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1、第二章光学分析法导论,紫外-可见吸收光谱UV-Vis红外吸收光谱IR原子发射光谱AES原子吸收光谱AAS,OpticalAnalysis,第二章 光学分析法导论,2-1 光学分析法基础2-2 光谱法仪器与光学器件,2-1 光学分析法基础,一、光学分析法及其特点光学分析法定义基于物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用建立起来的一种分析方法。光学分析的三个基本过程能源提供能量；能量与被测物间相互作用（发射、吸收、反射、折射、干涉、衍射等）；产生信号（辐射信号）。光学分析的基本特点均包含三个基本过程；选择性测量，不包含混合物分离（不同于色谱）；涉及大量光学器件。,2-1 光学分析法基础,二、电磁
2、辐射的性质电磁辐射波动性 c=：频率。单位 赫兹；c：光速2.9981010cms-1=2.998108ms-1。波数1cm内波的数目，单位为cm-1。当以cm作单位时，两者的关系为：=1/,2-1 光学分析法基础,2-1 光学分析法基础,微粒性根据量子理论，电磁辐射是在空间高速运动的光量子流，可以用每个光子所具有的能量（E）来表征，单位ev或J，1ev=1.6010-19JE=h=hc/=hc（为波数）E：光的能量。h：普氏常数6.625610-34J.s或者4.13610-15ev.s。,光谱的产生机理E=E2 E1=h=hc/=hc（为波数）,2-1 光学分析法基础,激发态,热能 电能,
3、特征辐射,2-1 光学分析法基础,例：计算589.0nm钠的光谱线的频率、波数及能量。解：,2-1 光学分析法基础,电磁波谱：按不同波长分为：射线：0.005nm X射线：0.00510nm 光学区：10nm-1000m微波：0.1cm-1m 无线电波：大于1m1m=10-6m；1nm=10-9m；1pm=10-12m。,2-1 光学分析法基础,光学区又可以细分为：远紫外区：10200nm 近紫外区：200380（400）nm 可见区：380（400）780nm近红外区：0.78-2.5m中红外区：2.5-50m 远红外区：50-1000m,2-1 光学分析法基础,2-1 光学分析法基础,电磁
4、波谱区及常见光学分析方法,2-1 光学分析法基础,三、光学分析法分类光谱法光谱法是以光的吸收、发射和拉曼散射等作用建立起来的，涉及能级跃迁。原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级的跃迁。分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级的跃迁。非光谱法不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质。如：偏振法、干涉法、旋光法等。,2-1 光学分析法基础,光谱法分类原子光谱（线性光谱）：由原子外层或内层电子能级的变化产生的。基于原子外层电子跃迁:原子发射光谱（AES)、原子吸收光谱（AAS)、原子荧光光谱(AFS)。基于原子内层电子跃迁:X射线荧光光谱(XFS)。分子光谱（带状光谱）由分子中电子
5、能级、振动和转动能级的变化产生的。如：紫外光谱法（UV)、红外光谱法（IR)、分子荧光光谱法（MFS)、分子磷光光谱法（MPS)。,2-1 光学分析法基础,光谱法与非光谱法的区别光谱法内部能级发生变化。非光谱法内部能级不发生变化，仅电磁辐射性质的改变。,2-1 光学分析法基础,2-1 光学分析法基础,四、各种光学分析法简介原子发射光谱分析法以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发，产生特征光谱进行定性、定量分析的方法。原子吸收光谱法利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变为气态原子，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法。,2-1 光学分析法基础,原子荧
6、光分析法气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。分子荧光光谱法物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法。,2-1 光学分析法基础,紫外吸收光谱法利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。红外吸收光谱利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法。,2-1 光学分析法
7、基础,五.光学分析法的特点灵敏度高。AES的最低检出限是0.1ngmL-1。使用试样量少。适用被测组分含量范围广泛。可用于微量、痕量甚至超痕量组分的分析。分析速度快。多元素可以同时测定。,2-1 光学分析法基础,六、光学分析法的应用成分分析。化学、物理化学各种参数的测定。化学反应机理的研究。分子结构的测定。遥感分析特征分析等。,一、光谱法仪器的基本流程二、光谱仪器的基本器件,2-2 光谱法仪器及光学器件,2-2 光谱法仪器及光学器件,2-2 光谱法仪器及光学器件,二、光分析法仪器的基本器件,2-2 光谱法仪器及光学器件,2.单色器,2-2 光谱法仪器及光学器件,2-2 光谱法仪器及光学器件,2-2 光谱法仪器及光学器件,本章要点,电磁波谱的分类、波长与能量的转换。原子光谱和分子光谱,
