当前位置: 首页 > >

工科分析化学光学分析法导论随堂讲义

发布时间:



12章

光学分析法导论

第12章 光学分析法导 论
什么叫光学分析法?

利用电磁辐射为“探针”来探测物质性质 An Introduction to Optical Analysis 、含量和结构的方法。
12-1 12-2 12-3 12-4 电磁辐射的基本特征 辐射与物质的相互作用 光学分析法的分类 光学光谱法的仪器

第12章 光学分析法导论

1 什么叫电磁波? 一种以巨大速度通过空间,不需要以任何物质作为传播媒介的 12-1 电磁辐射的基本特征 能量形式,称为电磁波。 在整个电磁辐射范围内,按波长或频率的大小顺序排列起来, 即为电磁波谱 电磁波的二重性

第12章 光学分析法导论

12-1 电磁辐射的基本特征

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 ? 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12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 波长 只决定于辐射源,而与介质无关 与传播速度V、介质(折射率 n=c/V)有关

第12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)
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 能量

☆ 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)×10-34焦耳?秒(J?s)

第12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 200 nm
波数 108
(cm-1)

800 nm
105 104 103 102 101 1 10-1 10-2 10-3
核 磁 共 振

107

106

?-射线 核跃 迁

X– 紫外 射线
内层 电子 跃迁

* * 红 紫可 外见 外 光

中红 远红外 外

顺磁共 振

红外波段 分子
共价电子跃迁

微波波段 分子
转动

射频波段 磁场中自旋
取向

振动

波长 (m) 10-10 10-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

1

101

第12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
电磁波谱区域与相应的光谱分析方法
光谱区域 波长范围 跃迁类型 光谱分析方法 ?射线 0.001 ~0.1? 核能级跃迁 ? 射线发射 法 莫斯堡尔 法 X射线 0. 1 ~100? 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 紫外 可见 *红外 中红外 远红外 微波 无线电波 10~200nm 200~400nm 400~800nm 0.8~2.5μm 2.5~50μm 50~300?m 0.3~1000mm 1m ~ 1000m 外层电子及价电子能级 外层电子及价电子能级 分子振动能级 分子振动能级 分子转动能级 分子转动、电子自旋能级 核自旋 真空紫外吸收光谱法 紫外可见吸收光谱法 原子吸收、发射、荧光法

分子荧光光谱法 红外吸收光谱 法 拉曼光谱 法
微波吸收、电子顺磁共振谱 核磁共振谱

第12章 光学分析法导论 12-2 电磁波与物质的相互作用

(单色光)入射 I0 i1 空气 i2

法线 Ir

反射

n1 =1 r2
折射

玻璃n2 =1.5

折射: 斯涅尔(Snell)折射定律 n2Sinr2 = n1Sini1 反射: 入射角i1 = 反射角i2 ⊥反射的反射率 ?= Ir / I0= (n2 - n1)2/ (n2 + n1)2 i1<60°时?变化不大

第12章 光学分析法导论

12-2 电磁波与物质的相互作用

全反射: Sini2>n1/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 ?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12 章 光学分析法导论

12-2 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1800组合波相消 衍射:干涉现象的结果 *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12章 光学分析法导论

12-2 电磁波与物质的相互作用

散射: 瑞利(Rayleigh)散射 拉曼(Raman)散射 吸收: 发射:—— 能级间跃迁 高能态(激发态)Ei 吸收 发射

强度同波长的四次方成反比 频率不改变 量子化的频率改变

满足△E=h?

h?

h?

低能态(基态)E0

能级 能级的简并 跃迁 光谱

第12章 光学分析法导论

12-2 电磁波与物质的相互作用

物质?辐射能 相互作用为基础
折射 非光谱法—— 反射 不涉及能级间的跃迁 色散 只改变传播方向、速度 散射 相应方法 或某些物理性质 干涉 衍射 旋光 光谱法——能级跃迁——波长和强度

光学分析法

第12章 光学分析法导论

12-3

光学分析法的分类

按电磁辐射的物质对象
分子光谱 原子光谱

按电磁辐射的能量传递方式
光谱法
吸收、发射、荧光、拉曼光谱

按电磁辐射的量子跃迁类型格 按电磁辐射的能量大小
相关方法简介,见教材

核能级谱,

电子、振动、转动光谱, 电子自旋及核自旋谱

电磁波谱区域与相应的光谱分析方法
按电磁辐射的能量大小
光谱区域 波长范围 跃迁类型 光谱分析方法 ?射线 0.001 ~0.1? 核能级跃迁 ? 射线发射 法 莫斯堡尔 法 X射线 0. 1 ~100? 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 紫外 可见 *红外 中红外 远红外 微波 无线电波 10~200nm 200~400nm 400~800nm 0.8~2.5μm 2.5~50μm 50~300?m 0.3~1000mm 1m ~ 1000m 外层电子及价电子能级 外层电子及价电子能级 分子振动能级 分子振动能级 分子转动能级 分子转动、电子自旋能级 核自旋 真空紫外吸收光谱法 紫外可见吸收光谱法 原子吸收、发射、荧光法

分子荧光光谱法 红外吸收光谱 法 拉曼光谱 法
微波吸收、电子顺磁共振谱 核磁共振谱

第 12章 光学分析法导论

12-4

光学光谱法的仪器

三种类型光谱仪器的总体结构特点? 光学光谱仪器的部件、 特点及光谱的匹配问题? 光源、检测器的一般要求、 类型及各自的特点? 滤光片、单色器的类型及其光学特性的表述? 色散率、分辨率的定义及有关概念。

《光学分析法导论 》 结束

请预*第13章




友情链接: