光学分析仪器光谱
仪器分析-光谱分析法概论(第十章)
三个主要过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物
质相互作用；（3）产生被检测信号。
第一节
电磁辐射及其物质的相互作用
一、电磁辐射和电磁波谱
1. 波动性（干涉、衍射、反射和折射） 用波长(nm)、波数(cm-1)和频率(Hz)表示。 =c/ = 1 / = /c
波长是在波的传播路线上具有相同振动相位的相邻两点间的线性距
光学分析法光谱分析法非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光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光x射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光x射线荧光化学发光第三节光谱分析仪器光学分析法三个基本过程
原 子 发 射
原 子 吸 收
原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法 光谱分析法 吸收光谱法 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振
分子光谱法
发射光谱法
原 子 发 射
原 子 荧 光
分 子 荧 光
离；波数是每厘米长度中波的数目； 频率是每秒内的波动次数。
※ 频率与波长成反比, 即波长越长, 频率越低, 波数越小
2. 微粒性（光电效应、光的吸收和发射） 用每个光子具有的能量E作为表征。 E = h =h c / = h c h (普朗克常数) ， h=6.6262×10-34J•s ※ 光量子的能量(E)与波长成反比, 而与频率（或波数） 成正比.
光谱分析仪器有哪些
光谱分析仪器有哪些光谱分析是一种利用光学原理来进行检测、分离和定量分析的方法。
光谱分析技术被广泛应用于化学、生物、环境科学等领域，可以对各种物质进行分析和鉴定。
光谱分析需要用到相应的仪器设备，下面将就几种光谱分析仪器进行介绍，主要包括紫外可见分光光度计、红外光谱仪、拉曼光谱仪和荧光光谱仪。
一、紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计（UV-Vis Spectrophotometer）是通过发射电磁波并测量样品反射、散射或透射光线的强度来获得样品的吸收谱的仪器。
这种仪器适用于吸收性变化比较明显的样品，如有机化合物、无机中间体和材料等。
紫外可见分光光度计主体部分由专门的光源系统、单色器、样品室、检测系统和计算机控制系统构成。
该仪器操作简便、分辨率高、速度快、灵敏度高且最小检测量低。
二、红外光谱仪红外光谱仪（Infrared Spectrometer）是一种检测物质的振动和旋转能级交互作用，从而确定样品分子结构和成分的仪器，适用于分析有机化合物、聚合物、大分子化合物、生物分子等。
这种仪器使用的光谱区域为4000-400cm^-1，所检测到的信号是样品分子的吸收能级信号。
红外光谱仪通常包括光源、样品室、单色仪和探测器。
其主要优点包括测试非破坏性、易于实施等特点。
三、拉曼光谱仪拉曼光谱仪（Raman Spectroscope）是一种通过测量样品散射的弱激发的光线来检测分子、化合物、晶体等物质结构信息的仪器。
在该仪器中，通过激发激光束与样品相互作用，使样品分子发生振动并产生散射光，在样品散射光束过程中捕获弱散射光，并通过光谱仪对弱散射光进行测量。
拉曼光谱仪适用于检测无色、无味、无毁坏性物质的结构，如高分子材料、生物大分子、有机/无机化合物等。
四、荧光光谱仪荧光光谱仪（Fluorescence Spectrometer）是一种通过制作激发光与样品相互作用导致样品吸收激发能而产生荧光的现象，然后进行检测的仪器。
测量样品在激发过程中释放出荧光，通过检测样品中的荧光信号来识别样品的不同成分和结构信息。
仪器分析(光学、电化学、色谱分析法)
5
电子能级
振动能级
转动能级 各能级是量子化的,电子跃迁也是量子化的 各能级是量子化的 电子跃迁也是量子化的 电子能级跃迁时伴随振动和转动能级的跃迁 ∆ E 总= ∆ E 电+∆ E振+ ∆ E转 ∆
E1
三种能级间能量差值的大小为 ∆ E=E2-E1=hν=hc/λ ν λ 电子能级间的能量差为1-20ev 电子能级间的能量差为
8
谷
λ max
λ /nm
4。偏离比尔定律的原因 。
1）单色光不纯 ） 要 求
半波宽
谱带宽∆λ 谱带宽∆λ
∆λ≤1/10吸收峰半高宽 吸收峰半高宽 ε测、ε邻，
假设测定波长为λ 另一波长为λ 假设测定波长为λ测，另一波长为λ邻 可以证明 0.01 当ε测=ε邻时，A=ε测bC，A与C之间是直线关系 ε ε ， 与 之间是直线关系 当ε测>ε邻=时，产生正偏差 ε 时 ε测<ε邻时，产生负偏差 ε 差值越大， ε测与ε邻差值越大，偏差越显著 测定时尽可能采用最大吸收波长 2）杂散光影响 ） 杂散光 ——与所需波长相隔较远的光 与所需波长相隔较远的光 产生的原因 影响 难以避免的瑕疵 仪器使用保养不当 影响
助色团— 助色团
279 nm ε = 1450
常见助色团助色效应的强弱: 常见助色团助色效应的强弱
-F<-CH3<-Cl<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<NHCH3<-N(NH2)2<-NHC6H5<-Oε >104 ,强带 强带 允许跃迁 ε <103 ,弱带 弱带 禁阻跃迁
吸收带 — 吸收峰在光谱中的位置 3。几种主要吸收带 。 1） n→σ∗跃迁的吸收带 →σ∗跃迁的吸收带 ） →σ∗ 产生
光谱分析仪器
光谱分析仪器光谱分析仪器是一种用于分析光谱的科学仪器，广泛应用于物理、化学、生物等领域的实验研究和工业应用中。
它通过对待测物质产生的光谱进行测量和分析，揭示物质的性质和组成。
光谱分析仪器主要由光源、光栅或光衍射装置、检测器和数据处理系统组成。
不同类型的光谱分析仪器适用于不同的光谱范围和应用领域。
光源是光谱分析仪器的重要组成部分，它提供了待测物质产生光谱所需要的光线。
常见的光源包括白炽灯、氘灯、钨灯、氙灯等。
不同的光源在不同的波长范围和亮度上有着不同的特点和应用。
光栅或光衍射装置是光谱分析仪器中的核心部件之一，它用于将进入仪器的光线按不同的波长进行分离。
其中，光栅是一种光学元件，可根据光线的入射角和纹片间距的大小来决定衍射角和衍射波长。
而光衍射装置则是一种利用衍射现象来分离光谱的技术。
检测器用于测量已分离的光谱，将光信号转化为电信号，并进行放大和测量。
常见的检测器类型包括光电二极管、光电倍增管、光电子倍增管等，它们具有不同的特点和适用范围。
数据处理系统是光谱分析仪器的重要组成部分，它用于接收和处理由检测器测得的信号，将光谱信号转化为可以被科学家或研究人员分析的数据。
数据处理系统通常由计算机和相应的分析软件构成，通过对光谱数据的处理和解析，可以获取有关物质性质和组成的详细信息。
光谱分析仪器具有许多优点，如高分辨率、高灵敏度、快速测量速度和广泛的应用范围。
它可以帮助科学家和研究人员更加深入地了解物质的结构、组成和性质，从而为科学研究和工业应用提供有力的支持。
光谱分析仪器的应用非常广泛。
在物理领域，光谱分析仪器可以用于研究光的特性、原子和分子结构等。
在化学领域，它可以用于分析和鉴定化合物的结构和组成。
在生物领域，它可以用于研究生物分子的结构和功能。
此外，光谱分析仪器还广泛应用于环境监测、食品安全检测、药物研发等领域。
光谱分析仪器在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。
它不仅可以为科学家和研究人员提供全面准确的光谱数据，还可以为各行各业的工程师和技术人员提供可靠的分析结果和数据支持。
光学仪器中的光谱分析技术应用
光学仪器中的光谱分析技术应用光谱分析是一种重要的光学技术，广泛应用于各个领域，包括化学、物理、生物、环境科学等。
光谱分析技术通过将光源通过样品后，测量光的吸收、发射或散射特性，从而得到样品的组成、结构或性质信息。
在光学仪器中，光谱分析技术被广泛应用，为科学研究和工业生产提供了强大的工具。
一、紫外可见光谱分析技术紫外可见光谱分析技术是一种常用的光谱分析方法，通过测量样品在紫外可见光波段的吸收特性，可以确定样品的组成和浓度。
例如，紫外可见光谱分析技术在药物分析中有着广泛的应用。
药物的吸收峰位和吸收强度可以用来确定药物的结构和纯度，从而确保药物的质量和安全性。
此外，紫外可见光谱分析技术还可以用于环境监测、食品安全等领域。
二、红外光谱分析技术红外光谱分析技术是一种研究物质分子结构和功能的重要方法。
红外光谱分析技术通过测量物质在红外光波段的吸收特性，可以确定物质的化学键、官能团和分子结构。
红外光谱分析技术在化学、生物、医药等领域有着广泛的应用。
例如，在药物研发中，红外光谱分析技术可以用于药物的结构鉴定和纯度检测，为药物的研制提供重要的支持。
三、拉曼光谱分析技术拉曼光谱分析技术是一种非破坏性的光谱分析方法，可以用于物质的结构鉴定和分子振动信息的获取。
拉曼光谱分析技术通过测量样品散射光的频率差异，得到样品的拉曼光谱图。
拉曼光谱分析技术在材料科学、生物医学等领域有着广泛的应用。
例如，在材料科学中，拉曼光谱分析技术可以用于材料的相变研究和缺陷分析，为新材料的开发提供重要的参考。
四、质谱分析技术质谱分析技术是一种高灵敏度、高分辨率的光谱分析方法，可以用于物质的组成分析和结构鉴定。
质谱分析技术通过将样品分子离子化，然后根据样品离子的质量和电荷比，确定样品的组成和结构。
质谱分析技术在化学、生物、环境等领域有着广泛的应用。
例如，在环境监测中，质谱分析技术可以用于检测空气、水和土壤中的有害物质，为环境保护提供重要的数据支持。
仪器分析 3-光学分析-紫外可见光谱
1. 样品性质影响
第三章 紫外-可见分光光度法 (Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
3.1 紫外-可见吸收光谱 3.2 吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律 3.3 紫外-可见光度计仪器组成 3.4 分析条件选择 3.5 UV-Vis分光光度法的应用
• （3） 电子能级的能量差ΔΕe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸收 光谱在紫外(200-400nm)—可见光区(400-800nm)，紫外—可见光 谱(或分子的电子光谱)
紫外-可见光谱用于定性和定量分析
不同物质结构不同或者说其分子能级的能量(各种能级能量总 和)或能量间隔各异，因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能 量的外来辐射，这是UV-Vis定性分析的基础。
影响紫外－可见吸收光谱的因素有哪些呢？
1）共轭体系的存在----红移
如 CH2=CH2 的 -* 跃 迁 ， max=165~200nm ； 而 1,3- 丁 二 烯 ， max=217nm
2）异构现象：使异构物光谱出现差异。
如 CH3CHO 含 水 化 合 物 有 两 种 可 能 的 结 构 ： CH3CHO-H2O 及 CH3CH(OH)2; 已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前者；
光学光谱各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法
各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法——牛人总结，留着备用来源：刘艳的日志紫外吸收光谱UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息荧光光谱法FS分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息红外吸收光谱法IR分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法Ram分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息电子顺磁共振波谱法ESR分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息质谱分析法MS分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息气相色谱法GC分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关反气相色谱法IGC分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数裂解气相色谱法PGC分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型凝胶色谱法GPC分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布热重法TG分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区热差分析DTA分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息示差扫描量热分析DSC分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息静态热―力分析TMA分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学状态动态热―力分析DMA分析原理：样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化谱图的表示方法：模量或tgδ随温度变化曲线提供的信息：热转变温度模量和tgδ透射电子显微术TEM分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图象谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等扫描电子显微术SEM分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等原子吸收AAS原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。
光学光谱各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法
各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法一一牛人总结，留着备用来源：刘艳的日志紫外吸收光谱UV分析原理：吸收紫外光能量，弓I起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息荧光光谱法FS分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息红外吸收光谱法IR分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法Ram分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息电子顺磁共振波谱法ESR分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息质谱分析法MS分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息气相色谱法GC分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关反气相色谱法IGC分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数裂解气相色谱法PGC分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型凝胶色谱法GPC分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布热重法TG分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区热差分析DTA分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息示差扫描量热分析DSC分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息静态热一力分析TMA分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学状态动态热一力分析DMA分析原理：样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化谱图的表示方法：模量或tg 3随温度变化曲线提供的信息：热转变温度模量和tg 3透射电子显微术TEM分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度, 显示出图象谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等扫描电子显微术SEM分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等原子吸收AAS原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。
光谱分析仪器有哪些
光谱分析仪器有哪些在科学研究、工业生产、环境监测等众多领域，光谱分析仪器都发挥着至关重要的作用。
它们能够帮助我们获取物质的成分、结构以及性质等关键信息。
那么，常见的光谱分析仪器都有哪些呢？首先要提到的是原子吸收光谱仪（AAS）。
它主要用于定量分析样品中的金属元素。
其工作原理是基于气态的基态原子对特定波长的光具有吸收作用。
当光源发出的特征辐射通过样品蒸气时，被待测元素的基态原子所吸收，从而测量出吸光度，进而得出样品中该元素的含量。
这种仪器具有灵敏度高、选择性好、准确度高等优点，被广泛应用于地质、冶金、环保、食品等行业中金属元素的检测。
接下来是原子发射光谱仪（AES）。
它通过测量原子在受到激发后发射的特征光谱线的强度来确定物质的组成和含量。
原子发射光谱仪可以同时测定多种元素，分析速度快，适用于定性和定量分析。
在钢铁、有色金属、地质矿产等领域有着广泛的应用。
分子吸收光谱仪也是常见的一类。
比如紫外可见分光光度计（UVVis），它利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱来进行定性和定量分析。
这种仪器操作简便、价格相对较低，常用于化学、生物、医药等领域中对有机物和无机物的分析。
红外光谱仪（IR）也是分子吸收光谱仪的一种。
它通过测量物质对红外光的吸收情况来确定分子的结构和化学键信息。
红外光谱对于有机化合物的结构鉴定非常有用，可以区分不同的官能团和同分异构体。
在化学、材料科学、制药等领域有着重要的应用。
荧光光谱仪则是通过测量物质在受到激发后发射的荧光强度和波长来进行分析。
它具有很高的灵敏度，能够检测到极低浓度的物质。
在生物化学、环境监测、药物分析等领域发挥着重要作用。
拉曼光谱仪也是一种重要的光谱分析仪器。
它基于拉曼散射效应，测量散射光与入射光频率的差异来获取分子的振动和转动信息。
拉曼光谱可以提供关于分子结构、晶型、相变等方面的信息，在材料科学、化学、生物医学等领域有广泛应用。
除了上述几种常见的光谱分析仪器外，还有一些特殊用途的光谱仪。
光谱分析仪器的原理和操作
光谱分析仪器的原理和操作光谱分析仪器是一种利用物质与光的相互作用来分析物质组成和性质的重要设备。
它通过将物质与特定波长的光进行相互作用，测量光的吸收、发射或散射来获取样品的信息。
本文将介绍光谱分析仪器的原理和操作。
一、光谱分析仪器的原理1. 光的分光原理光谱分析仪器中的核心原理是光的分光。
它通过将复杂的光信号分解成不同波长的光谱，从而获得样品的特定信息。
分光可以通过光栅、棱镜等光学元件来实现。
2. 光与物质的相互作用光谱分析仪器使用特定波长的光与样品相互作用。
根据样品对光的吸收、发射或散射，可以得到样品的光谱信息。
常见的光谱分析方法包括吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱等。
3. 扫描和检测技术光谱分析仪器通过扫描和检测技术来获取光谱信号。
扫描技术包括单波长扫描、连续波长扫描和快速扫描等，用于获取不同波长下的光谱信息。
检测技术可以是光电二极管、光电倍增管、CCD等，用于将光信号转化为电信号。
二、光谱分析仪器的操作1. 样品制备在进行光谱分析之前，需要对样品进行适当的制备。
不同样品需要采取不同的制备方法，例如固体样品可以进行研磨、溶液样品可以进行稀释等。
样品的制备对于获得准确的光谱结果至关重要。
2. 仪器参数设置使用光谱分析仪器前，需要根据实验需求设置仪器参数。
主要包括选择适当的波长范围、光源强度、光栅或棱镜的选择等。
正确设置仪器参数可以最大程度地提高实验结果的准确性和可靠性。
3. 光谱测量在进行光谱测量时，需要将待测样品放置在光谱仪器的样品槽中，确保样品与光路完全匹配。
根据实验设计，选择适当的测量模式和扫描范围。
开始测量后，光谱仪器会自动扫描并记录光谱数据。
4. 数据分析和解释获得光谱数据后，需要进行数据分析和解释。
常见的数据处理方法包括峰高峰面积计算、光谱拟合等。
通过对光谱数据的分析，可以获取样品的组成信息、浓度信息以及其他相关性质的变化。
5. 实验注意事项在操作光谱分析仪器时，需要注意以下事项：避免样品污染光路，避免光源强度过大或过小，避免光栅或棱镜表面的损伤，注意测量环境的干净和稳定等。
仪器分析-原子光谱法
吸收光谱法
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
散射
Roman 散射
迁 能 级 波长λ 类型 核能级 <0.005nm
KL层电 0.005~10nm 子跃迁 10~200nm
外 层 电 200~400nm 子跃迁
400~800nm
分子振 动能级
（2）检测元件
摄谱法之感光板
光电法之光电管，光电倍增管
固体成像器件 电荷注入检测器（CID） 电荷耦合检测器（CCD）
262000个点阵
（3）光谱仪（分光元件和检测元件的组合） 平面光栅（棱镜）+摄谱
凹面光栅+光电倍增管（二极管）阵列
全谱直读光谱仪- 中阶梯光栅+CID/CCD
化合物离解（气态、基态原子）—激发 （激发态原子）—基态（发射光谱）
摄谱 分析（包括定性和定量）
二、光谱分析仪器
光源与样品→单色器→检测器→读出器件
1. 光源
（1）概述
光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、 跃迁。光源是决定分析的灵敏度和准确度 的重要因素。
光源的要求：比较稳定，>5000K，重现性 好，背景小，谱线简单，安全
（2）常用光源
直流电弧 交流电弧 电火花 电感耦合等离子体
ห้องสมุดไป่ตู้
直流电弧
电路结构及工作原理： 优点：分析绝对灵敏度高 缺点：重现性差、不宜定量 应用范围
试样引入激发光源的方法： 固体试样 溶液试样 气体试样：放电管
交流电弧
电路结构及工作原理： 优点：稳定性较好，适合定量。操作安全简便，
2.基本原理
光谱分析技术和相关仪器
光谱分析技术和相关仪器光谱分析技术是一种常见的分析化学方法，可用于分析和确定物质的化学成分和结构。
它是通过测量物质对不同波长的光的吸收、散射或发射来获取信息的。
光谱分析技术有很多种，包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱、质谱等。
紫外可见吸收光谱（UV-Vis）是一种常见的光谱分析方法，通过测量物质在紫外和可见光波段的吸收特性来确定物质的浓度和化学结构。
它在分析有机化合物、无机离子和生物分子等方面广泛应用。
使用紫外可见光谱仪，光从光源通过样品后被检测器接收，根据吸收光的强度可以获得样品的吸光度。
红外光谱（IR）是一种通过测量物质对红外光的吸收来确定化学结构和功能的技术。
红外光谱常用于有机化学、聚合物材料和药物分析等领域。
红外光谱仪可以测量物质对不同波长的红外光的吸收强度，从而分析物质中存在的键和官能团。
拉曼光谱是通过测量物质对拉曼散射光谱的特性来获取信息的一种光谱分析技术。
拉曼光谱具有独特的分析优势，可以无需样品前处理，快速获取高分辨率数据。
拉曼光谱广泛应用于无机材料、生命科学和环境分析等领域，可以用于确定物质的结构和组成。
质谱是一种通过测量物质离子的质量和相对丰度来确定其组成和结构的分析技术。
质谱仪将样品分子离子化并加速，然后根据其运动轨迹的差异进行分离和检测。
质谱广泛应用于有机化学、生物分析和环境监测等领域，可以提供高分辨率和高灵敏度的分析结果。
在光谱分析中，仪器的选择和性能是至关重要的。
常见的光谱仪器包括紫外可见光谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、质谱仪等。
这些仪器通常由光源、光学系统、样品室和检测器等组成。
光源是提供光线的部件，常用的光源包括氘灯、氙灯和钨灯等。
不同的光源适用于不同的光谱分析方法。
光学系统包括准直器、光栅和光学器件等，用于准直、分光和调整光路。
准直器负责将光束变为平行光线，光栅则用于将光束分散为不同波长的光。
样品室是载有样品的部分，它通常是一个透明的室，用于放置待测样品。
样品室需要能提供稳定的环境温度和压力，以保证测试结果的准确性。
光学仪器中的光谱测量与分析技术
光学仪器中的光谱测量与分析技术光谱是物质与光相互作用的结果，通过测量和分析光谱，我们可以了解物质的组成、结构以及性质。
在光学仪器中，光谱测量与分析技术被广泛应用于物质科学、生命科学、环境科学等领域。
本文将介绍光谱测量的原理和常见的光谱分析技术。
一、光谱测量的原理光谱测量是通过测量物质对不同波长或频率的光的吸收、发射或散射来获得光谱信息的过程。
光谱测量的原理基于光与物质相互作用的规律，包括吸收、发射、散射等过程。
光谱测量中常用的光源有连续光源和线状光源。
连续光源发出的光经过样品后，被检测器接收并转换为电信号。
而线状光源则通过将光分为不同波长的成分，再经过样品后，通过检测器将不同波长的光信号转换为电信号。
二、UV-Vis光谱分析技术UV-Vis光谱分析技术是一种常见的光谱分析技术，广泛应用于物质的定性和定量分析。
UV-Vis光谱分析技术基于物质对紫外和可见光的吸收特性，通过测量物质在不同波长下的吸光度来推断物质的组成和浓度。
UV-Vis光谱分析技术在生物化学、环境科学等领域有着重要的应用。
例如，通过测量水样品中有机污染物的吸光度，可以评估水质的污染程度。
另外，UV-Vis光谱分析技术还可以用于药物分析、食品安全等领域。
三、红外光谱分析技术红外光谱分析技术是一种通过测量物质对红外光的吸收特性来推断物质的结构和组成的方法。
红外光谱分析技术基于物质中的化学键振动和分子转动引起的吸收现象。
红外光谱分析技术在有机化学、材料科学等领域有着广泛的应用。
例如，在有机化学中，红外光谱可以用于鉴定有机化合物的官能团和结构。
在材料科学中，红外光谱可以用于表征材料的组成、结构和性质。
四、拉曼光谱分析技术拉曼光谱分析技术是一种通过测量物质对激光光源激发下的拉曼散射来推断物质的结构和组成的方法。
拉曼光谱分析技术基于物质中的分子振动和转动引起的拉曼散射现象。
拉曼光谱分析技术在化学、生物医学等领域有着广泛的应用。
例如，在药物研发中，拉曼光谱可以用于药物的鉴定和质量控制。
§7.3光谱分析仪器进行光谱分析的仪器设备主要由光源、分
第15讲
原子发射光谱仪、AES定性分析
第20页
IRIS Advantage 中阶梯光栅分光系统（实物图）
第15讲
原子发射光谱仪、AES定性分析
第21页
表明分光能力的指标为：
(nm/mm), (nm).
第15讲
原子发射光谱仪、AES定性分析
第22页
三、观测设备 1.光谱投影仪（映谱仪） 在进行光谱定性分析及观察谱片时需用此设备。 一般放大倍数为20倍左右。
第15讲
原子发射光谱仪、AES定性分析
第12页
ICP焰炬的3个区域
焰心区 （预热区）：温度
10000 K。试样气溶胶通过这一 区域时被预热、挥发溶剂和蒸 ICP的工作温度比其他光源高； 发溶质。 由于中心温度比外围温度低，不会出现自吸现象 内焰区（测光区）：温度 6000-8000 K，是分析物质原子 化、激发、电离与辐射的主要 区域，也是光谱分析区。
第15讲
原子发射光谱仪、AES定性分析
第28页
§7.7 光电直读等离子体发射光谱仪 光电直读光谱仪利用光电法直接测定光谱线 的强度.由于ICP激发光源的突出优点而使 其得到广泛使用。这种光谱仪可同时测定 几十种元素，分析速度快，准确度高，线 性范围宽。
第15讲
在摄谱仪中色散系统
原子发射光谱仪、AES定性分析
3. 应用
定量分析：低熔点金属、合金的丝状、箔状 样品，难激发元素，高含量元素。灵敏度较差， 背景大，不宜作痕量元素分析。
第15讲
原子发射光谱仪、AES定性分析
第9页
(四)电感耦合高频等离子体(ICP)光源
等离子体光源－外观上类似火焰的放电光源，
这是当前发射光谱分析中 发展迅速、极受重视 的一种新型光源。
光学和光谱分析的原理和方法
光学和光谱分析的原理和方法光学和光谱分析是一种对光学现象、光波特征以及材料的分析方法，广泛应用于生物医学、环保、材料科学等领域。
本文将介绍光学和光谱分析的原理和方法。
一、光学原理1.1 光学现象光学现象是通过光线来研究物体的性质的一种科学，包括：折射、反射、衍射等。
通过对这些光学现象的研究，可以分析光波的角度、强度、波长等特征。
1.2 光波特征光波是通过电磁波作用传播的，其特征包括：波长、频率、光速等。
其中，波长是指光波在空间中的周期长度，频率是指单位时间内波峰的数目，光速是指光波在真空中传播的速度。
1.3 光学仪器光学仪器是通过对光波进行分析、传输和控制来探测物体的性质和特征的一种工具。
光学仪器包括：显微镜、望远镜、激光器、光谱仪等。
二、光谱分析原理2.1 光谱特征光谱是指光波在通过物质时所产生的一系列色带，其中不同颜色的光波具有不同的波长。
通过对光谱的分析，可以得到物质的性质，如：构成、化学反应等。
2.2 光谱仪光谱仪是一种用来分析光谱的仪器，它能够通过光波与物质的相互作用来获取物质的特征信息。
常见的光谱仪有：紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、拉曼光谱仪等。
2.3 光谱分析方法光谱分析方法主要有：吸收光谱法、激发荧光法、拉曼光谱法等。
其中，吸收光谱法是通过测量物质吸收光谱的强度来获得物质的特征信息；激发荧光法是通过测量物质发出的荧光光谱来获取物质的信息；拉曼光谱法是通过测量物质受到激发后产生的拉曼光谱来获取物质的信息。
三、光学和光谱分析的应用3.1 生物医学应用在生物医学领域，光学和光谱分析可以用来探测和诊断疾病。
例如：通过光谱分析血液可以得到血液成份的比例以及生理指标的变化；激发荧光法可以用于细胞内分子的检测和定量分析等。
3.2 环保应用在环保领域，光学和光谱分析可以用来分析水、空气等环境中的成份和污染物。
例如：通过吸收光谱法可以分析水中的氯离子、硝酸盐等污染物；通过拉曼光谱法可以分析空气中的有机化合物等。
光学仪器中的光谱分析技术
光学仪器中的光谱分析技术光谱分析技术是一种广泛应用于光学仪器中的重要技术。
通过对物质的光谱特性进行分析，可以获得物质的组成、结构和性质等信息，为科学研究和工业应用提供了重要的支持。
本文将从光谱分析的基本原理、常见的光谱分析仪器以及光谱分析在不同领域的应用等方面进行探讨。
光谱分析的基本原理是基于物质与光的相互作用。
当光通过物质时，会发生吸收、散射或透射等过程，从而产生特定的光谱特征。
根据这些特征，可以推断出物质的组成和性质。
光谱分析技术包括吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱等多种形式，每种光谱都有其独特的应用领域。
在光谱分析仪器中，常见的有紫外可见分光光度计、红外光谱仪、质谱仪等。
紫外可见分光光度计主要用于分析物质的吸收光谱，可以确定物质的浓度和反应动力学等。
红外光谱仪则用于分析物质的红外吸收光谱，可以鉴定有机物的结构和功能基团等。
质谱仪则是一种高灵敏度的光谱分析仪器，可以通过物质的质谱图谱确定其分子结构和质量。
光谱分析技术在不同领域有着广泛的应用。
在材料科学领域，光谱分析可以用于研究材料的光学性质、电子结构和表面形貌等。
例如，通过红外光谱仪可以分析材料的化学键类型和键强度，为材料的合成和改性提供指导。
在环境监测中，光谱分析可以用于检测大气污染物、水质污染物和土壤污染物等，为环境保护和治理提供数据支持。
在生命科学中，光谱分析可以用于研究生物分子的结构和功能，如蛋白质、核酸和多肽等。
通过质谱仪的应用，可以鉴定蛋白质的氨基酸序列和修饰情况，为生物医药研究提供重要的依据。
除了以上领域，光谱分析还在食品安全、能源开发和制药等领域有着广泛的应用。
在食品安全中，光谱分析可以用于检测食品中的添加剂、农药残留和重金属等有害物质，保障人们的饮食安全。
在能源开发中，光谱分析可以用于研究太阳能电池材料和催化剂等，提高能源利用效率。
在制药领域，光谱分析可以用于药物的质量控制和药效评价，确保药品的安全性和有效性。
总之，光谱分析技术在光学仪器中具有重要的地位和应用价值。
掌握光学仪器的光谱分析和光学传感器
掌握光学仪器的光谱分析和光学传感器光学仪器在科学研究、工业生产和医疗诊断等领域扮演着重要的角色。
其中，光谱分析和光学传感器是光学仪器中广泛应用的两个关键技术。
本文将介绍光学仪器中的光谱分析和光学传感器，并探讨如何掌握它们的应用。
一、光谱分析光谱分析是一种通过测量物质与电磁辐射相互作用的光谱特性来分析物质组成、结构和性质的方法。
它基于光的波长和强度变化，利用光学仪器将光谱信息转化为有关物质的定量和定性参数。
1. 传统光谱分析方法传统光谱分析方法主要包括紫外可见吸收光谱、红外光谱和拉曼光谱。
紫外可见吸收光谱通过测量吸光度来定量分析物质浓度，常用于有机物和无机物的分析。
红外光谱则通过检测物质在红外波段的吸收特性来识别化合物的结构和功能基团。
而拉曼光谱则利用样品与光子相互作用而发生的散射现象，分析物质的分子振动、晶体结构等信息。
2. 光谱成像技术光谱成像技术将传统光谱分析与图像处理相结合，实现了对样品不同位置的光谱信息的获取。
通过光谱成像技术，我们可以获取样品在不同波长下的光谱图像，并可利用图像处理算法对光谱图像进行分析和处理，提取出所需的特征参数。
3. 光谱分析的应用领域光谱分析技术广泛应用于材料科学、环境监测、食品安全、生物医学等多个领域。
例如，通过红外光谱技术可以准确鉴别和定量分析食品中的添加剂和污染物；通过紫外可见光谱技术可以快速检测水质中的重金属离子浓度。
二、光学传感器光学传感器是将光学信号转换成电信号或其他形式信号的传感器。
它利用光的特性与待测物质发生相互作用，通过测量光的吸收、散射、干涉、透射等变化，来获得待测物质的信息。
1. 光纤传感技术光纤传感技术是一种基于光纤的传感器技术，将光学传感器与光纤相结合，具有高灵敏度、抗电磁干扰等优点。
光纤传感技术可应用于温度、压力、应变、化学成分等多个领域的监测与测量。
2. 光学微波传感器光学微波传感器通过光和微波的相互作用实现物理量测量，具有宽带、高灵敏度和抗干扰能力强等特点。
光学仪器中的光学分析技术
光学仪器中的光学分析技术光学分析技术是一种利用光学原理和光学仪器进行物质分析的方法。
它通过测量和分析光的特性，来获取样品的结构、成分、性质等信息。
在现代科学和工业领域中，光学分析技术被广泛应用于材料科学、生物医学、环境监测等领域。
本文将介绍光学分析技术在光学仪器中的应用。
一、光学分析技术在显微镜中的应用显微镜是一种利用光学原理观察微观物体的仪器。
光学分析技术在显微镜中的应用主要包括两个方面：显微成像和光谱分析。
1. 显微成像显微成像是显微镜的基本功能之一。
光学分析技术通过调节光源、物镜和目镜等参数，可以实现高分辨率的显微成像。
例如，透射电子显微镜（TEM）利用电子束取代光束，可以实现更高的分辨率，用于观察纳米级物体；荧光显微镜则利用荧光染料的特性，实现对生物样品的高对比度成像。
2. 光谱分析光谱分析是利用物质对光的吸收、发射、散射等特性进行分析的方法。
在显微镜中，光谱分析可以通过光谱仪和显微镜的结合来实现。
例如，拉曼光谱显微镜可以通过测量样品散射光的频率变化，获取样品的拉曼光谱信息，用于分析样品的成分和结构。
二、光学分析技术在光谱仪中的应用光谱仪是一种能够测量和分析光谱的仪器。
光学分析技术在光谱仪中的应用主要包括吸收光谱、发射光谱和拉曼光谱等。
1. 吸收光谱吸收光谱是通过测量物质对特定波长光的吸收程度来分析物质的成分和浓度。
常见的吸收光谱技术包括紫外可见光吸收光谱和红外吸收光谱。
光学分析技术通过调节光源、样品和检测器等参数，可以实现高灵敏度和高分辨率的吸收光谱分析。
2. 发射光谱发射光谱是通过测量物质在受激发光的过程中发射的特定波长光来分析物质的成分和性质。
常见的发射光谱技术包括荧光光谱和磷光光谱。
光学分析技术通过调节激发光源、样品和检测器等参数，可以实现高灵敏度和高分辨率的发射光谱分析。
3. 拉曼光谱拉曼光谱是通过测量物质在受激发光的过程中散射光的频率变化来分析物质的结构和成分。
拉曼光谱具有高分辨率、非破坏性等特点，被广泛应用于材料科学、生物医学等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
紫外-可见吸收 光由电子能级跃 迁的产生，但伴 随有振动和转动 能级间的跃迁。 红外光谱由振动 和转动能级跃迁 引起。它们都是 宽谱带吸收。
10.3.4 试样装置 光源与试样相互作用的场所 a.吸收池 紫外-可见分光光度法、荧光分析 法 ：石英比色皿。 红外分光光度法：将试样与溴化钾压 制成透明片。
b.特殊装置 原子吸收分光光度法：雾化器中雾化， 在火焰中，元素由离子态→原子； 原子发射光谱分析：试样喷入火焰；
10.3.5 辐射的检测 a.光检测器 主要有以下几种： 硒光电池、光电二极管、光电倍增管、 硅二极管阵列检测器、半导体检测器； b.热检测器 主要有： 真空热电偶检测器：红外光谱仪中常用 的一种；热释电检测器；
△λ：两条谱线的波长差； b ： 棱镜的底边长度； n ：棱镜介质材料的折射率。
分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波 的分辨率小，棱镜分离后的光谱属于非均排光 谱。
光栅 透射光栅，反射光栅； 光栅光谱的产生是多狭缝干涉与单狭缝衍 射共同作用的结果，前者决定光谱出现的位 置，后者决定谱线强度分布；
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。 分子具有三种不同能级： 电子能级、振动能级和转动能级
三种能级都是量子化的，且各自具有相 应的能量。 分子的内能E =电子能量Ee+振动能量Ev +转动能量Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
•
(二)红外光谱法 辐射能吸收用作一种分析工具的最大进展也许 是在红外光谱领域。1920年以前，利用波长在8000A到几 十分之一毫米光谱区的仪器就已经有了，但红外光谱研 究的真正进展却发生在 1940 年以后。这个光谱区含有象 分子振动所包括的那样一些频率的光。原子质量、键强 和分子构型这样一些重要因素与所吸收的能量有联系。 因此某些波段易与0H、NH、ClC和C＝0那样一些基团相对 应。 红外光谱的兴起靠的是发展热电堆以及辐射计 、放大器和记录器方面所取得的进展。许多年来，这些 仪器的光学部分比检测和记录机构要令人满意得多。
160-375nm 320-2500nm 250-700nm 6000-5000cm-1 之 间有最大强度 254-734nm 589.0nm， 589.6nm 也称元素灯
693.4nm 632.8nm 515.4nm， 488.0nm 电能
10.3.3 单色器
棱镜
棱镜对不同波长的光具有不同的折射率！
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；
棱镜的光学特性可用色散率和分辨率来表征 ； 色散率 a. 角色散率：用dθ/dλ表示，偏向角θ对 波长的变化率； α
dθ = dλ dn ⋅ 2 2 α dλ 1 − n sin 2 2 2 sin
将反射光栅的线槽加 工成适当形状能使有效强 度集中在特定的衍射角 上。 图所示反射光栅是由 与光栅表面成β角的小斜 面构成(闪耀光栅)，β角叫做闪耀角。 选择适宜的闪耀角，可以使90%的有效能量 集中在单独一级的衍射上。
光栅的分辨率R 光栅的分辨率 R 等于光谱级次（ n ）与 光栅刻痕条数（N）的乘积：
1940年以前，比色法一直是最直观的分析法，往往是以高度经验 为根据的——实际上依靠了奈斯勒管、杜波斯克比色计和拉维邦色调 计。色调计利用可叠加有色玻璃盘作为颜色比较的载片。某些测定甚 至是将颜色与彩纸和有色玻璃作比较来进行的。T．w．理查兹在有关 卤化银的测定方面，发明了一种散射浊度计，用通过微浊溶液来测量 光散射。 1940年初左右，分光光度计开始广泛使用，几种高质量、应用简 便的工业仪器使比色法更加普及，最著名的仪器，如蔡斯一普尔费利 希、希尔格、斯佩克尔、贝克曼和科尔曼分光光度计，采用滤波器、 棱镜和光栅，使光的波长限制在一个很窄的范围内。光吸收一般是用 光电管测量的。 典型的比色试剂是二苯基硫卡巴踪(diphenyl—thiocarbazone) 通常叫做双硫踪dithizone，是艾米尔·费歇尔在1882年发现的，他观 察到双硫踪很容易和金属离子形成有色化合物，但他没有继续这项研 究。1926年，海尔穆特·费歇尔研究了这个化合物，并报道了把它用于 分祈的可能性，这种可能性在30年代得到了最充分的利用。这种试剂 与大量阳离子所形成的有色整合物极易溶解于氯仿那样的有机溶剂 中。于是，这种络合物就可从大量的水溶液中萃取到少量的溶剂中， 从而使这种方法对痕量物质也非常灵敏。
线光源： 金属蒸气灯：汞灯（254～734nm）、 钠蒸气灯（有一对波长为589.0nm和 589.6nm的谱线）。 空心阴极灯：主要用于原子吸收光谱。
H2 灯 D2 灯 连续光 W灯 可见光源 源 氙灯 Nernst 灯 红外光源 硅碳棒 金属蒸汽灯 Hg 灯 Na 灯 空心阴极灯 空心阴极灯 高强度空心阴极 灯 线光源 红宝石激光器 激光* He-Ne 激光器 Ar 离子激光器 发 射光 谱 光 直流电弧 交流电弧 源 火花 ICP 紫外光源
10.2.1 光谱法与非光谱法 10.2.2 原子光谱法和分子光谱法 10.2.3 吸收光谱法与发射光谱法
光学分析法的分类
非光谱方法
光谱方法：
原子光谱
折光、旋光、衍射、比浊法
原子发射、吸收、原子荧光 及X射线荧光法 红外、紫外－可见吸收、分 子荧光、分子磷光
分子光谱
光谱法与非光谱法的区别： 光谱法：内部能级发生变化
10.3.2 分光系统 10.3.3 辐射的检测 §10.4 光谱分析的发展概况
光分析法： 基于物质发射的电磁辐射或物质与辐 射相互作用后产生的辐射信号或发生的信 号变化来测定物质的性质、含量和结构的 一类仪器分析方法，统称为光学分析法。
光分析的三个基本过程： （1）能源提供能量 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。
c
λ 注：λ ↓ ，E ↑
• 电磁波谱： 电磁辐射按波长顺序排列，称～。 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光 →微波→无线电波
10.1.2 电磁辐射与物质的相互作 用 包括： 吸收 发射 散射 M + hv → M* M* → M + hv
折射 反射 干涉 衍射 偏振
光学分析法分类
吸收光谱法与发射光谱法
光谱分析法 吸收光谱法 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振 原 子 发 射 发射光谱法 X 射 线 荧 光
原 子 荧 光
分 子 荧 光
分 子 磷 光
化 学 发 光
光谱分析仪器
10.3.1 光谱分析仪器基本组成 光谱仪器通常包 括五个基本单元 辐射源 单色器 样品池 检测器 显示与数据处理
1729年，P·布古厄(Bouguer)观察到入射光被介质吸收的多 少与介质的厚度成正比。这后来又被J·H·兰贝特 (Lambert，1728—1777)所发现，他对单色光吸收所作的 论述得到了下列关系式： 上式中I是通过厚度为I的介质的光密度，a是吸收系 数。利用边界条件x=0时，I＝Io，积分得到： I＝Ioe-ax 1852年，A．比尔(Beer)证实，许多溶液的吸收系数a是 与溶质的浓度C成正比的。尽管比尔本人没有建立那个指 数吸收定律公式，但下列关系式 I＝Ioe-acx 仍被叫做比尔定律，式中浓度和厚度是作为对称变数出 现的。这个名称似乎是在1889年就开始使用了。
棱镜的顶角越大或折射率越大，角色散率越 大，分开两条相邻谱线的能力越强。
b. 线色散率： 用dl /dλ表示，两条相邻谱线在焦面上被 分开的距离对波长的变化率； c. 倒线色散率：用dλ/dl 表示。
分辨率：相邻两条谱线分开程度的度量：
λ dn = b⋅ R= ∆λ dλ
λ ： 两条相邻谱线的平均波长；
比色法借助仪器可用于波长短到2000A的紫外区。 向紫外区的进一步扩展是不可能的。因为容器、棱镜及 空气本身也会吸收光。记录方法(起初主要是照相记 录)，随着实用光电管的发展得到了明显的改进。紫外分 光光度法在测定芳香化合物，如苯酚、葱和苯乙烯方面 特别有价值。 紫外吸收在研究有机化合物的结构时也很有用，它 同束缚松散的电子缔合，如出现在双键中的电子。乙 烯、乙炔、碳基化合物和氰化物中的不饱和键吸收2000A 以下的光，因此处于紫外分光光度计可测范围之外。不 饱和键周围有取代基时，会使光的吸收向长波方向移 动，但仍远离实际可测的范围。偶氮基、硝基、亚硝酸 盐、硝酸盐和亚硝基的吸收光范围在2500—3000A之间。 不饱和键发生共扼现象会使吸收增强。引起光向长波方 向移动。芳香环具有一个特征吸收本领，可用于鉴定。
10.3.2 辐射源 依据方法不同，采用不同的光源：火 焰、灯、激光、电火花、电弧等；依据光 源性质不同，分为： 连续光源： 在较大范围提供连续波长的光源： 紫外光源：氢灯（150～400nm） 、氘灯 可见光源：钨丝灯（320～2500nm）、氙灯 （200~700nm） 红外光源：硅碳棒及Nernst灯
分析化学教程
第十章 光谱分析法概论
§10.1 电磁辐射及其与物质的相互作用 9.1.1 电磁辐射和电磁波谱 9.1.2 电磁辐射与物质的相互作用 §10.2 光学分析法的分类 10.2.1 光谱法与非光谱法 10.2.2 原子光谱法和分子光谱法 10.2.3 吸收光谱法与发射光谱法 §10.3 光谱分析仪器 10.3.1 辐射源
电磁辐射及其与物质的相互作用
10.1.1 电磁辐射和电磁波谱 • 电磁辐射： 以接近光速（真空中为光速）通过空间 传播能量的电磁波； 电磁辐射的性质：具有波、粒二向性。