《光譜分析法概論》PPT課件.ppt

,包括無線電波、微波、紅外光、可見光、紫外光、X射線、射線等。,狹義的光：可見光。電磁波中的一小部分。廣義的光：所有已知的電磁波（輻射）,光Light,電磁輻射,電磁輻射具有波粒二象性,電磁輻射是一種以電磁波的形式在空間高速傳播的粒子流。,電磁輻射的波粒二象性,波動性：電磁輻射是單頻率的正弦波光的折射、干涉、衍射偏振等現象,用波長（）、頻率（v）、波數（）描述,粒子性：電磁輻射是不連續(xù)的能量微粒光子,光電效應,普朗克(Prank)關系式：波動性粒子性之間的“橋”E=h=hc/,電磁輻射的波粒二象性,電磁波譜,按波長（頻率、波數、能量）大小順序排列,電磁波譜與能級躍遷,第二章光學分析法概論,能源提供能量能量與被測物質相互作用產生可檢測信號,建立在物質發(fā)射的電磁輻射或它與電磁輻射相互作用基礎上的各種分析方法全稱。,光學分析法,光學分析法包含三個過程：,主要內容,一,電磁輻射及其與物質的相互作用,二,光學分析法分類,三,光譜分析儀器,四,光譜分析法的發(fā)展概況,一、電磁輻射與物質的相互作用,電磁輻射照射物質時，其傳播方向、速度等物理性質發(fā)生改變。,電磁輻射照射物質時，發(fā)生能量轉移，使物質內部有相應的能級躍遷,一、電磁輻射與物質的相互作用,折射、反射、透射,1、入射電磁輻射能量與介質基態(tài)/激發(fā)態(tài)間的能量差不相等物理性質發(fā)生改變,干涉,衍射,一、電磁輻射與物質的相互作用,散射：光子與介質發(fā)生彈性碰撞改變方向,無能量交換,丁達爾散射(Tyndall)：被照射試樣粒子直徑等于或大于入射光波長，如膠體。,一、電磁輻射與物質的相互作用,散射：光子與介質發(fā)生彈性碰撞改變方向,瑞利散射(Rayleigh)：被照射試樣粒子直徑短于入射光波長。,無能量交換,拉曼散射(Raman)：非彈性碰撞，方向及波長均改變,有能量交換,一、電磁輻射與物質的相互作用,散射：光子與介質發(fā)生彈性碰撞改變方向,一、電磁輻射與物質的相互作用,1、入射電磁輻射能量與介質基態(tài)/激發(fā)態(tài)間的能量差相等,滿足E=h,吸收和發(fā)射,物質內部有相應的能級躍遷,二、光學分析法的分類,物質輻射能相互作用為基礎,光學分析法,非光譜法：不涉及物質內部能級的躍遷,光譜法：物質內部發(fā)生量子化能級躍遷而產生輻射隨波長變化,（一）光譜法與非光譜法,非光譜法：,分析相互作用后電磁輻射的某些基本性質的變化,粉末X射線衍射儀,（一）光譜法與非光譜法,光譜法：分析物質與輻射能作用時物質內部能級躍遷而產生的輻射變化,光譜特征定性光譜強度定量,按外形線光譜、帶光譜、連續(xù)光譜,按能量的能量傳遞方式吸收、發(fā)射、散射等,按能量大小、X、紫外、可見、紅外、微波、電子自旋共振、核自旋共振(無線電波),按物質對象原子光譜、分子光譜,（二）原子光譜法與分子光譜法,原子能級和分子能級,能量,分子能級分布示意圖,（二）原子光譜法與分子光譜法,原子光譜法：涉及原子核外電子能級間躍遷,特點：線狀光譜；確定元素組成與含量,方法舉例：AES、AAS、AFS、XFS,（二）原子光譜法與分子光譜法,分子光譜法：涉及分子中電子能級、振動和轉動能級變化,特點：帶狀光譜；給出分子結構信息。,方法舉例：UV-Vis、IRMFS、MPS,（二）原子光譜法與分子光譜法,吸收光譜法：粒子吸收能量，由低能態(tài)或基態(tài)躍遷至較高的能態(tài)（激發(fā)態(tài)），得到光譜,（三）吸收光譜法與發(fā)射光譜法,E,方法舉例：UV-Vis、IRAAS、NMR,M+hM*,發(fā)射光譜法：物質受激，由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時以輻射的方式釋放能量，產生光譜,M*M+h,（三）吸收光譜法與發(fā)射光譜法,方法舉例：,X射線熒光分析法、原子發(fā)射光譜分析法原子熒光分析法、分子熒光分析法分子磷光分析法、化學發(fā)光分析法,三、光譜分析儀器,光譜儀：研究吸收、發(fā)射的電磁輻射強度和波長關系的儀器,光譜分析儀器基本組成,原子發(fā)射光譜儀,吸收光譜儀,熒光光譜儀,輻射源,要求：強度大(分析靈敏度高)、穩(wěn)定(分析重現性好),單色器,將復合光分解成單色光或有一定寬度的譜帶。,入射狹縫、出射狹縫、準直鏡、色散元件等組成,單色器,棱鏡,依據光的折射現象進行分光；玻璃或石英制成,單色器,光柵,利用多狹縫干涉和單狹縫衍射聯(lián)合作用分光,光柵,透射光柵,反射光柵,平面反射光柵凹面反射光柵,通過干涉現象，得到明暗相間的干涉條紋,干涉儀,單色器,石英或熔融石英：紫外光可見光3m；玻璃：可見光區(qū)（350-2000nm）；透明塑料：可見光區(qū)（350-2000nm）；鹽窗（NaCl,NaBr晶體）：紅外光區(qū)。,樣品池,除發(fā)射光譜外，其它所有光譜分析都需要吸收池。盛放試樣的吸收池由光透明材料制成。,熱檢測器:真空熱電偶、熱輻射計、熱釋電檢測器等,檢測器,光電檢測器:硒光電池、光電管、光電倍增管、半導體等,由檢測器將光信號轉換成電信號后進行顯示和記錄結果,讀出裝置,檢流計記錄儀數字顯示器計算機,50年代：原子物理發(fā)展原子吸收及原子熒光,60年代：等離子體、傅立葉變換、激光技術ICP-AES，FT-IR，激光拉曼,70年代：計算機、化學計量學的發(fā)展自動、快速、精密和小型化,80年代以后：聯(lián)用技術發(fā)展多功能化,四、光譜分析法的發(fā)展,