光分析基础2.pptx

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一、光分析法及其特点 optical analysis and its characteristics
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~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;
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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
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二、电磁辐射的基本性质 basic properties of ic radiation
电磁辐射(电磁波):以接近光速(真空中为光速)传播的能量;
c =λν=ν/σ
E = hν= h c /λ
c:光速;λ:波长;ν:频率;σ:波数;
E :能量; h:普朗克常数
电磁辐射具有波动性和微粒性;
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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;
(4) 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,继续在此介质中传播的现象
(6) 干涉相干光波相遇叠加,在叠加区域某些点的光振动始终加强,某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。
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三、光分析分类 type of optical analysis
光谱法——基于物质与辐射能作用时,发生能级跃迁而产生的发射、吸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、红外吸收光谱、荧光发射光谱、化学发光光谱、生物发光光谱等
非光谱法——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,是通过测量电磁辐射的某些基本性质(加反射、折射、干涉、衍射、偏振等性质)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
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光谱的分类 type of optical spectrum
发射光谱——构成物质的分子、原子或离子,,处于激发态的物质内部能量比原来能量多,处于不稳定状态,
线光谱:由原子或离子被激发产生的光谱,特性是由不诠续的明亮线条所组成的光谱
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
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
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吸收光谱——构成物质的分子、原子或离子等在辐射能的照射下在系统内吸收外界能量的过程中,所对应吸收的波长产生光谱
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
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——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
当一束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,
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光分析法
光谱分析法
非光谱分析法
原子光谱分析法
分子光谱分析法
原
子
吸
收
光
谱
原
子
发
射
光
谱
原
子
荧
光
光
谱
X
射
线
荧
光
光
谱
折
射
法
圆
二
色
性
法
X
射
线
衍
射
法
干
涉
法
旋
光
法
紫
外
光
谱
法
红
外
光
谱
法
分
子
荧
光
光
谱
法
分
子
磷
光
光
谱
法
核
磁
共
振
波
谱
法