應用薄膜干涉原理進行光譜分析ppt課件

應用薄膜干涉原理進行光譜分析,1,PART1:薄膜干涉原理及相關應用 PART2:光譜分析簡介及光譜分析的基本方法 PART3:應用薄膜干涉進行光譜分析,2,由薄膜產生的干涉稱為薄膜干涉。 薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所夾的氣體薄層。 入射光經薄膜上表面反射后得第一束光，折射光經薄膜下表面反射，又經上表面折射后得第二束光，這兩束光在薄膜的同側，由同一入射振動分出，是相干光，屬分振幅干涉。 若光源為擴展光源（面光源），則只能在兩相干光束的特定重疊區(qū)才能觀察到干涉，故屬定域干涉。對兩表面互相平行的平面薄膜，干涉條紋定域在無窮遠，通常借助于會聚透鏡在其像方焦面內觀察；對楔形薄膜，干涉條紋定域在薄膜附近。,薄膜干涉簡介,3,等傾與等厚干涉,等厚干涉與等傾干涉雖說都是薄膜干涉，但卻有所不同。等厚干涉條紋是由同一方向的入射光在厚度不均勻的薄膜上產生的干涉條紋； 等傾干涉條紋則是擴展光源上的各個發(fā)光點沿各個方向入射在均勻厚度的薄膜上產生的條紋。,4,等傾干涉,在等傾干涉的情況下薄膜是均勻的，光線以傾角i入射，上下兩條反射光線經過透鏡作用匯聚一起，形成干涉。 由于入射角相同的光經薄膜兩表面反射形成的反射光在相遇點有相同的光程差，也就是說，凡入射角相同的就形成同一條紋。,雙光束干涉,相長干涉： 相消干涉：,可以通過控制薄膜厚度來控制兩個出射光線的光程差實現相長或相消干涉。 應用：增透膜、增反膜。,5,等厚干涉,等厚干涉是由平行光入射到厚度變化均勻、折射率均勻的薄膜上、下表面而形成的干涉條紋。薄膜厚度相同的地方形成同條干涉條紋，故稱等厚干涉。（牛頓環(huán)和楔形平板干涉都屬等厚干涉。）,牛頓環(huán),楔形平板干涉,6,簡介： 電磁輻射與物質相互作用引起光的吸收、反射和散射，通過研究這些現象的規(guī)律從而進行物質的分析，稱為光譜分析。 主要的光譜分析方法有：原子發(fā)射光譜法，原子吸收光譜法，紫外可見吸收光譜法和紅外光譜法。,光譜分析,7,由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據物質的光譜來鑒別物質及確定它的化學組成和相對含量。其優(yōu)點是靈敏，迅速。歷史上曾通過光譜分析發(fā)現了許多新元素，如銣，銫，氦等。根據分析原理光譜分析可分為發(fā)射光譜分析與吸收光譜分析二種。,光譜分析的原理,8,原子發(fā)射光譜法： 利用被激發(fā)原子發(fā)出的輻射線形成的光譜與標準光譜比較，識別物質中含有何種物質的分析方法。用電弧、火花等為激發(fā)源，使氣態(tài)原子或離子受激發(fā)后發(fā)射出紫外和可見區(qū)域的輻射。某種元素原子只能產生某些波長的譜線，根據光譜圖中是否出現某些特征譜線，可判斷是否存在某種元素。根據特征譜線的強度，可測定某種元素的含量。一次檢驗可把被檢物質中的元素全部在圖譜上顯現出來，再與標準圖譜比較?？蓽y量元素種類有七十多種。靈敏度髙，選擇性好，分析速度快。在司法鑒定中，主要用于泥土、油漆、粉塵類物質及其他物質中微量金屬元素成份的定性分析。 原子吸收光譜法： 又稱原子分光光度法，是基于待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其特征譜線的吸收，由特征譜線的特征性和譜線被減弱的程度對待測元素進行定性定量分析的一種儀器分析的方法。 紫外可見吸收光譜法： 利用某些物質的分子吸收10800nm光譜區(qū)的輻射來進行分析測定的方法，這種分子吸收光譜產生于價電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，廣泛用于有機和無機物質的定性和定量測定。該方法具有靈敏度高、準確度好、選擇性優(yōu)操作簡便、分析速度好等特點。 紅外光譜法： 又稱“紅外分光光度分析法”，是分子吸收光譜的一種。根據不同物質會有選擇性的吸收紅外光區(qū)的電磁輻射來進行結構分析；對各種吸收紅外光的化合物的定量和定性分析的一種方法。物質是由不斷振動的狀態(tài)的原子構成，這些原子振動頻率與紅外光的振動頻率相當。用紅外光照射有機物時，分子吸收紅外光會發(fā)生振動能級躍遷，不同的化學鍵或官能團吸收頻率不同，每個有機物分子只吸收與其分子振動、轉動頻率相一致的紅外光譜，所得到的吸收光譜通常稱為紅外吸收光譜，簡稱紅外光譜“IR”，。對紅外光譜進行分析，可對物質進行定性分析。各個物質的含量也將反映在紅外吸收光譜上，可根據峰位置、吸收強度進行定量分析。,9,薄膜干涉測量光學參數,一、通過測量得到d:薄膜厚度 通過查找資料得到R：光譜反射率 光譜反射率：光譜反射率是指地物在某波段的反射通量與該波段的入射通量之比。即地物對不同波長的電磁波會產生選擇性反射。因此，地物的反射率通常指的是光譜反射率。 光線入射在平行的透明薄板上時，在薄板內將產生多次反射，在一些波長處會出現相長或相消干涉。如果進行透射光譜測量，就會得到一系列條紋（薄膜干涉），由此可較準確地求得折射率。 如果薄膜中存在吸收，條紋的襯度就會降低或消失，此時光譜的透射率表示為,10,薄膜干涉測量光學參數,二、光垂直入射時，反射波和入射波的振幅比是 由上式可得： 經過推導，得到折射率n和消光系數k的表達式,11,薄膜干涉測量光學參數,三、相移 通過查找資料，得到相移的表達式： 上式表明，原則上在整個頻率范圍內進行光譜反射率的單獨測量，能確定任何頻率的相位角。 實驗上在有限波段測得的光譜反射率數據的基礎上進行適當的外推，然后利用上式，由計算機進行數值積分，可得到（）。,12,Q&A,13,