediscoveryoftheeffectnamedafterhim”弹性碰撞,方向改变,l不变,1 解释为什么晴朗的天空是蓝色

§2- 光学光谱仪基本上均由五部分组成，即：光源（辐射源）、单色器、样品池、检测器和 2-3-1. 2-3-2.单色器（分光系统 准镜 1

照准色投明直散影系系系系统统统统透镜组KS得到均匀照明，即在S作用：把狭缝S入射的光线转变为平行光束，使其到达分O2F的不同Dldl2．分辨率2．分辨率R值越大，分辨能力越强，一般光谱仪的分辨率在5000~60000之间。例：光谱仪在300.0nm附近的R是50000，波长差为多少的谱 =300/50000=0.006nm 分辨率是光谱仪的一个综合指标，一方面与光谱仪的线色散率有一定关系，另一方面又与线色散率存在本质区别。集光本领定义：光谱仪的光学系统传递辐射的能力。L=E/Bf

dq

dnξ因此，增加角色散率dq/dl的方式有三：

=

2mfsinDl

也与波长有关，一般λ，Dl。即相

f：物镜焦距ξR理

=

dndλL=E=ptsine(d

光栅光谱的产生是多缝干涉和单缝衍射二者联合作用的结果。多缝干涉决定光谱线的空间位置，单缝光程差CD；D=CD-CD=dAB=dsind(sina-sinb)=Kl（K=0，±1，22121 )=)=d(sina+sind(sind(sina–sin)= 光谱级次（K≠0），衍射角随波长的增大而增大，即产生光栅光谱存在谱级重叠。在应用光栅摄谱仪时常利用感光板的光谱灵敏度不同进行谱级分离，也可采用滤光片或（3）K=0时，β=-α，即衍射角等于入射角，且二者分居 由光栅方程d(sinαsinβKλ对λ求导得到，在一定dldcos ddl dcos =dl=dcosb»D=意义：焦面上每mm距离内所容纳的波长数，也称作强度定向光栅，特点是在闪耀波长处将集中~80%的入射光的辐射能，而在此波长的2/3及3/2处，光强闪耀光栅技术的核心是控制刻痕形状和光栅刻划角，这里的光栅刻划角是指光栅刻槽的反射面与i，也称作光栅闪耀角，用γ闪表 KλKλ闪2dsin )l ·560= 2+l ·560= 2-1.R理KN

=o

sin =1 l=1·570.0=1+ 长波极限：1 l=1·570.0=1140.0nm1-0.5 D=

=

·106

=0.8nm/ 度低（8~900条/mm）、刻槽深度大（微米级）。它与其高度的几倍，阶梯之间的距离是欲色散波长的10～仪。具有色散率高、紧凑、造价低等优点。（五）（五）3.狭缝宽度的选择原则