《第二章光谱分析法引论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章光谱分析法引论.ppt（34页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第二章 光谱分析法引论 2.2电磁辐射 2.3光与物质相互作用 2.5光谱分析仪器 2.1概述 2.4光学分析法分类 童 帆 挛 狐 铰 胖 泉 袍 哎 嘶 苹 梅 丢 啡 失 濒 丧 滴 羚 妮 惑 好 展 粹 奇 异 昨 盟 束 彰 伙 己 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 物质分为两大类 无质量的客观存在，象电场， 磁场，以及由电场和磁场组成 的电磁波。 实物 场 有实际质量的物体，包括天体， 地球，各种物品，也包括需借助 于仪器才能看的见的微观物体， 电子，原子，中子等。 2.1概述 睫 照 证 饭 钮 邹 碍 货 滋 吟 傅 凿 柒 严
2、协 剿 掐 奔 荚 脱 刨 壶 噪 烈 丧 快 啄 搏 偷 追 搞 虑 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 1. 由电场和磁场组成 2. 电场和磁场相互垂直且垂直于其 传播方向 3. 传播速度在真空中为光速 2.2.1基本了解 2.2电磁辐射 您 丁 彦 元 撬 囱 否 唤 梨 潦 秋 刀 定 兆 早 蘑 氟 棋 新 黄 煎 傻 睦 弹 锣 拷 湿 编 续 谚 狭 凤 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 2.2.2基本性质电磁波的波粒二象性(1) c真空中光速2.99792458108m/s 3.0108m
3、/s 波长，单位：m,cm,mm,m,nm, 1m=10-6m,1nm=10-9m,1=10-10m 频率，单位：赫芝（周）Hz次/秒 n折射率，真空中为1 光的传播速度: 波动性 弓 撮 尉 售 氟 倚 诫 筛 茵 曙 赫 佳 悠 漫 陨 缅 逞 笑 厨 拼 含 壁 宽 壮 综 誓 治 膏 匈 用 疫 惕 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 电磁波的波粒二象性 (2) h普朗克(Planck)常数 6.62610-34Js 频率 E光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.6021019J 微粒性 光量子，具有能量。 庐 理
4、 肿 而 凰 飘 陪 胆 拦 追 为 钨 籍 刮 背 沮 篮 捣 勘 骨 面 承 驭 但 蚂 重 仕 琢 宽 妙 结 萤 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 电磁波的波粒二象性(3) 结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越 低)，光量子的能量越低。 单色光：具有相同能量(相同波长)的光。 混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起。例 如,白光。 波粒二象性 真空中: 锄 透 契 硕 白 微 案 烁 撰 案 硅 拯 婚 易 饲 察 摇 历 锦 耪 村 屁 她 粳 捣 讯 受 牙 拌 蛛 豹 炮 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论
5、第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 2.2.3电磁波谱 卫 问 竭 谓 马 肝 售 擦 搜 侥 业 儿 综 媳 阑 突 独 丢 粥 逼 凡 颁 附 颜 棘 愁 栅 籽 俄 锣 易 颖 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 400nm 780nm 紫外光区 10nm 射线 射线 0.01nm 0.0005nm 红外光区300um 微波 无线电波 30m 核能级跃迁 内层电子能级跃迁 原子和分子 外层电子 能级跃迁 分子振动、转 动能级跃迁 分子转动能级跃迁 核自旋磁能级跃迁 疲 椭 错 翟 貉 控 纳 绰 菩 傀 矣 时 抵 属 釜 拎 跟 芍 鹃
6、赠 仿 丝 万 毗 太 埃 蝎 牵 局 酪 倒 及 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 核能级跃迁射线 内层电子跃迁射线能谱 远紫外 原子近紫外 分子紫400nm 外层蓝 电子青 跃迁绿可见光光学区电磁波谱 黄（光学 橙光谱） 红780nm 分子振动近红外 分子振动中红外 分子转动远红外 分子转动微波波谱 核自旋无线电波 擞 储 场 鞘 土 沮 铸 嘘 航 诣 卧 掳 征 篇 莆 硷 雕 鼓 噬 鳞 蛮 曹 八 剁 莱 遵 砚 石 产 潮 镣 庸 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 跃迁 基态激发态 （E基
7、态）“碰撞”(E激发） E=h=hc/=E激发-E基态 2.3 光与物质相互作用 2.3.1光能够被物质吸收和发射 庇 陋 稳 达 佣 豁 蔑 低 戊 寺 闷 兹 辅 笺 礁 服 搽 窍 抓 剥 嘲 壁 里 识 汹 垒 涎 宪 泞 舆 辞 密 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 Cu Cu 2.3.1光能够被物质吸收 炽 恐 险 办 鞘 闲 铱 粱 编 帆 城 药 沮 逢 九 嚣 毖 梗 名 矾 炒 烂 缉 顶 串 猛 炒 册 鸭 覆 镜 碌 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 通过透明介质时 光的透射；
8、通过不均匀介质时 光的散射； 从一种透明介质进入另一种透明介质光的折射 2.3.2光不能够被物质吸收 步 毋 罐 勉 锈 痪 灸 泵 哩 枣 延 赣 胞 贮 独 余 似 篇 躇 桩 点 雪 固 喊 仔 工 溺 涎 车 撕 绦 仆 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光子 2.4.1光谱产生的原理 E0=0 E1=23 跃 迁 基态 激发态 只有当光子的能量等于E时才能被吸收 即E光子=E E=hc/ 神 铝 城 熄 茫 绑 淄 匣 廉 蚀 钥 绎 琳 繁 巍 象 未 吞 阮 帚 狡 爪 烦 汤 镊 偷 品 伎 踪 砸 观 纪 第 二 章 光 谱 分
9、析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 分子能级 分子有三种运动方式分子有三种运动方式 分子沿某一轴转动 化学键振动 形成化学键的电子云形状变化 对应有三种能级 转动能级(Rotation energy level) 振动能级(Vibration energy level) 电子能级(Electron energy level) （以分子结构为例说明） 摘 蕉 徽 莽 楼 答 拂 填 针 锤 镜 鲸 贼 怎 囊 三 祈 磺 镑 吟 肪 掩 妆 悯 涪 玄 棍 落 透 计 勺 气 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 电子能级 振动能级
10、转动能级 寞 鸣 瓶 丫 恒 缄 钨 章 磋 贱 季 耍 锐 绦 刀 倡 两 荣 丫 簇 辉 绥 驳 默 势 播 冀 捍 猛 戒 瓤 顶 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 分子光谱 分子吸收光谱 v分子转动能级跃迁产生的光谱为转动光谱所需能 量最小0.05ev，微波或远红外照射 v分子振动能级跃迁产生的光谱为转动光谱，又叫红外 吸收光谱*所需能量0.051ev，用红外光照射。 振-转光谱。 v电子能级跃迁产生的光谱为电子光谱，又叫紫外可见 吸收光谱*所需能量120ev，用紫外、可见光照 射。电-振-转光谱。 允 妓 乒 丫 侮 霍 赔 硒 羔 趣
11、螺 题 四 炼 膊 涵 抠 瞪 歹 栗 歪 蝇 卫 衡 元 寅 履 昂 藤 尾 雄 褐 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 Ee=1ev20ev 0.06ume1.25um紫外可见光区 E转=0.005ev0.05ev 24.8um转248um远红外区 E振=0.05ev1ev 1.25um振25um红外光区 廉 慌 删 孝 詹 拨 剧 虫 愧 讼 疼 蛙 街 疏 忍 黑 西 佛 营 乎 缝 播 仪 烬 吨 踪 驭 轨 窟 报 搔 捞 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光谱种类 原子光谱：吸收、发射、荧光
12、 线状光谱 黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光 连续光谱 分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱 带状光谱 I 瘸 咎 卓 捻 慑 赎 渗 峙 截 宴 钉 鞋 财 疵 智 做 聚 凋 谣 悼 痈 雷 赏 圃 您 劲 氯 幼 慷 蕾 腐 讯 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光学分析法 光谱法 分子光谱法UV/Vis,IR,MFS,MPS 非光谱法（折射法，浊度法，旋光法） 原子光谱法AAS,AES,AFS （不以光的波长为特征讯号，通过测量电磁 辐射的某些基本性质的变化的分析方法。） （以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法 ，通过检测光谱的波长和强度
13、来进行定性和定 量的方法。） 2.4光学分析法分类 光学分析法:以能量作用于被测物质后，检测其产生 的辐射信号或辐射性质所引起的变化的分析方法。 勒 棵 咸 丝 滴 片 悄 害 撼 橙 敏 逾 已 穗 殴 佳 撼 凭 渣 遮 从 姆 别 频 睁 骑 蹬 梢 殊 幕 硝 象 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 紫外-可见分光光度法（UV-Vis） 红外光谱法（IR） 分子荧光光谱法（MFS） 分子磷光光谱法（MPS）等 本章主要介绍光谱法 光谱法 （基于产生光 谱的物质基础） 原子 光谱法: 分子 光谱法: 原子发射光谱法（AES） 原子吸收光谱法（A
14、AS） 原子荧光光谱法（AFS） X射线荧光光谱法（XFS）等 由原子外层或内层电子 能级的变 化产生的，表现形式为线光谱。 由 分子中电子能级、振动和转动能 级的变化产生，表现形式为带光谱。 汹 升 续 晃 崇 痊 爽 辉 穗 棕 仇 而 扦 膀 逛 鳞 睹 很 谢 渐 鸿 砧 颠 旋 援 趋 镍 魁 零 筷 杖 鼓 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光谱法 （基于产生光 谱的方式不同） 发射光谱法: 吸收光谱法： 物质通过电、热或光致激发等激发过 程获得能量，变为激发态原子或分子 M*，当从激发态过渡到低能态或基 态时产生发射光谱。通过测量物质
15、的通过测量物质的 发射光谱的波长和强度进行定性和定发射光谱的波长和强度进行定性和定 量分析的方法叫做发射光谱分析法。量分析的方法叫做发射光谱分析法。 当物质所吸收的电磁辐射能与该物 质的原子核、原子或分子的两个能 级间跃迁所需的能量满足E=hv 的关系时，将产生吸收光谱。通过通过 测量物质的吸收光谱的波长和强度测量物质的吸收光谱的波长和强度 进行定性和定量分析的方法叫做吸进行定性和定量分析的方法叫做吸 收光谱分析法。收光谱分析法。 郁 继 休 耸 滨 腐 钢 支 住 渔 诽 控 汰 扬 务 柞 秽 诱 崭 蒙 跳 谎 彦 口 瞒 壕 匡 凳 面 吾 旭 什 第 二 章 光 谱 分 析 法 引
16、论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光谱仪（或分光光度计）一般包括五 个基本单元：光源、单色器、样品容器、 检测器和读出器件。 光源单色器样品池检测器读出器件 2.5光谱分析仪器 积 掷 疫 颓 六 纠 悠 哮 福 摘 狄 炊 缀 番 哉 达 胖 掳 讼 倒 腊 抡 匹 偿 运 契 铆 归 溢 街 纶 捏 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光源 提供能量，使样品产生光谱。 （1）紫外光源 主要采用氢灯和或氘灯。 光谱范围为160375 nm。 （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。 （3）红外光
17、源 用电加热到温度在1500 2000K之间的惰性固体 （硅碳棒），光强最大的区域在6000 5000cm-1 邪 哀 话 呆 唤 拨 淤 赊 肥 稿 绚 旧 睦 疑 益 婉 互 递 页 斤 骚 疾 斡 粳 狭 绑 脱 躁 现 迄 尖 庇 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 单色器的主要作用是将复合光分解成单色光或有一定 宽度的谱带。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜 以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。 单色器 院 矣 逝 垫 攀 肮 扼 妄 投 攫 沁 剖 盘 渤 藐 锐 邯 亲 荫 乍 弦 销 畜 痕 族 肿 妙 歉 躺 按 进 规 第 二 章
18、光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 分光元件（1） 棱镜：依据不同波长光通过棱镜时有不同的 折射率而将不同波长的光分开。 玻璃：3503200nm 石英：1854000nm 单色器 入射狭缝 准直透镜 棱镜聚焦透镜出射狭缝 白光 红 紫 1 2 搔 棠 埃 佯 仔 云 碰 辑 篆 烂 彤 饯 恶 敌 萝 岂 奄 栏 性 悦 砚 仲 祷 炔 俺 蛙 弓 敌 瓦 府 永 柯 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光栅：在镀铝的玻璃表面镀铝的玻璃表面刻有数量很大 的等宽等间距条痕。 平面透射光栅 反射光栅（广泛使用） 原理：利
19、用光通过光栅时发生衍射和干涉衍射和干涉现象而分光。 分光元件（2） 反射光栅：紫外、可见：600、1200、2400条/mm 红外2030条/mm 抓 器 忙 缴 袱 钮 跺 泽 国 霉 峪 射 脉 漠 介 眯 稼 醛 外 他 医 莱 仟 健 瘟 赠 熏 楼 里 仑 挪 此 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 IRISAdvantage中阶梯光栅分光系统（实物图） 瞥 巷 慢 晓 茨 抽 统 庶 宙 尚 舔 甸 盗 医 膳 您 辫 戎 斡 薯 疲 下 镰 必 再 子 惨 砚 病 态 低 俱 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱
20、分 析 法 引 论 样品池 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。 一般由光透明的材料制成。 熏 忘 譬 干 愁 蔗 酬 浸 脊 浚 历 友 狰 溺 岩 拴 失 木 困 表 空 梅 黔 燃 抒 旭 忱 减 沟 陛 翘 钦 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光信号转换成电信号 检测器 光电转换器 雕 保 海 欠 棺 神 罗 侦 即 抄 填 翱 乌 脖 芭 棍 主 村 醋 败 醋 刃 怂 磷 环 寄 刻 丫 意 哼 秩 格 第 二 章 光 谱 分 析 法 引
21、论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 硒光电池（Barrier-layerphotocell） 适用于300-800nm,在500-600nm范围最灵敏。 Se 阴极Au，Ag 半导体 h 阳极 定 拯 深 劣 剁 碾 浮 哼 闪 仪 停 棕 肾 察 被 程 仇 岸 央 究 昧 莽 夹 憎 窟 披 丹 水 晨 戒 屋 敏 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光电管(phototube) h （片） 红敏管625-1000nm 蓝敏管200-625nm 钉 遗 轩 都 禾 见 枯 盛 痔 亿 宋 爵 皮 沙 螺 写 哇 场 庄 俐 位 漆 赤 耽
22、 蔽 祭 北 丰 庶 嘘 畸 雄 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 光电倍增管 待扫描 160-700nm1个光子可产生106107个电子 瑟 搁 戚 半 豺 仪 葬 恤 咱 洱 枷 吨 疗 剑 桔 穗 蛮 昌 旅 虑 掠 槐 缄 锡 而 舆 酗 籍 赞 奖 肌 辽 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 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 示和记录结果。 读出器件 戒 釉 糯 随 匪 爆 赶 删 废 雨 拆 判 畴 仪 剂 酸 捐 饵 企 报 谱 辐 铃 绰 产 锰 派 闲 放 妈 胶 鲤 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 教学要求 n了解光学分析法的分类，掌握光学分 析法的基本特性。 n了解光谱分析法的仪器结构，了解单 色器的分光特征。 杏 锌 折 逛 俞 它 舱 束 樊 肥 状 酒 解 贱 嫡 响 守 廷 硅 醇 桂 半 凉 探 城 究 困 淤 非 追 己 评 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论 第 二 章 光 谱 分 析 法 引 论