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1、光学分析法引论(An Introduction to Optical Analysis),原子光谱分析法,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,分子光谱分析法,光学分析法,定义：根据电磁辐射与物质相互作用后产生的辐射信号或发生的变化，或根据物质发射的电磁辐射来测定物质的性质、含量和结构的一类分析方法。,化学发光分析法,原子光谱为线状光谱(line spectra)，分子光谱为带状光谱(band spectra),原子光谱图,分子光谱图,m,铁谱,发射光谱,定义：物质通过电致激发、热致激发或发光激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低
2、能态或基态时，多余的能量以光的形式发射出来，产生发射光谱(emission spectrum)。M*M+h,吸收光谱,定义：当物质所吸收的电磁辐射与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量满足E=h的关系时，将产生吸收光谱(absorption spectrum)M+h M*,散射光谱,定义：单色光照射透明物质时，一部分光按不同的角度散射开来，称为光的散射。散射是光子与试样分子相互作用的结果。如果在相互作用时，光子与分子之间没有能量交换，散射光与入射光的频率相同，仅光子的运动方向改变，这种散射称为瑞利散射。如果在相互作用时，光子与物质分子发生能量交换，即不仅光子的运动方向发生变化，
3、它的能量也发生变化，则称为拉曼散射。这种散射光的频率与入射光的频率之差，称为Raman位移。,拉曼光谱法,波动性的描述：周期(amplitude)频率(frequency)波长(wavelength)波数(wavenumber)传播速率(velocity of propagation)波在不同介质中的传播速率会发生变化，在真空中的传播速率最大，为2.99792108 m/s,电磁辐射(electromagnetic radiation),定义：是以极大的速度通过空间，不需以任何物质作为传播媒介的一种能量。具有波动性和微粒性。,电磁辐射的波动性解释了以下等现象:波的传播(transmission
4、)反射(reflection)衍射(diffraction)干涉(interference)折射(refraction)散射(scattering)偏振(polarization),电磁辐射,微粒性的描述依据量子力学 光子的能量：,量子力学的前提：原子、分子和离子处在不连续的能级态，不同的原子、分子和离子，他们的能级态是不同的。当原子、分子和离子改变能级态时，其吸收和发射的能量等于能级差 在跃迁过程中发射和吸收的辐射的频率和波长与E成正比,电磁辐射,电磁波谱,光谱法仪器,光源单色器样品池检测器读出装置,光源,连续光源(continuum sources)紫外光源：主要是氢灯和氘灯可见光源：钨丝
5、灯和氙灯红外光源：能斯特灯、硅碳棒线光源(line sources),金属蒸气灯 空心阴极灯主要用于原子吸收光谱激光适用于Raman光谱、荧光光谱、发射光谱、傅里叶 变换红外光谱、光声光谱,单色器(monochromators),棱镜(prism),白光通过棱镜的分光,依据光的折射现象进行分光,棱镜的光学特性,色散率：把不同波长的光分散开的能力，用角色散率和线色散率表征。,角色散率：表示入射线与折射线的夹角对波长的变化率，即,线色散率：表示两条谱线在焦面上被分开的距离对波长的变化率 即,分辨率：指将两条靠得很近的谱线分开的能力，即,光栅(grating),光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍射两者
6、联合作用的结果 光栅方程：,和分别是入射角和衍射角，整数n为光谱级次，d为相邻两刻线间的距离，称为光栅常数。角规定为正值；若角与角在光栅法线的同侧，角取正值，异侧则取负值。1.当d及为给定值时，对于某一谱级n，不同波长的光会被衍射到不同的角方向，这就是光栅的分光作用。2.当d及为给定值时,对于零级光谱（n=0），这时，=-，光栅的作用就像反射镜，无分光作用。光栅的零级光谱仍是原来的复合光。3.当d、及为给定值时,即在某一固定角方向观察光谱时，则n=常数，对于不同n与不同波长的乘积只要等于这个常数，则在衍射角方向上均可观察到这些波长的光。,光栅优于棱镜的两个方面：光栅的角色散率不随波长而变；光栅
7、的分辨率比棱镜高得多,色散率：角色散率线色散率分辨率：闪耀特性：是将光栅刻痕成一定的形状，使衍射的能量集中到某个衍射角附近。,光栅,光谱级次,光栅刻痕总数,光栅常数,入射角,衍射角,干涉仪（interferometer),Michelson（迈克耳逊）干涉仪是Fourier光谱技术的基础，它将光源来的信号以干涉图的形式输入计算机进行Fourier变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。,声光可调滤光器(AOTF),是一种微型窄带可调滤光器，通过改变施加在某种晶体（常用的是TeO2）上的射频频率来调节通过滤波器的光的波长，通过改变射频的功率来调节光的强度。分辨率已达到0.0125 nm或更小。
8、这种全电子波长选择系统，适用于光谱化学分析，尤其是近红外光谱领域和原子光谱法。,狭缝(slit),入射狭缝起光学系统虚光源的作用有效带宽（波长间隔的大小）S=DW(D为线色散率的倒数，W为狭缝宽度）选择的一般原则：在不引起吸光度减小的情况下，采用尽可能大的狭缝宽度,样品池,UV:石英Vis:硅酸盐玻璃IR:NaCl,KBr,58%TlI和42%TlBr的混合晶体,检测器,光检测器硒光电池光电管（真空光电二极管）光电倍增管硅二极管阵列检测器半导体检测器感光板热检测器真空热电偶热释电检测器电荷转移器件电荷耦合器件(CCD)电荷注入器件(CID),读出装置,检流计、微安表、记录仪、数字显示器、阴极射线显示器等,
