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1、光谱分析技术anintroductiontoOpticalanalysis第一节光分析基础fundamentalofOpticalanalysis一、光分析及其特点opticalanalysisanditsfeature二、电磁辐射的基本性质PropertiesofelectromagneticTadiation三、光分析法的分类classificationofopticalanalysis四、各种光分析法简介abriefintroductionofopticalanalysis五、光分析的进展developmentofopticalanalys一、光分析法及其特点opticalanalysi
2、sanditscharacteristics光分析法:基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后产生的辐射信号或引起信号的变化与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法;电磁辐射范围:射线一无线电波所有范围;相互作用方式:发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等;光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位;P51041257刀1三个基本过程:(1能源提供能量;2能量与被测物之间的相互作用;(3产生信号基本特点:(1所有光分析法均包含三个基本过程;(2选择性测量,不涉及混合物分离(不同于色谱分析);(3涉及大量光学元器件T7EHNyBT厂二、电磁辐射的基本性质basic
3、propertiesofelectromagneticradiation电磁辐射(电磁波:以接近光速(真空中为光速)传播的能量;cC=2y=v/c万=y二c八C:光速;丿:波长=T:频率;GC:波数;万:能量;R:普朗克常数电磁辐射具有波动性和微粒性;T7EHNyBT工辐射能的特性:(1)吸收“物质选择性吸收特定频率的辐射能,并从低能级跃迁到高能级;(2)发射“将吸收的能量以光的形式释放出;(3)散射“光传播时因与物质中分子(原子作用而改变其光强的空间分布、偏振状态或频率的过程;(折射“折射是光在两种介质中的传播速度不同;(5)反射“光线在介质中传播时遇到物体传播方向发生改变,继续在此介质中传
4、播的现象(6)干涉“相干光波相遇叠加,在叠加区域树些点的光振动始终加强,树些点的光振动始终减弱;干涉区域内振动强度有稳定的空间分布(7)衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象;(8)偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。zzrmrmyyyyHRyBUT膏步页y高n能量伯忙学锡断裂|。电子既武,|。招助既巡,|林动既讳原子放日轼取x射线絮外红外微波藿袁祟区2EN8F3口异栾磁共振H一一一一h一一一|H一一|200rom400ron800rm2.5凡15匕In5m短波长命长光波谱区及能量跋迁相关图1777厂F厂麟泓长病国“el光孔能数“|跃迁能级胡振荣;rlemeV类型射线|5一0pm|
5、2xI0一7xI02.5x109一8.3x107|“桐胺教X贴练|lo-3一10nm|100一103x104一3x100|L2x108一L2xH0|飞内屋电远答外光|10一200nm|I一SxI3xI09一15xI0|25一6蓁?霞切近絮外光|200一400om|SxI0一2.5x104|1.SxIB一7.5xI6一3.1子的价电可见光|400一7S0nm|2.5x10y一13xI04|7.5x108一4.0XH08|3.1一17才我成镜电孔能教近红外光|0.75一2.5pm|1.3xIV一4x10|4.0xI8一12xI0|17一0.5分子振动中犯外光|2.5一5oum|4000一20012
6、xI8一6.0x108|0.5一0.02胎绍近红外光|吊一1000pm|200一106.0xI0f一I052x1072一4x10-4|飞分孳动燧“词|0.1一100cm|10一0.01105一104x10-4一4x1077|丁觞纶电子自旋射“频1一1000m【1072一10一0X107一4x10人_虞g戛“筠外何括运笑外和近英外)、可见及红外(挂近.中和远红外)袖诸区合称光学光讽区.由于运累外为窄气所呕收放亦秋真空苹外区lpm(故米)=10-Cm(林)Inm的米)=107Sm,1pm硅米)=10-Sim;波长单位也可用央,1A(烯)=1071m,红外区常用波数表示“波长-范国.leV的一任牺)
7、=1.6020x10史燕耶),盛96.5SKJ,mal1相当于频率v=2.4186x10MHz,我泊长为1.2395x10“4m或波数:为8067.8cm“!的光子所具有的能垂7A唐三、光分析分类typeofopticalanalysis光谱法一一基于物质与辐射能作用时,发生能级跃迁而产生的发射、吟收或散射的波长或强度进行分析的方法常见的光谱分析方法有原子吸收光谱、原子发射光谱、紫外-可见吸收光谱、红外炜收光谱、荧光发射光谱、化学发光光谱、生物发光光谱等非光谱法一一凡是不以光的波长为特征信号的分析方法都属于非光谱分析的范畴,是通过测量电碱辐射的某些基本性质(加反射、折射、干涉、衍射、偏振等性质
8、的变化而进行分析的方法较常用的非光诸分析方法有折射法、干涉法、散射法、旋光法、x射线衍射法TyEyPyQT光谱的分类typeofopticalspectrum发射光谱一一构成物质的分子、原子或离子,经辐射能照射吸收了能量,由基态能级转变成激发态能级后,处于激发态的物质内部能量比昼藿蔫墓茎，处于不稳定状态,需要把吸收多余的能量释放出去,再回到么线光谱:由原子或离子被潘发产生的光谱,特性是由不诠续的明亮线条所组成的光谱么带光谱:分子被激发产生的光谱,由数个光带与暗区相间组成宽带光谱么连续光谱:常见的阳光或灯光所发的光谱,是在一定的波区由长波长和短波长连续不断,按彼长顺序徘列组成光谱T7ENyBT厂
9、吸收光谱一一构成物质的分子、原子或禽子等在辐射能的照射下在系统内炜收外界能量的过程中,所对应呆收的波长产生光谱么“原子吸收光谱:原子受光照射后吸收的能量产生的光谱,由不连续的明亮线条所组成光谱么“分子吸收光谱:分子受光照射后吸收的能量产生的光谱,由数个光带与暗区相间所组成的吸收光谱散射光谱一一构成物质的分子、原子或离子,经辐射能照射后,系统内散射出来的能量产生相对应波长的光谱,它主要分布在红外区,属于分子散射光谱当一李单色光与分子相互作用时,光子发生非弹性碰撞,与分子之间发生能量交换,光子不但改变了运动方向;而一部分能量传递给分子或分子的振动和转动能量传递光子,因而改变了光子的频率.产生散射光谱,T7ENyBT厂
