第十二章 光学分析法导论 An Introduction to Optical Analysis
第十二章 光学分析法导论 An Introduction to Optical Analysis
第十二章光学分析法导论 An Introduction to Optical Analysis 什么叫光学分析法? 12-1电磁辐射的基本特征 12-2辐射与物质的相互作用 12-3光学分析法的分类 12-4光学光谱法的仪器
第十二章 光学分析法导论 An Introduction to Optical Analysis 什么叫光学分析法？ 12-1 电磁辐射的基本特征 12-2 辐射与物质的相互作用 12-3 光学分析法的分类 12-4 光学光谱法的仪器
第十二章光学分析法导论 12-1电磁辐射的基本特征 1什么叫电磁波? 电磁波的二重性 2波动性可用波性质的波参数来描述 周期P(s) 频率v(sl=Hz)v=1/P 波长λ厘米微米纳米埃 cm A 102m10-6m109m10-10m 波数(cm1)称为开瑟 (Kayser, K表示=l
第十二章 光学分析法导论 12-1 电磁辐射的基本特征 1 什么叫电磁波？ 电磁波的二重性 2 波动性可用波性质的波参数来描述 周期P （s） 频率 （s -1=Hz） =1/ P 波长 厘米 微米 纳米 埃 cm m nm Å 10-2 m 10-6 m 10-9 m 10-10m 波数 （cm-1） 称为开瑟(Kayser, K表示)=1/
第十二章光学分析法导论 12-1电磁辐射的基本特征 2波动性可用波性质的波参数来描述 “时”域参数—周期P频率v “空”域参数 波长波数 “时”域参数与“空”域参数的联系: 传播速度 y cm/s V=v4 真空中传播速度c=(2997925±0.00000)×1010cms 应该注意:频率更能表征辐射的特征 频率只决定于辐射源,而与介质无关 波长与传播速度V介质(折射率n=c/)有关
第十二章 光学分析法导论 12-1 电磁辐射的基本特征 2 波动性可用波性质的波参数来描述 “时”域参数———周期P 频率 “空”域参数———波长 波数 “时”域参数与“空”域参数的联系： 传播速度V cm/s V= 真空中传播 速度c= (2.997925±0.000001)×1010cm/s 应该注意：频率更能表征辐射的特征 频率 只决定于辐射源，而与介质无关 波长 与传播速度V、介质（折射率 n=c/V）有关
第十二章光学分析法导论 12-1电磁辐射的基本特征 3粒子性及普朗克关系式 ☆粒子性 不连续的能量微粒 光子(光量子) 能量 1eV=1.6021892×1019J 常用每摩尔能量1erg=107J=23901×103Cal=62418×10uev 1Cal=4.186J ☆普朗克( Prank)关系式 波动性—粒子性之间的“桥” E=hy=hc/n 普朗克常数(6.62559士0.00015)×1027尔格秒(ergs)
第十二章 光学分析法导论 12-1 电磁辐射的基本特征 3 粒子性及普朗克关系式 ☆ 粒子性 不连续的能量微粒————光子（光量子） 能量 1 eV=1.6021892×10-19 J 常用每摩尔能量 1 erg=10-7 J=2.3901 ×10-8 Cal =6.2418 ×1011 eV 1 Cal=4.186 J ☆ 普朗克(Prank)关系式 波动性——粒子性之间的“桥” E = h = hc / 普朗克常数 (6.62559 ± 0.00015)×10-27尔格秒(ergs)
第十二章光学分析法导论 12-1电磁辐射的基本特征 4电磁波谱及分析方法 电磁波谱区域 光谱区域波长范围 跃迁类型 光谱分析方法 y射线00010.1X核能级跃迁 Y射线发射法莫斯堡尔法 X线 0.1~100A 原子内层电子能级跃迁 X荧光、衍射法 电子能谱分析法 真空紫外10-200mm 真空紫外吸收光谱法 紫外 200400nm 外层电子及价电子能级 紫外可见吸收光谱法 可见 400-800mm外层电子及价电子能级 原子吸收、发射、荧光法 分子荧光光谱法 近红外 08-25μm 分子振动能级 红外吸收光谱法 中红外 25~50um 分子振动能级 拉曼光谱法 远红外 50~300um 分子转动能级 微波03100分子转动、电子自旋能级微波吸收、电子顺磁共振谱 无线电波1m-1000核自旋 核磁共振谱
第十二章 光学分析法导论 12-1 电磁辐射的基本特征 4 电磁波谱及分析方法 电磁波谱区域 光谱区域 波长范围 跃迁类型 光谱分析方法 射线 0.001 ~0.1Å 核能级跃迁 射线发射 法 莫斯堡尔 法 X射线 0. 1 ~100Å 原子內层电子能级跃迁 X-荧光、衍射法 电子能谱分析法 真空紫外 10~200nm 真空紫外吸收光谱法 紫外 200~400nm 外层电子及价电子能级 紫外可见吸收光谱法 可见 400~800nm 外层电子及价电子能级 原子吸收、发射、荧光法 分子荧光光谱法 近红外 0.8~2.5μm 分子振动能级 红外吸收光谱法 中红外 2.5~50μm 分子振动能级 拉曼光谱法 远红外 50~300m 分子转动能级 微波 0.3~1000mm 分子转动、电子自旋能级 微波吸收、电子顺磁共振谱 无线电波 1m ~ 1000m 核自旋 核磁共振谱
第十二章光学分析法导论 么122电磁波与物质的相互作用 (单色光)入射 法线 反射 空气n1=1 玻璃2=1.5 2 折射 折射:斯涅尔(Sne)折射定律a2Sinr2=n1Sini 反射:入射角=反射角2 ⊥反射的反射率p=l/6=(m2-n)2/(m2+n1)2 i<60°时p变化不大
（单色光）入射 法线 反射 I0 Ir i 1 i 2 空气 n 1 =1 玻璃n2 =1.5 r2 折射 折射: 斯涅尔（Snell）折射定律 n2 Sinr2 = n1 Sini 1 反射: 入射角i 1 = 反射角i 2 ⊥反射的反射率 = Ir / I0= (n2 - n1 ) 2 / (n2 + n1 ) 2 i1＜60°时变化不大 第十二章 光学分析法导论 12-2 电磁波与物质的相互作用
第十二章光学分析法导论 12电磁波与物质的相互作用 全反射:Sini2>m1/n2时出现 i2超过某一值时,便发生全反射,此角称临界角 服从反射定律 仅出现在折射率较高的介质中 色散:折射率n随频率v变,复合光的折射角随频率而改变 n↑∽↑正常色散 适宜制作透镜 nv↑反常色散 适宜制作棱镜 以Hz
全反射： Sini 2>n1 /n2时出现 i 2超过某一值时， 便发生全反射,此角称临界角 服从反射定律 仅出现在折射率较高的介质中。 色散：折射率n随频率 而变 ，复合光的折射角随频率而改变 n ↑ ↑ 正常色散 适宜制作透镜 n↓ ↑ 反常色散 适宜制作棱镜 第十二章 光学分析法导论 12-2 电磁波与物质的相互作用
第十二章光学分析法导论 么122电磁波与物质的相互作用 干涉:两个波叠加时,组合波的振幅是组份波的矢量和 同相位组合波相长相位差180组合波相消 衍射:干涉现象的结果 平行单色光通过狭缝时 可在透镜后,屏幕上看到明暗交替的衍射条纹
干涉：两个波叠加时，组合波的振幅是组份波的矢量和 同相位组合波相长 相位差1800组合波相消 衍射：干涉现象的结果 平行单色光通过狭缝时, 可在透镜后，屏幕上看到明 暗交替的衍射条纹 第十二章 光学分析法导论 12-2 电磁波与物质的相互作用
第十二章光学分析法导论 122电磁波与物质的相互作用 散射:瑞利( Rayleigh)散射强度同波长的二次方成反比 频率不改变 拉曼( Raman)散射量子化的频率改变 吸收 发射: 能级间跃迁满足△E=hv 高能态(激发态)E 吸收 发射 能级 hy hv 能级的简并 低能态(基态)E 跃迁 光谱一
散射： 瑞利(Rayleigh)散射 强度同波长的二次方成反比 频率不改变 拉曼(Raman)散射 量子化的频率改变 吸收： 发射：—— 能级间跃迁 满足△E=h 高能态（激发态）Ei 吸收 发射 能级 h h 能级的简并 低能态（基态）E0 跃迁 光谱 第十二章 光学分析法导论 12-2 电磁波与物质的相互作用