仪器分析第5讲 光学分析法概述(第七章)
光学分析法导论课件
• 光学分析法的基本原理 • 光学分析法的 • 光学分析法的数据理与分析 • 光学分析法的用例
01
光学分析法介
光学分析法的定 义
光学分析法是一种基于光与物质相互 作用，通过测量光与物质相互作用的 特性来分析物质的方法。
它利用了光的吸收、反射、散射、透 射等特性，以及光与物质相互作用后 产生的光谱信息，来对物质进行定性 和定量分析。
干涉条件
干涉图样
干涉图样是干涉现象的直观表现，其 形状取决于光波的波长、相位差和振 动方向。
相干光波的频率相同、有恒定的相位 差、有相同的振动方向。
光的衍射
01
02
03
衍射现象
光波在遇到障碍物或通过 孔洞时，会绕过障碍物或 穿过孔洞，产生偏离直线 传播的现象。
衍射分类
根据产生衍射现象的原因， 可以分为菲涅尔衍射和夫 琅禾费衍射。
03
利用分类算法对光谱数据进行分类和识别，以实现物质鉴别和
含量测定等功能。
图像数据的处理与分析
图像增强
通过对比度增强、滤波等技术改善图像质量，提高图像的清晰度 和可辨识度。
图像分割
将图像划分为不同的区域或对象，以便于提取感兴趣的目标或特 征。
特征提取与识别
从图像中提取出目标物的形状、大小、颜色等特征，并利用分类 算法进行识别和分类。
光学显微镜 用于观察细胞形态和组织结构。
流式细胞术 用于细胞分选、计数和表型分析。
在环境监测中的应用
遥感技 术
用于大范围的环境监测和污染源调查。
光学传感器
用于实时监测水质和空气质量。
荧光光谱法
用于水体中有机污染物的检测。
表面增强拉曼散射
用于空气中有毒有害物质的检测。
光学分析法的原理及应用
光学分析法的原理及应用1. 原理光学分析法是一种利用光的性质进行分析的方法。
它基于光的吸收、散射、发射等现象，通过对光的测量和分析来获得样品的信息。
下面将介绍几种常见的光学分析法及其原理。
1.1 吸收光谱分析法吸收光谱分析法是通过样品对特定波长的光进行吸收来分析样品的成分或浓度。
当光经过样品时，样品中的物质会吸收光的能量，吸收的程度与物质的浓度成正比。
通过测量光的透射率或吸光度，可以推断样品中各组分的浓度。
1.2 散射光谱分析法散射光谱分析法是通过样品对入射光产生的散射进行分析。
样品中的微粒会散射光线，散射光的强度和颜色与样品中微粒的特性相关。
通过测量散射光的强度和角度分布，可以研究样品的颗粒大小、浓度和形态等信息。
1.3 发射光谱分析法发射光谱分析法是通过样品受激后发射出的光来分析样品的成分或性质。
当样品受到外部激发光的作用，其内部的原子或分子会跃迁到激发态，并发射出特定波长的光。
通过测量发射光的强度和波长，可以确定样品中的元素或化合物的存在及其浓度。
2. 应用光学分析法在许多领域都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用。
2.1 环境监测光学分析法可以用于环境监测中的大气污染分析、水质监测等。
通过测量样品中特定波长的光的吸收或散射，可以分析出大气中的气体浓度、水中的溶解物浓度等信息，为环境保护和治理提供科学依据。
2.2 生物医学光学分析法在生物医学领域中有广泛的应用，例如荧光显微镜、光声成像等。
通过测量样品发射的荧光信号或受到激光激发后的声波信号，可以获得生物样品的形态、结构和功能信息，从而应用于细胞生物学、病理学等领域的研究和诊断。
2.3 食品安全光学分析法可以用于食品安全领域的污染物检测和成分分析。
例如，通过测量食品中特定波长光的吸收或散射来检测农药、重金属等的残留量，或者分析食品的营养成分和品质。
2.4 材料科学光学分析法在材料科学中也有广泛的应用，例如红外光谱分析、拉曼光谱分析等。
通过测量样品对不同波长或频率光的吸收、散射或发射，可以研究材料的结构、性质和组成，从而指导材料的设计、合成和应用。
仪器分析课程教学大纲
《仪器分析技术》课程教学大纲2023一、教学目的和要求仪器分析技术是测量物质的化学组成、分子结构、物理性质和状态，进行科学研究与质量监控的重要手段，是研究生必须掌握的基础知识之一。
《仪器分析》是化学与化学工程、材料工程、生物和生物工程各专业的基础课程之一。
鉴于硕博士研究生在本科阶段已经具备一定的课程基础知识，并且仪器分析技术种类繁多，发展迅速，本课程《仪器分析技术》教学大纲及教学内容的编制主要遵循“通用、精炼、新进展”的原则，通过这门课程的教学，可帮助学员较好地掌握本研究所研究领域较通用的仪器分析技术，重点学习测量误差和不确定度、各类仪器分析技术的原理、仪器结构和构效关系、主要实验技术/方法的特点、影响检测的主要因素、谱图解析的一般步骤和方法、前沿技术进展和典型应用实例等内容。
从而提高学生使用本研究所大中型仪器进行科研工作的能力。
本课程采用课堂教学、实验实验和多媒体辅助教学等多种教学手段相结合的方式完成教学内容。
教学内容注重实践应用价值，通过本课程学习，学员应能够在两个方面得到能力提升：（1）正确选择分析技术和分析仪器的能力。
（2）评判数据质量，解析数据、挖掘数据信息的能力。
二、预修课程本课程是在学生已完成本科分析化学和仪器分析课程或了解相关知识，具有较好的化学专业基础知识，特别是具备较好的“定性定量分析”的概念基础上开设的。
三、适用对象化学与化学工程、材料工程、生物和生物工程相关专业博硕士研究生。
四、授课方式采用课堂理论教学和实验演示教学相结合的授课方式，并结合讨论、学生自学、课外辅导答疑以及考核。
五、课程内容课堂理论教学总计42学时，实验演示教学18.5学时，分6个技术模块共计11章展开教学，模块I包括第一章和第二章，模块II-VI包括第三章至第十一章。
其中，模块1为必选项，在模块II-VI中，不同专业研究生可根据自身专业基础和技术需求情况，从第三章至第十一章教学内容中任选数个章节学习。
总学时数不少于36学时。
光学分析概论ppt课件
磁波的相互作用（非光谱光学分析）的一系列分析方法。 常见的光学分析方法有:
原子发射光谱分析 原子吸收光谱分析法 紫外-可见光光谱分析 红外吸收光谱分析法 折射、旋转、衍射、比浊等
光→待测物→光信号(产生或变化)→检测处理→定性定量 (1)光谱分析法:
测定待测物质的光谱,根据光谱的频率特征和强度特征分别 进行定性和定量。 (2)非光谱分析法:
利用光的非频率性质(折射、衍射、反射、干涉、旋转等) 的变化作为分析信息的方法。
光谱分析法是现代仪器分析中应用最广泛的一类分析方法
1、电磁波的基本性质 （1）、光的波动性 光是一种电磁波
是振动电场与振动磁场在空间的传播； 光的传播速度
与媒质有关，在真空中的传播速度为3×108m/s; 光具有波动性和粒子性
具有波动性的光量子流
描述光的波动性的参数有：
光速（C），波长（λ）；波数（σ）；频率（ γ ） 光的空间参数： λ 与σ 光的时间参数： γ γ= C/λ = C *σ
γ——只取决于光源；与介质无关； λ 或σ——不但取决于光源，也与传播介质有关；
E = hv = h c/ λ h为普朗克常量；v为频率；c为真空中光速；λ为波长；
（3）电磁波谱 光是一种电磁波，具有不同的波长（波动性参数）
和不同的能量（微粒性参数）；因此，根据光的波动 性参数或微粒性参数，可以把光谱分为不同的谱区：
互 补色
光谱分析中的几种色光： *单色光：只含有一种（或范围很小）频率或波长的光； *复合光：含多种（指定）频率或波长的光； *杂散光：指定波长或频率以外的光；
在光谱分析中所使用的光通常为单色光或复合光， 即分析光，它负载了分析信息；而杂散光在光谱分析中 干扰对分析信息的测定，称为干扰光；
《光学分析法概述》课件
光学分析法通常是非接触性的，不会对被 检测物质造成破坏或污染，这对于某些脆 弱的样品或环境十分重要。
实时监测
远程操作
光学分析法可以实现实时监测，对于快速 变化的过程或事件能够迅速响应。
在某些情况下，光学分析法可以通过远程 操作进行，无需直接接触被检测物质，增 加了操作的安全性和便利性。
缺点
对光源和探测器的依赖 光学分析法通常依赖于特定波长 或光谱范围的光源和探测器，而 这些设备的准确性和稳定性可能 会影响分析结果。
荧光光谱仪通常由光源、激发滤光片、单色器、样品池、发射滤光片和检测器组成，能够测量荧光物质 的激发光谱和发射光谱，从而分析荧光物质的性质和组成。
荧光光谱仪在生物学、医学、化学和环境科学等领域有广泛应用，可用于分析生物样品、药物、污染物 等样品。
拉曼光谱仪
拉曼光谱仪是一种用于测量拉曼散射光谱的仪 器。
《光学分析法概述》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 光学分析法简介 • 光学分析法的基本原理 • 常用光学分析仪器介绍 • 光学分析法的优缺点 • 光学分析法的未来发展
CHAPTER
01
光学分析法简介
光学分析法的定义
光学分析法是一种基于光与物质相互作用来研究物质结构和性质的分析方法。它利用光的吸收、发射 、散射、折射等特性，结合各种光学器件和测量技术，实现对物质进行定性和定量分析的目的。
光的散射与干涉
光的散射
当光通过物质时，物质中的微小颗粒 会使光发生散射。散射光的强度和方 向与颗粒的大小、形状和折射率有关 ，可据此分析物质的粒度和分布。
光的干涉
两束或多束光波在空间相遇时，会因 相位差而产生加强或减弱的现象。利 用光的干涉现象可进行光学干涉测量 和干涉光谱分析。
仪器分析课件 光学分析法导论共85页
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
仪器分析之光学分析法概论
吸
光
度
?1
(A)
? (nm)
?1
?1 ?2 ?3 ?4 ?5 ?6 … ?n
光谱的不同形式
nm
带状光谱
线状光谱
?连续光谱：由炽热的固体或液体发射。
太阳连续光谱
非光谱法 不涉及物质内部能级的跃迁，仅 通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、折 射、干涉、衍射和偏振)的变化, 主要有折射 法，旋光法，浊度法，X-射线衍射法和圆二 色法等。
光学分析法概论
中药分析教研室 曹骋
第1节 电磁辐射与电磁波谱
光学分析法 :根据物质发射电磁辐射，或物质与辐 射的相互作用，对物质作定性或定量的测定，这一 类分析方法统称为 ~。
光从本质上讲是电磁辐射 (电磁波)，光具 有波粒二象性，即波动性与微粒性。
光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性， 热辐射、光电效应又表明光具有粒子性， 单独使用任何一种都无法完整地描述光的所有 性质，因此光具有波粒二象性。
◆波长越长，波动性越明显， 频率越大，粒子性越明显；
◆大量光子的行为表现波动性， 单个光子的行为表现粒子性；
◆传播过程中表现波动性，和其他物质相互 作用时表现粒子性。
1．波动性 光的波动性体现在折射、干涉、 衍射以及偏振等现象。波动性常用波长λ、 波数σ和频率υ等参数来表征。
? ? c/?
? ? 1/? ? ? /c
波数：每 1cm长度内含有波的个数
衍射现象
干涉现象
2．微粒性 体现在吸收、发射、热辐射、光电 效应等方面。
光是不连续的粒子流，这种粒子称为光子 （或光量子） 。
E ? h? ? hc/ ? ? hc?
h是普朗克常数，其值等于6.6262×10-34J·S
仪器分析课件光学分析法导论
2-3-2. 单色器（分光系统）
作用： 将复合光分解为按波长次序排列的单色光
（一）分光系统的基本结构和作用
照明透镜组
准直镜 L1
暗箱物镜
L2
KⅢ
KI
KⅡ 入射狭缝 分光元件
物镜焦面
照
准
色
投
明
直
散
影
系
系
系
系
统
统
统
统
1．照明系统
L1 L2
作用：
KⅢ
照明透KI镜
KⅡ
L 到入射狭缝
S
将光源 B 所发射的光线聚焦于狭缝 S，使 S 得到均匀照明
md ：棱镜数目 A：棱镜顶角 n：棱镜折射率 f： 物镜焦距 ξ：焦面与主光轴夹角
（2）分辨率 R
dn
R理 mb0 d
m:棱镜数目; b0:棱镜底边长; d n /dλ:棱镜材料色散率
（3）集光本领 L
麦克斯韦证明 光是一种电磁波，于 是光的波动学说更战 胜了粒子学说，在相 当长时期占据统治地 位；
20 世 纪 初 ， 爱 因 斯 坦光子学说解释光电效应 得到成功，并进一步被其 它实验证实，迫使人们在 承认光是波的同时又承认 光是由一定能量和动量的 粒子（光子）所组成。光 具有波动和微粒的双重性 质，就称为光的波粒二象 性，其波粒二象性可以被 波动力学统一起来。
b. 线色散率
dl
Dl d
Dl ddls
findd
s
2msf inA 2
dn
in 1n2si2nA d
2
dn
d 和n与波长λ有关，故线色散率 也与波长有关，一般λ ，Dl 。即 相同波长差的谱线在短波区被分开
光学分析法概述课件
质相互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质 的定性和定量分析的方法。
历史上，此相互作用只是局限于电磁辐射与物质 的作用，这也是目前应用最为普遍的方法。现在，光 谱方法已扩展到其它各种形式的能量与物质的相互作 用，如声波、粒子束（离子和电子）等与物质的作用 。
量状态粒子之间发生能量跃迁时的能量差
E 可用 h 表示。 1918年获Nobel物理学奖.
(1858-1947)
两个重要推论：
物质粒子存在不连续的能态，各能态具有特定的能量。
当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于
两个能级之间的能量差；
反之亦是成立的，光即学分析法概E述 =E1-E0=h
电磁波的发射-光谱图
光电转换
信号处理器
发射
光源+样品
分光系统
光电转换
信号处理器
光学分析法概述
1、光源
连续光 源
线光源
紫外光源 可见光源 红外光源
H2 灯 D2 灯 W灯 氙灯
Nernst 灯 硅碳棒
160-375nm
320-2500nm 250-700nm 6000-5000cm-1 之 间有最大强度
金属蒸汽灯 空心阴极灯
电荷耦合器件(Charge-coupled device, CCD)
UV-Vis
电导检测器
电导检测器（Photoconductivity）；
热检测器
热电偶（Thermocouple）
(Thermal
辐射热计（Bolometer）
ห้องสมุดไป่ตู้IR
transducer)
热释电（Pyroelectric transducer）
光学分析法概述
4. 光电转换器（Transducer） A）定义：光电转换器是将光辐射转化为可以测量的电 信号的器件。
S = kP + kd = kP
K:校正灵敏度；P：辐射功率；kd: 暗电流（可通过线路补偿，使为0）
B）理想的光电转换器要求： 灵敏度高； S/N大； 暗电流小； 响应快且在宽的波段内响应恒定。
S DW
D=倒线色散率；W=狭缝宽度。当单色仪的色散率固定时，波长间隔 将随狭缝宽度变化。
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，提高选择性； 定量分析：选择较宽的狭缝宽度—增加照亮狭缝
的亮度，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。
光学分析法的优点-分析速度快
仪器自动化程度越高,分析速度越快.
光学分析法的优点-选择性好
显色剂的专一性识别
分光光度分析法 荧光光度分析法 原子吸收光谱法 原子发射光谱法
荧光探针的专一性
共振吸收线 特征谱线
光学分析法的优点-应用范围广
1.生命科学 研究DNA,RNA,蛋白质等生物分子的结构,构型转化,以及定量测 定和识别. 2.药学领域 研究药物分子的作用机理,筛选抗癌药物. 3.矿产资源的开发,冶炼和利用. 4.环境监测,检测饮用水,土壤和大气中的有毒有物质.
该“单色光具有一定的宽度（有效带宽）。有
效 带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、 分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越 好。
构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。
f 入射狭缝 准直镜 棱镜 物镜 焦面 准直镜
第七章 原子发射光谱分析
2、电磁辐射的性质：具有波、粒二象性
（1)波动性
（2)粒子性
c
E h h
c
c：光速；：波长；ν：频率；E ：能量； h：普朗克常数 （6.6262×10-34 J ·s） 3、电磁波谱：电磁辐射按波长的顺序排列
3．光谱法与非光谱法的区别：
光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 非光谱法：内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变
6
仪器分析-原子发射光谱分析
§ 7-2 原子发射光谱分析的基本原理
一、定义 根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的
31
仪器分析-原子发射光谱分析
三、摄谱法的观测设备
1、光谱投影仪（映谱仪）——放大投影谱片 光谱定性分析，一般放大倍数为20倍 2、测微光度计（黑度计）——测量感光板上所记录的谱线的 黑度，用于光谱定量分析
(1)感光板
玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂 （AgBr+明胶+增感剂）。
激发态
基态
光
（3）散射：丁铎尔散射、拉曼散射 （4）折射和反射 （5）干涉和衍射 根据特征光谱的波长可进行定 性分析；根据光谱峰的强弱与 物质含量的关系进行定量分析。
4
仪器分析-原子发射光谱分析
三、光学分析法分类
1、光谱法：
光谱法与非光谱法
利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而 产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的 定性、定量分析方法。
仪器分析(自己总结的)
仪分第一章、仪器分析的定义：采用比较复杂或特殊的仪器，通过测量表征物质的某些物理或物理化学的性质参数及其变化规律来确定物质的化学组成，状态及结构的方法。
判断仪器的好坏：精密度、灵敏度、检出限、线性范围及选择性等。
仪器分析的特点是：易于自动化和智能化，灵敏度高、选择性好、无损分析、分析速度快缺点的准确度较低，不适用于常量和高含量的测定。
第二章、光学分析方法，按能量交换分：吸收光谱法和发射光谱法，按作用结果分：原子光谱（线状光谱）和分子光谱（带状光谱）。
非光谱法没有能级之间的跃迁。
分子跃迁：原子能级跃迁、振动和转动。
光学光谱仪器基本上都由五部分组成：1、光源，2、单色器，3、试样池，4、检测器，5、信号显示系统。
第四章、原子吸收光谱法（AAS）。
原子吸收：气态基态原子对于同种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。
原子吸收分光光度计主要由：锐线光源、原子化器、分光系统和检测系统等四部分组成。
原子吸收光谱与紫外-可见分光光度法的比较：它们都是在电磁辐射作用下，吸收辐射能发生核外层电子的跃迁所产生的。
其波长范围均在近紫外到近红外光区。
原子吸收光谱与紫外-可见光谱的主要区别在于吸收机制不同，前者属于原子光谱，是由原子所产生的吸收，是线状光谱，而后者是属于分子光谱，是分子所引起的吸收，产生带状光谱，谱带很宽。
原子吸收光谱法的特点：1灵敏度高，检测限低；2测量精度好，3选择性好，4分析速度快应用范围广，5仪器比较简单，操作方便，价格较低廉，一般实验室都可配备。
缺点是：多元素测定尚有困难；测定难熔元素还不能令人满意。
从基态跃迁到第一激发态，所需要的能量最小、跃迁概率最大，因此对大多数元素来说，这条共振线也就是最灵敏的谱线。
影响谱线变宽的主要因素有，多普勒变宽和劳伦茨变宽。
实现峰值吸收测量必须满足的两个条件：1必须使通过吸收介质的发射线的中心频率与吸收线的中心频率严格一致，2发射线的半宽度远远小于吸收线的半宽度。
仪器分析概论 7 原子发射光谱
1
一、什么是光分析法
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的关系所建立起来的分析方法 ；
物质的原子或分子的特定能级跃迁产生特征光谱，根据 特征光谱可进行定性分析；光谱的强度与物质的含量有关， 故也可以进行定量分析。
2
电磁辐射与物质的相射光谱仪器的基本结构由三部分组成：
光源
分光系统（光谱仪） 观测系统
26
1、 光源
作用：
1）把试样中组分蒸发解离为气态原子；
2）使气态原子激发，产生特征光谱
光源是决定光谱分析灵敏度、准确度的重要因素。
常用的光源：直流电弧、交流电弧、电火花； 新进展：激光光源、电感耦合等离子体（ICP）焰炬。
29
内层石英管的内径为1－2 mm，
由载气（一般用Ar）将试样气溶胶
从内管引入等离子体。（ 使用单原
子惰性气体 Ar 在于它性质稳定、不 与试样形成难离解的化合物，而且 它本身的光谱简单。）
由雾化器供给的试样气溶胶经过
该通道由载气带入等离子炬中，进 行蒸发、原子化和激发。
工作气体Ar
30
常规分析区
曲面上成像。
12
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；经聚焦后在 焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱（即：分光 ）； 棱镜的分辨能力取决于 棱镜的几何尺寸和材料； 棱镜的光学特性可用色 散率和分辨率来表征；
反射、折射、散射、干涉、衍射等；
可分为三个基本过程： （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。
第07章原子发射光谱分析
2019/10/2
青岛大学 高翠丽
第二节 原子发射光谱分析的基本原理
一、原子光谱的产生(formation of atomic emission spectra) 1.基态：在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量是
最低的，这种状态称为基态。 2.激发态：当原子受到能量(如热能、电能等)的作用时，原
到分析间隙G的击穿电压时， G的空气绝缘被击穿（空气电 离），产生高频正当放电， L2-C1-G。 d.当G的空气绝缘被击穿（空 气电离）时，电源的低压部 分便沿着已造成的电离气体 通道，通过G进行弧光放电， 放电回路为R2-L2-G。
2019/10/2
青岛大学 高翠丽
交流电弧
e．电当弧C熄1两灭端。的在电交压流降电低另至半维周持，电G弧重放新电被所击需穿要，的如最此低反数复值。时， ②. 特点：交流电弧是介于直流电弧和电火花之间的一种光源，
3．根据所得光谱图进行定性鉴定或定量分析。 每种元素都有其特征的波长，故根据这些元素的特征
光谱就可以准确无误的鉴别元素的存在(定性分析)，而这
些光谱线的强度又与试样中该元素的含量有关，因此又可
利用这些谱线的强度来测定元素的含量(定量分析)。
2019/10/2
青岛大学 高翠丽
第三节 光谱分析仪器
主要由光源、分光系统(光谱仪)及观测系统三部分组成。
• 高压电弧工作电压达2000～4000V，很少使用。
• 低压交流电弧工作电压一般为110～220V，设备简 单，应用较多。
交流电弧采用高频引燃装置引燃，电流密度比直流 电弧大，弧温略高于4000～7000K，光谱中出现的 离子线也稍多些。
a. 原子光谱法：是由原子外层或内层电子 能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。 b. 分子光谱法：是由 分子中电子能级、振动和转动能级 的变化产生的，表现形式为带 光谱。
现代仪器分析各章习题总结
第一章、绪论1、了解分析化学发展的过程阶段一：16世纪天平的出现，分析化学具有了科学的内涵20世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分析化学理论基础。
第一次变革，20世纪40年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少与精度低。
阶段二：20世纪40年代后，仪器分析的大发展时期第二次变革，仪器分析的发展。
阶段三：八十年代处初，以计算机应用为标志的分析化学第三次变革2、掌握仪器分析的分类与发展特点分类：电化学分析法、光学分析法、色谱分析法、其它仪器分析法。
发展特点：提高灵敏度，解决复杂体系的分离问题，微型化及微环境的表征与测量，扩展时空多维信息，形态、状态分析及表征，生物大分子及生物活性物质的表征与测定，非破坏性检测与遥测，自动化及智能化。
3、分析仪器的性能应从哪些方面进行评价？精密度：标准偏差、相对标准偏差、方差、变异系数误差：绝对误差、相对误差灵敏度：校正灵敏度、分析灵敏度检测限：空白加3倍的空白标准偏差线性范围：可以分析的浓度范围选择性：选择性系数4、仪器分析常用的校正方法？各有何特点？标准曲线法：标准物配制浓度要准确，标准基体与样品基体一致标准加入法：基体相近，基体干扰相同，但适用于小数量的样品分析内标法：克服或减少仪器或方法的不足等引起的随机误差或系统误差5、了解分析仪器的组成部分信号发生器——（分析信号）——检测器——（输入信号）——信号处理器——读出装置6、内标元素与分析线对选择的条件？内标元素应是原来试样中不含或含量少的元素，内标物的激发电位应与分析线相同或尽量相近，内标元素的待测元素应具有相近的电离电位，两条谱线的波长应接近，分析线对附近的背景干扰应尽量小第二章：离心与电泳技术1、理解相对离心力场（g）与沉降系数（s）的物理意义。
相对离心力场：转头所产生的最大离心力场是重力场的多少倍。
沉降系数：单位离心力场的沉降速度。
迁移率：单位电场强度下电荷移动速率，取决于物质本身。
2、掌握梯度离心的原理、优点与梯度材料选择条件。
仪器分析知识点总结各章
仪器分析知识点总结各章第一章仪器分析的基本概念和原理1.1 仪器分析的定义仪器分析是利用仪器设备对样品进行检测、分析和测量，以获取样品中特定组分的含量、性质和结构等信息的一种分析方法。
1.2 仪器分析的分类仪器分析按照分析方法的不同可以分为物理分析、化学分析和生物分析三大类，其中每类又分为多个不同的分支。
1.3 仪器分析的基本原理仪器分析的基本原理是根据目标分析物的性质和特点，选用合适的分析仪器进行检测和分析。
常用的仪器分析原理包括光谱分析原理、色谱分析原理、质谱分析原理等。
第二章光谱分析2.1 光谱分析的基本概念光谱分析是利用样品对电磁波的吸收、散射、发射或者透射特性进行分析的方法，分析样品中的成分、结构和性质。
2.2 原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析（AAS）是利用原子对特定波长的光的吸收特性来测定样品中金属元素的含量的分析方法。
原子吸收光谱分析的原理是利用吸收特性和比例计算出样品中目标元素的含量。
2.3 紫外可见光谱分析紫外可见光谱分析（UV-Vis）是利用样品对紫外和可见光的吸收特性进行分析的方法，常用于测定有机物和某些无机物的含量和结构。
2.4 荧光光谱分析荧光光谱分析是利用样品对激发光的发射特性进行分析的方法，荧光光谱常用于生物分析、环境分析和材料科学等领域。
第三章色谱分析3.1 色谱分析的基本概念色谱分析是利用色谱仪器对样品中的组分进行分离、检测和定量测定的方法，主要包括气相色谱分析、液相色谱分析和超临界流体色谱分析等。
3.2 气相色谱分析气相色谱分析（GC）是将样品分离为各个成分，再通过气相色谱柱进行分离和检测的方法，主要用于分析有机物、气体和挥发性物质。
3.3 液相色谱分析液相色谱分析（HPLC）是将样品分离为各个成分，再通过液相色谱柱进行分离和检测的方法，主要用于分析生物化学物、药物和小分子有机化合物等。
3.4 色谱联用技术色谱联用技术是将不同色谱方法和检测手段结合起来，以达到更高的分离能力和检测灵敏度，常见的色谱联用技术包括气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）等。
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吸收光谱法：顺磁共振波谱 法、核磁共振波谱法
吸收光谱法
莫斯堡谱法 紫外可见分光光度法 原子吸收光谱法 红外光谱法 顺磁共振波谱法 核磁共振波谱法
《仪器分析》光学分析法概述
§7.1光学分析法概要(Introduction to Spectroscopy)
1. 光学分析法及分类
光学分析法根据物质发射、吸收电磁辐射或 电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的一 类分析方法。
可分为光谱法和非光谱法两大类
电பைடு நூலகம்辐射和电磁波谱
1．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空 间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式，它 是检测物质内在微观信息的最佳信使。
来自分子振动和转动能级的跃迁
波谱区 微波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
长
光谱分析法
基于测量辐射的波长及强度。 这些光谱是由于物质的原子或分子的特定 能级的跃迁所产生的，根据其特征光谱的 波长可进行定性分析； 光谱的强度与物质的含量有关，可进行定 量分析。
根据电磁辐射的本质，可分为
散射
Roman 散射
2
4. 光谱仪流程 3
迁
10~200nm
外 层 电 子 跃 200~400nm
迁
400~800nm
分子振动能 级
分子转动能 级
电子和核自 旋
0.78~2.5μm 2.5~50μm 50~1000μm 0.1nm~1m >1m
X射线区 远紫外区 近紫外光区 可见光区
近红外光区 中红外光区 远红外光区 微波区 无线电波区
X射线荧光分析法
2．电磁辐射的性质：具有波、粒二像性；其能量交 换一般为单光子形式，且必须满足量子跃迁能量公式：
E h h c
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
高能辐射区 γ射线 χ射线
光学光谱区 紫外光 可见光 红外光
能量最高，来源于核能级跃迁 波长 来自内层电子能级的跃迁 来自原子和分子外层电子能级的跃迁
原子光谱：由原子内层或外层能级的变化产 生，表现为线状光谱
分子光谱：由分子中电子能级、振动和转动能 级的变化产生，带状光谱
根据辐射能量传递的方式，可分为发射、 吸收、荧光、拉曼光谱等。
1
非光谱分析法
不涉及光谱的测定，即不涉及能级的跃 迁，而主要是利用电磁辐射与物质的相互 作用。
这个相互作用引起电磁辐射在方向上的 改变或物理性质的变化，而利用这些改变 可以进行分析。
2. 电磁辐射参数及应用
3. 各种光分析法简介
发射光谱法
γ射线光谱法 x射线荧光分析法 原子发射光谱分析 原子荧光分析法 分子荧光分析法 分子磷光分析法 化学发光分析
迁能级类型 波长λ
电磁波区域 涉及方法
核能级
5~140 pm γ射线区 γ射线光谱法、Mossbauer谱法
K,L层电子跃 0.001~10nm