第十二章 一、光分析及其特点 optical analysis and its feature 光分析法导论 二、电磁辐射的基本性质 properties of electromagnetic an introduction to radiation optical analysis 三、光分析法的分类 第一节 classification of optical analysis 光分析基础 四、各种光分析法简介 a briefintroduction of optical analysis fundamental of optical analysis 五、光分析的进展 development of optical analysis 下一页 23:10:30
23:10:30 第十二章 光分析法导论 一、光分析及其特点 optical analysis and its feature 二、电磁辐射的基本性质 properties of electromagnetic radiation 三、光分析法的分类 classification of optical analysis 四、各种光分析法简介 a brief introduction of optical analysis 五、光分析的进展 development of optical analysis 第一节 光分析基础 an introduction to optical analysis fundamental of optical analysis
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 所产生的辐射信号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区代的地位; 23:10:30
23:10:30 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 所产生的辐射信号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区代的地位;
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。 23:10:30
23:10:30 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
二、 电磁辐射的基本性质 basic properties of electromagnetic 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=λy=v/G E=hy=hc/ c:光速;:波长;:频率;o:波数; E:能量;h:普朗克常数 电磁辐射具有波动性和微粒性; 23:10:30
23:10:30 二、电磁辐射的基本性质 basic properties of electromagnetic 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;
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 丁铎尔散射和分子散射: (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同; (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象; (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 23:10:30
23:10:30 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 丁铎尔散射和分子散射; (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同; (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象; (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
频率V 高 能量 低 化学键断裂 电子低迁 振动跃迁 转动低迁原子核自转制 无线 x射线 紫外 红外 微波 电波 射频区 IR R 紫外 可见 振动红外 核磁共振 200nm 400nm 800num2.5 15从 5m 短 波长λ 长 光波谱区及能量跃迁相关图 23:10:30
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表 电磁波谱 波路区 波长范围幸 名称· 波数 a/cm-I 频率范围 光子能量*率* 跃迁能级 MHz ev 类型 1射线 5-140pm 2×1010-7×10 6×1014-2×102 2.5×10-8.3×103 核能级 X射线 10-3一10mm 1010-106 3×104-3×1010 1.2×10-1.2×102 内层电 远紫外光 10一200nm 10°-5×10 3×100-1.5x109 125-6 子能级 原子及分 近紫外光 200一400nm 5×10-2.5×10 1.5×109-7.5×10 6-3.1 子的价电 可见光 400-750nm 2.5×10-1.3×10 7.5×108-4.0×108 31-1.7 子或成健 电子能级 近红外光 0.75-2.5m 1.3×10-4×103 4.0×108-1.2×108 1.7-0.5 分子振动 中红外光 2.5- 50μm 4000-200 1.2×103-6.0×10 0.5-0.02 能级 远红外光 50-1000μm 200-10 6.0×10°-10 2×10-2-4×10-4 分子转动 微波 0.1-100cm 10一0.01 103-102 4×10-4-4×10-7 能级 电子自旋 射 频1一1000m 102-105 102-0.1 4×10-7-4×10 核自旋 *紫外包括远紫外和近紫外)片可见及红外(包括近、中和远红外)波谱区合称光学光谱区.由于远紫外为空气所吸收, 枚亦称真空紫外区」 *1pm皮米)=102m(米).1nm纳米)=10m,1um微米)=10-m:波长单位也可用A,1A(埃)=10-0m, 红外区常用波数表示“波长“范围 **1V由千伏特)=1.6020×10-19J焦耳,或96.55kJ·mol,相当于频率v=2.4186×1014Hz,或被长1为 1.2395×10~6m或被数a为8067.8cm1的光子所具有的能量 23:10:30 下
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三、光分析分类 type of optical analysis 光谱法一基于物质与辐射能作用时,分子发生能级跃迁 而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法: 原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱(线性光谱):最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱(AAS); 原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱(AFS); 基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱(XFS); 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱; 23:10:30
23:10:30 三、光分析分类 type of optical analysis 光谱法——基于物质与辐射能作用时,分子发生能级跃迁 而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法; 原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱(线性光谱):最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱(AAS); 原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱(AFS); 基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱(XFS); 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱;
分子光谱(带状光谱): 基于分子中电子能级、振转能级跃迁; 紫外光谱法(UV); 红外光谱法(R); 分子荧光光谱法(MFS); 分子磷光光谱法(MPS); 核磁共振与顺磁共振波谱(N); 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;偏振法、干涉法、旋光法等; 23:10:30
23:10:30 分子光谱(带状光谱): 基于分子中电子能级、振-转能级跃迁; 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); 核磁共振与顺磁共振波谱(N); 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;偏振法、干涉法、旋光法等;
光分析法 非光谱分析法 光谱分析法 原子光谱分析法 分子光谱分析法 折射法 圆二色性法 X射线衍射法 干涉法 旋光法 原子吸收光谱 原子发射光谱 原子荧光光谱 射线苑光光谱 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 23:10:30
23:10:30 光分析法 非光谱分析法 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