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1、上 节 复 习,折射：当光从介质（1）射到另一介质（2）的界面时，一部分光在界面上改变方向返回介质（1），称为光的反射。反射在法线NN的另一侧离开界面，而入射角i与反射角i相等。另一部分光则改变方向以r的角度（折射角）进入介质（2）这种现象称为光的折射，如图92所示。折射的程度用折射率n表示。介质的折射率定义为光在真空中的速度c与光在该介质中的速度c2之比：n=c/c2 折射角r与介质（2）的折射率有关：n2sinr=n1sini 即:该式为Shell折射定律。真空中介质的折射率（n为1.00000）称为绝对折射率。介质（1）常为空气，绝对折射率为1.00029，由此得到的物质折射率称为常用折
2、射率。,光的折射,同一介质对不同波长的光具有不同的折射率。波长越短，折射率越大。,棱镜分光的原理,光的衍射光波绕过障碍物或通过狭缝时，以约180的角度向外辐射，波前的方向发生了弯曲，这是波的衍射现象，它是干涉的结果。P0:相位相等，明条纹（中央明条纹或零级亮条纹）P:相位不等，AP与BP的光程差AC应为：AC=bsinqP点是明还是暗决定于光程差。AC若对应于相应的波长：l=AC=bsinq 此时两波相互加强，在P点出现明条纹。当光程差为2、3n时，也产生增强效应。在中央明条纹两边的各亮带满足以下条件：nl=bsinq 式中，n为整数，称为干涉的级。当狭缝b一定时，波长越长，衍射角越大。-光栅
3、分光的基础,*,光谱仪器通常包括五个基本单元：光源、单色器、样品池、检测器、读出装置。,光谱法仪器,光栅单色器基本组成,入射狭缝,准直镜,平面衍射光栅,聚焦物镜,出射狭缝,聚焦面,f,f,棱镜单色器基本组成,入射狭缝,准直镜,棱镜单色器,聚焦物镜,聚焦面,出射狭缝,*,1.棱镜,棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光，折射率小；波长短的光，折射率大。平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光。,*,棱镜的分辨率,度量相邻两条谱线分开程度,：两条相邻谱线的平均波长；：两条谱线的波长差(刚好能分开的谱线）；b：棱镜的底边长度；n：棱镜介质材料的折射率。,分辨率随波长变化而变化，长波分辨率小，
4、短波的分辨率大。,*,2.光栅,光栅方程：d(sini+sin)=n,i、分别为入射角和衍射角；整数n为光谱级次；d为光栅常数；当n=0时，零级光谱，衍射角与波长不相关，无分光作用。,i,n=bsin 式中，n为整数,对多色入射光，零级光谱是白光；不同波长的光衍射角不同，产生一级光谱的位置也不同；波长短的衍射角小，落在零级光谱的两边，波长长的衍射角大，落在距零级光谱稍远处的两边，形成一均匀排列的光谱。这样，多色光通过光栅后成为单色光。,光栅光谱的产生,光栅的参数,光栅的角色散率：衍射角对波长的变化率。当入射角不变时，光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到：,当很小，且变化不大时，cos 1，光
5、栅的角色散率决定于光栅常数 d 和光谱级数n，同一级光谱中，色散率变化很小，可得到均匀的光谱，即均排光谱（棱镜？）。角色散率只与色散元件的性能有关；线色散率还与仪器的焦距有关。,光栅的线色散率：两条谱线在焦面上被分开的距离对波长的变化率,f 为会聚透镜的焦距。,光栅的分辨率,光栅的分辨率为：,：两条相邻谱线的平均波长；：两条谱线的波长差；n：光谱的级次；N：光栅的总刻线数，等于单位长度刻线数与光栅宽度的乘积；,对同一级光谱，光栅的分辨率是常数，不随波长变化而变化。,例：对一块宽度为 50.0 mm，刻线数为1200 条/mm的光栅，它的一级光栅的分辩率为多少？在600 nm 附近能分辨的两条谱
6、线的波长差为多少？,解：分辨率为：R=1501200=6104 波长差为：=/R=600/60000=0.01 nm,3.狭缝,狭缝是两片经过精密加工、具有锐利边缘的金属组成。两片金属处于相同平面上且相互平行。入射狭缝可看作是一个光源，在相应波长位置，入射狭缝的像刚好充满整个出射狭缝。单色器分辨能力：能分开最小波长间隔。最小波长间隔：等强度的两条谱线（I，II）中，一条（II）的衍射最大强度落在另一条的第一最小强度上时，两衍射图样中间的光强约为中央最大的80%，在这种情况下，两谱线中央最大距离即是光学仪器能分辨的最小距离（即可分离的最小波长间隔）,波长间隔决定于光学材料的性质和狭缝宽度等。单色器分辨能力用有效带宽表示：S=DWD为线色散率的倒数（nmmm-1)；W为狭缝宽度,狭缝宽度的选择原则 定性分析：选择较窄的狭缝宽度提高分辨率，减少其它谱线的干扰；定量分析：选择较宽的狭缝宽度增加光强度，提高分析的灵敏度；应根据样品性质和分析要求确定狭缝宽度。并通 过条件优化确定最佳狭缝宽度。,*,4.准直镜准直镜的作用是将来自入射光狭缝的光束变为平行光。此光束再经光栅获棱镜色散后经透镜聚焦在出射狭缝上，形成光谱像。,
