光学分析法及其分类.ppt
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《光分析基础》PPT课件
第一章 光谱分析技术
an introduction to optical analysis
第一节 光分析基础
fundamental of optical analysis
02:41:20
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
02:41:20
3.原子荧光分析法
气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能 态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射， 在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。
带光谱
➢
连续光谱：常见的阳光或灯光所发的光谱，是在一定的波区由长
波长和短波长连续不断，按彼长顺序徘列组成光谱
02:41:20
吸收光谱——构成物质的分子、原子或离子等在辐射能的照射下在 系统内吸收外界能量的过程中，所对应吸收的波长产生光谱
➢
原子吸收光谱：原子受光照射后吸收的能量产生的光谱，由不连
续的明亮线条所组成光谱
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；
02:41:20
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 光传播时因与物质中分子（原子）作用而改变其光强的空 间分布、偏振状态或频率的过程； (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 光线在介质中传播时遇到物体传播方向发生改变,继续在 此 介质中传播的现象 (6) 干涉 相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强， 某些点的光振动始终减弱；干涉区域内振动强度有稳定的空间分布 (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。
an introduction to optical analysis
第一节 光分析基础
fundamental of optical analysis
02:41:20
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
02:41:20
3.原子荧光分析法
气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能 态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射， 在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。
带光谱
➢
连续光谱：常见的阳光或灯光所发的光谱，是在一定的波区由长
波长和短波长连续不断，按彼长顺序徘列组成光谱
02:41:20
吸收光谱——构成物质的分子、原子或离子等在辐射能的照射下在 系统内吸收外界能量的过程中，所对应吸收的波长产生光谱
➢
原子吸收光谱：原子受光照射后吸收的能量产生的光谱，由不连
续的明亮线条所组成光谱
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；
02:41:20
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 光传播时因与物质中分子（原子）作用而改变其光强的空 间分布、偏振状态或频率的过程； (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 光线在介质中传播时遇到物体传播方向发生改变,继续在 此 介质中传播的现象 (6) 干涉 相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强， 某些点的光振动始终减弱；干涉区域内振动强度有稳定的空间分布 (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。
光学分析法基础
05:48:00
• 光的粒子性 • 当物质发射电磁辐射或者电磁辐射被物质
吸收时，就会发生能量跃迁。此时，电磁辐 射不仅具有波的特征，而且具有粒子性，最 著名的例子是光电效应现象的发现。 • 1）光电效应（Photoelectric effect） • 现象：1887，Heinrich Hetz（在光照时， 两间隙间更易发生火花放电现象） • 解释：1905，Einstein理论，E=h • 证明：1916，Millikan（真空光电管）
05:48:00
5. 分子磷光分析法
处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入 第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光 强度进行定量分析的方法。
6. X射线荧光分析法
原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出 特征X射线( X射线荧光)，测定其强度可进行定量分析。
7. 化学发光分析法
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
1.1.4 各种光学分析方法简介
1.原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原
子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方 法。 2.原子吸收光谱分析法
利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶 液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线 吸收而进行的定量分析方法。
电磁辐射（电磁波）：以巨大速度（接近光速 真空中为光速）通过空间传播不需要以任何物质作 为 传播媒介的一种能量。
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；
光学分析法概论
第九章光学分析法概论1、光学分析法有哪些类型。
基于辐射的发射建立的发射光谱分析法、火焰光度分析法、分子发光分析法、放射分析法等；基于辐射的吸收建立的UV-V is光度法、原子吸收光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法等；基于辐射的散射建立的比浊法、拉曼光谱法；基睛辐射的折射建立的折射法、干涉法；基于辐射的衍射建立的X-射线衍射法、电子衍射法等；基于辐射的旋转建立的偏振法、旋光法、圆二色光谱法等。
2、吸收光谱法和发射光谱法有何异同吸收光谱法为当物质所吸收的电磁辐射能由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到的光谱发射光谱法为物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生的光谱。
3、什么是分子光谱法什么是原子光谱法原子光谱法：是由原子外层或内层电子能级的变化产生的光谱，它的表现形式为线光谱。
属于这类分析方法的有原子发射光谱法、原子吸收光谱法，原子荧光光谱法以及X射线荧光光谱法等。
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光谱，表现形式为带光谱。
属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法，红外光谱法，分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。
4、简述光学仪器三个最基本的组成部分及其作用。
辐射源（光源）：提供电磁辐射。
波长选择器：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。
检测器：将光信号转换成电信号。
5、简述常用的分光系统的组成以及各自作用特点。
分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。
分光系统又分为单色器和滤光片。
单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。
棱镜：色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。
光栅：利用多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用产生光栅光谱。
干涉仪：通过干涉现象，得到明暗相间的干涉图。
滤光器是最简单的分光系统，只能分离出一个波长带或只能保证消除给定消长以上或以下的所有辐射。
光学分析法
光学分析法是根据物质发射的电磁 辐射或电磁辐射与物质相互作用 而建立起来的一类分析化学方法。 这些电磁辐射包括从射线到无线电波 的所有电磁波谱范围(不只局限于光学 光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的 方式有发射、吸收、反射、折射、散射、 干涉、衍射、偏振等。
1.红外光谱法 2.紫外-可见分光光度法 3.分子发光分析法 4.原子吸收光谱法 5.原子发射光谱法 6.核磁共振波谱法
(1)测定: 用四氯化碳做溶剂， 分别配制100ml/L 正十六烷100mg/L 姥鲛烷和400mg/L甲苯 溶液。 以四氯化碳作参比溶液，使用1cm 石英池，分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯三种 溶液在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960、A3030 三种物质的代用符号分别为：正十六烷-H、姥鲛烷-P 和甲苯-T。
(1)测定： 以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿， 即：1cm 石英比色皿测试样品范围为100~400mg/L、 4cm 石英比色皿测试样品范围0~100mg/L， 将萃取液和硅酸镁吸附后的滤出液倒入石英比色皿， 放入红外分光光度计的样品室， 测2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1三个波长处的样品吸光度并计算总萃取 物和石油类的含量。 (2)空白试验： 以纯水代替试样，加入与测定时相同体积的试剂， 并使用相同光程的比色皿，按(1)中测定步骤进行空白试验。
用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物， 然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油后测定石 油类含量，总萃取物和石油类的含量均 以波长分别为2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1谱带处的吸 光度A2930,A500ml 的细口瓶，瓶中加入处理好的活性碳和硅酸 镁各300g，加入2500ml要处理的四氯化碳，盖好盖后震荡 2min，静止30min 或1h将瓶中的四氯化碳倒入放在有120 目筛网的漏斗中，取样后在光谱仪上扫描，得到谱图合格 后即可放入干净的磨口瓶中保存备用。四氯化碳的谱图不 合格时，说明吸附剂已饱和，应停止使用，重新放入新的 吸附剂。 (2)萃取: 根据四氯化碳具有溶解油脂好，不溶于水的特性， 对水中的油份进行有效地萃取。将一定体积的水样倒入分 液漏斗中，加盐酸酸化至pH≤2，用20ml 四氯化碳洗涤采 样瓶后，移入分液漏斗中加约20g 氯化钠充分振荡2min。 经常开启活塞排气，静止分层后将萃取液经已放置10min 厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内，用20ml 四氯化碳重复萃取一次，取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯 漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定 容，摇匀。
1.红外光谱法 2.紫外-可见分光光度法 3.分子发光分析法 4.原子吸收光谱法 5.原子发射光谱法 6.核磁共振波谱法
(1)测定: 用四氯化碳做溶剂， 分别配制100ml/L 正十六烷100mg/L 姥鲛烷和400mg/L甲苯 溶液。 以四氯化碳作参比溶液，使用1cm 石英池，分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯三种 溶液在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960、A3030 三种物质的代用符号分别为：正十六烷-H、姥鲛烷-P 和甲苯-T。
(1)测定： 以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿， 即：1cm 石英比色皿测试样品范围为100~400mg/L、 4cm 石英比色皿测试样品范围0~100mg/L， 将萃取液和硅酸镁吸附后的滤出液倒入石英比色皿， 放入红外分光光度计的样品室， 测2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1三个波长处的样品吸光度并计算总萃取 物和石油类的含量。 (2)空白试验： 以纯水代替试样，加入与测定时相同体积的试剂， 并使用相同光程的比色皿，按(1)中测定步骤进行空白试验。
用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物， 然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油后测定石 油类含量，总萃取物和石油类的含量均 以波长分别为2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1谱带处的吸 光度A2930,A500ml 的细口瓶，瓶中加入处理好的活性碳和硅酸 镁各300g，加入2500ml要处理的四氯化碳，盖好盖后震荡 2min，静止30min 或1h将瓶中的四氯化碳倒入放在有120 目筛网的漏斗中，取样后在光谱仪上扫描，得到谱图合格 后即可放入干净的磨口瓶中保存备用。四氯化碳的谱图不 合格时，说明吸附剂已饱和，应停止使用，重新放入新的 吸附剂。 (2)萃取: 根据四氯化碳具有溶解油脂好，不溶于水的特性， 对水中的油份进行有效地萃取。将一定体积的水样倒入分 液漏斗中，加盐酸酸化至pH≤2，用20ml 四氯化碳洗涤采 样瓶后，移入分液漏斗中加约20g 氯化钠充分振荡2min。 经常开启活塞排气，静止分层后将萃取液经已放置10min 厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内，用20ml 四氯化碳重复萃取一次，取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯 漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定 容，摇匀。
《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。
光学分析法与元素分析法.ppt
化学反应中，产物分子吸收了反应过 程中释放的化学能而被激发，在返回基态 时发出光辐射称为化学发光，根据化学发 光强度或化学反应产生的总发光强度来确 定物质含量的方法称为化学发光分析法。
1.分子荧光分析的理论基础
分子荧光也称紫外-可见光荧光，即利用某些物 质受到紫外-可见光照射后，发射出比吸收的紫外-可 见光波长更长或相等的紫外-可见荧光。通过测定物 质分子产生的荧光强度进行分析的方法称为分子荧 光分析。
分析条件选择
▪ 一、仪器测量条件
▪ 由于光源不稳定性、读数不准等带来
的误差。当分析高浓度的样品时，误差更 大。
▪ 当A=0.434 时，吸光度读数误差最小！
▪
通常可通过调节溶液浓度或改变光程
b来控制A的读数在0.15~1.00范围内。
二、反应条件选择
1. 显色剂的选择原则：
使配合物吸收系数 最大、选择性好、组成恒定、配合
2.双光束
自动记录，快速全波段 扫描。可消除光源不稳定、 检测器灵敏度变化等因素的 影响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。
3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ1、λ2) 快速交替通过同一 吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。△=
1～2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。
光路图
各轨道能级高低顺序： n**（分子轨道理 论计算结果）； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*
▪ 2. 能级组成：除了电子能级外，分子吸收能量将伴随着 分子的振动和转动，即同时将发生振动能级和转动能级 的跃迁！据量子力学理论，分子的振-转跃迁也是量子化
的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变化E为
溶液的吸光度值A标和样品溶液的吸光度值A样，然后由下式求 得样品溶液的浓度或含量：
1.分子荧光分析的理论基础
分子荧光也称紫外-可见光荧光，即利用某些物 质受到紫外-可见光照射后，发射出比吸收的紫外-可 见光波长更长或相等的紫外-可见荧光。通过测定物 质分子产生的荧光强度进行分析的方法称为分子荧 光分析。
分析条件选择
▪ 一、仪器测量条件
▪ 由于光源不稳定性、读数不准等带来
的误差。当分析高浓度的样品时，误差更 大。
▪ 当A=0.434 时，吸光度读数误差最小！
▪
通常可通过调节溶液浓度或改变光程
b来控制A的读数在0.15~1.00范围内。
二、反应条件选择
1. 显色剂的选择原则：
使配合物吸收系数 最大、选择性好、组成恒定、配合
2.双光束
自动记录，快速全波段 扫描。可消除光源不稳定、 检测器灵敏度变化等因素的 影响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。
3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ1、λ2) 快速交替通过同一 吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。△=
1～2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。
光路图
各轨道能级高低顺序： n**（分子轨道理 论计算结果）； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*
▪ 2. 能级组成：除了电子能级外，分子吸收能量将伴随着 分子的振动和转动，即同时将发生振动能级和转动能级 的跃迁！据量子力学理论，分子的振-转跃迁也是量子化
的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变化E为
溶液的吸光度值A标和样品溶液的吸光度值A样，然后由下式求 得样品溶液的浓度或含量：
3-光学分析法与元素分析法-PPT课件
化E为各种形式能量变化的总和：
ΔΕ ΔΕ ΔΕ ΔΕ e v r
其中Ee最大：1-20 eV; Ev次之：0.05-1 eV; Er最小：0.05 eV 可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大 1~2 个数量级， 在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。
光路图
应用领域： 涉及化学化工、医疗卫生、冶金地质、食品饮料、农业化肥、畜牧水产、机 械制造、计量科学、环保、制药、生物、材料、石油等领域中的科研、教学、生 产中的质量控制、原材料和产品检验等各个方面，进行定性分析、定量测定、纯 度检查、结构分析、络合物组成及稳定常数测定、动力学研究等等。
UV应用领域
紫外-可见吸收光谱原理
一、分子吸收光谱的形成
1. 过程：运动的分子外层电子 --------吸收外来辐射 ------产生电子能级跃 迁-----分子吸收谱。
I I 0 t M h M * h
2. 能级组成：除了电子能级外，分子吸收能量将伴随着分子的振动和转
动，即同时将发生振动能级和转动能级的跃迁！据量子力学理论，分子 的振-转跃迁也是量子化的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变
4.检测器
利用光电效应将透过吸收池的 光信号变成可测的电信号，常用的 有光电池、光电管或光电倍增管。
5. 结果显示记录系统
检流计、数字显示、微机进行 仪器自动控制和结果处理
二、分光光度计的类型
types of spectrometer 1.单光束
简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度， 一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高 的稳定性。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；
光学分析法概述
荧光光谱法
通过测量物质受激发后发射荧光的光谱性质， 确定物质成分和浓度的分析方法。
光学分析法的应用领域
01
环境监测
用于检测水体、大气和土壤中的污 染物和有害物质。
医学诊断
用于检测生物样本中的疾病标志物、 药物残留和基因突变等。
03
02
食品工业
用于检测食品中的营养成分、添加 剂和有害物质。
化学分析
用于测定化学物质的组成、结构和 浓度等。
光的衍射
光波遇到障碍物时发生衍射，衍射现象揭示了光波的波动性质。衍射技术用于分 析物质的结构和成分。
光的偏振与全息
光的偏振
光波的电矢量振动方向称为偏振。偏振光分析用于研究物质 的晶体结构和光学活性。
光学全息
通过记录和再现物体的振幅和相位信息，实现三维成像。全 息技术用于信息存储、显微镜等领域。
光学分析法的理论基础
拓展应用领域
针对不同领域的需求，开发适用于不同样品和测量条件的光学分析方 法，拓展应用领域。
加强与其他技术的联用
将光学分析法与其他技术（如色谱、质谱、核磁共振等）联用，实现 优势互补，提高分析性能。
05 光学分析法的未来发展
新技术应用
光学传感器的升级
利用新型材料和纳米技术，提高光学传感器的灵敏度和稳定性，使其在复杂环境中也能准确检测物质 。
光的波动理论
光被视为波动现象，具有波长、频率 和相位等属性。波动理论用于解释光 的干涉、衍射和偏振等现象。
光的量子理论
光由光子组成，具有能量和动量。量 子理论用于解释光的吸收、发射和散 射等现象。
03 常用光学分析仪器
分光仪
分光仪是一种用于测量物质光谱特性的仪器， 通过将物质发出的光或反射的光分成不同波长 的光谱，可以分析物质的成分和结构。
通过测量物质受激发后发射荧光的光谱性质， 确定物质成分和浓度的分析方法。
光学分析法的应用领域
01
环境监测
用于检测水体、大气和土壤中的污 染物和有害物质。
医学诊断
用于检测生物样本中的疾病标志物、 药物残留和基因突变等。
03
02
食品工业
用于检测食品中的营养成分、添加 剂和有害物质。
化学分析
用于测定化学物质的组成、结构和 浓度等。
光的衍射
光波遇到障碍物时发生衍射，衍射现象揭示了光波的波动性质。衍射技术用于分 析物质的结构和成分。
光的偏振与全息
光的偏振
光波的电矢量振动方向称为偏振。偏振光分析用于研究物质 的晶体结构和光学活性。
光学全息
通过记录和再现物体的振幅和相位信息，实现三维成像。全 息技术用于信息存储、显微镜等领域。
光学分析法的理论基础
拓展应用领域
针对不同领域的需求，开发适用于不同样品和测量条件的光学分析方 法，拓展应用领域。
加强与其他技术的联用
将光学分析法与其他技术（如色谱、质谱、核磁共振等）联用，实现 优势互补，提高分析性能。
05 光学分析法的未来发展
新技术应用
光学传感器的升级
利用新型材料和纳米技术，提高光学传感器的灵敏度和稳定性，使其在复杂环境中也能准确检测物质 。
光的波动理论
光被视为波动现象，具有波长、频率 和相位等属性。波动理论用于解释光 的干涉、衍射和偏振等现象。
光的量子理论
光由光子组成，具有能量和动量。量 子理论用于解释光的吸收、发射和散 射等现象。
03 常用光学分析仪器
分光仪
分光仪是一种用于测量物质光谱特性的仪器， 通过将物质发出的光或反射的光分成不同波长 的光谱，可以分析物质的成分和结构。
光学分析
在紫外-可见区域内任意可调。 在紫外-可见区域内任意可调。
♦ 单色器一般由入射狭缝、准光器、色散元件、聚 单色器一般由入射狭缝、准光器、色散元件、
焦元件和出射狭缝等几部分组成。 焦元件和出射狭缝等几部分组成。
♦ 其核心部分是色散元件 ， 起分光的作用的主要是 其核心部分是色散元件，
棱镜和光栅（狭缝） 棱镜和光栅（狭缝）
♦ 它的基本原理是将光源辐射出的待测元素
二、特点
（1）灵敏度高 （2）选择性强，方法简便 选择性强， （3）分析速度快，应用范围广 分析速度快， （4）精密度高，准确性好 精密度高，
局限性
（l）每种被分析元素都要有一个能发射特 定波长谱线的光源。 定波长谱线的光源。 （2）测定难熔金属如钨、铌、钛、锆等稀 测定难熔金属如钨、 土及非金属元素，结果不能令人满意。 土及非金属元素，结果不能令人满意。 不能同时进行多元素分析。 （3）不能同时进行多元素分析。 由于仪器使用中， （4）由于仪器使用中，需用各种 气体，故操作中一定要注意安全。 气体，故操作中一定要注意安全。
♦ 分光光度计的单色器是衍射（或绕射）光栅。 分光光度计的单色器是衍射（或绕射）光栅。
3. 吸收池
♦ 吸收池（比色皿），用于盛放分析试样，一 吸收池（比色皿） 用于盛放分析试样，
般有石英和玻璃材料两种。 般有石英和玻璃材料两种。
♦ 石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸 石英池适用于可见光区及紫外光区，
单元素灯弱。 单元素灯弱。
♦影响空心阴极灯发射强度的因素除
阴极材料、阴极内径与形状、 阴极材料、阴极内径与形状、灯的 结构外，还有充入的气体种类、 结构外，还有充入的气体种类、压 强及灯电流等。 强及灯电流等。
谱和微波波谱。 谱和微波波谱。
光学分析法
15
第二节 光谱法仪器
用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐射的强度和波 长的关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。这一类仪器 一般包括五个基本单元：光源、单色器、样品容器、检 测器和读出器件。
光源
单色器
检测器
读出器件
样 品 光源的作用是提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光 谱
发射光谱仪
16
第二节 光谱法仪器
对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可 见及紫外光谱域，可用下式表示：
24
第二节 光谱法仪器
n = A + B/2 + C/4
式中n为折射率，为波长，A、B、C为常数。 由公式可见，波长越长，折射率愈小。当包含有不
同波长的复合光通过棱镜时，不同波长的光就会因折射 率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。色散能 力常以色散率和分辨率表示。
吸收或发射微波区的电磁辐射。在这种吸收光谱中不同
13
第一节 光学分析法及其分类
化合物的耦合常数不同，可用来进行定性分析。根据耦 合常数，可用来帮助结构的确定。 6. 核磁共振波谱法
在强磁场作用下，核自旋磁矩与外磁场相互作用分 裂为能量不同的核磁能级，核磁能级之间的跃迁吸收或
发射射频区的电磁波。利用这种吸收光谱可进行有机化 合物结构的鉴定，以及分子的动态效应、氢键的形成、 互变异构反应等化学研究。
种新型光源在Raman光谱、荧光光谱、发射光谱、 fourier变换红外光谱等领域极受重视。常用的激光器有 主要波长为693.4nm的红宝石激光器，主要波长为632.8 nm的He-Ne激光器和主要波长为514.5nm、488.0nm的Ar离 子器。
二、单色器
单色器的主要作用是将复合光分解成单色光或有一 定宽度的谱带。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜
第二节 光谱法仪器
用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐射的强度和波 长的关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。这一类仪器 一般包括五个基本单元：光源、单色器、样品容器、检 测器和读出器件。
光源
单色器
检测器
读出器件
样 品 光源的作用是提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光 谱
发射光谱仪
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第二节 光谱法仪器
对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可 见及紫外光谱域，可用下式表示：
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第二节 光谱法仪器
n = A + B/2 + C/4
式中n为折射率，为波长，A、B、C为常数。 由公式可见，波长越长，折射率愈小。当包含有不
同波长的复合光通过棱镜时，不同波长的光就会因折射 率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。色散能 力常以色散率和分辨率表示。
吸收或发射微波区的电磁辐射。在这种吸收光谱中不同
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第一节 光学分析法及其分类
化合物的耦合常数不同，可用来进行定性分析。根据耦 合常数，可用来帮助结构的确定。 6. 核磁共振波谱法
在强磁场作用下，核自旋磁矩与外磁场相互作用分 裂为能量不同的核磁能级，核磁能级之间的跃迁吸收或
发射射频区的电磁波。利用这种吸收光谱可进行有机化 合物结构的鉴定，以及分子的动态效应、氢键的形成、 互变异构反应等化学研究。
种新型光源在Raman光谱、荧光光谱、发射光谱、 fourier变换红外光谱等领域极受重视。常用的激光器有 主要波长为693.4nm的红宝石激光器，主要波长为632.8 nm的He-Ne激光器和主要波长为514.5nm、488.0nm的Ar离 子器。
二、单色器
单色器的主要作用是将复合光分解成单色光或有一 定宽度的谱带。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜
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测2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1三个波长处的加入与测定时相同体积的试剂， 并使用相同光程的比色皿，按(1)中测定步骤进行空白试验。
红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分 析鉴定。已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机 中，用以对比和检索，进行分析鉴定。此外，在高聚物的构型、构象、力学性质 的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学、环境监测等领域，也广泛 应用红外光谱。
(2)检验：准确量取纯正十六烷、姥鲛烷、甲苯按5：3：1（V/V） 的比例配成混合烃。使用时，用此混合烃以四氯化碳为溶剂配成适 当浓度范围的混合烃系列溶液， 在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处分别测量混合烃系列溶液的 吸光度A2930、A2960、A3030 ，按下式计算混合烃系列溶液的浓度，并 与配制值进行比较。如混合烃溶液浓度测定值的回收率在90%～99% 范围内，则校正系数可采用。否则，重新测定校正系数直至符合条 件为止。
(1)测定: 用四氯化碳做溶剂， 分别配制100ml/L 正十六烷100mg/L 姥鲛烷和400mg/L甲苯 溶液。 以四氯化碳作参比溶液，使用1cm 石英池，分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯三种 溶液在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960、A3030 三种物质的代用符号分别为：正十六烷-H、姥鲛烷-P 和甲苯-T。
工业废水中油类含量是工业废水监测的重要 指标，它对装置的正常生产起着监控作用。随着社 会经济的发展、技术的进步及社会各界对环保重 视程度的提高国家标准要求采用红外分光光度法测定工业废水中油含量。
油可以分成石油类动物油植物油。 在红外吸收光谱中，他们的吸收波数分别是2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1
按下式解出仪器校正系数：X 、Y、Z、F 值
F=A2930(H)/A3030(H) C(H)=X×A2930(H)+Y×A2930(H) C(P)=X•A2930(P)+Y•A2930(T) C(T)=X•A2930(T)+Y•A2960(T)+Z[A3030(T)-A2930(T)/F] 式中X 、Y、Z、F—仪器校正系数；
用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物， 然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油后测定石 油类含量，总萃取物和石油类的含量均 以波长分别为2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1谱带处的吸 光度A2930,A2960和A3030,进行计算。
(1)四氯化碳提纯: 取一2500ml 的细口瓶，瓶中加入处理好的活性碳和硅酸 镁各300g，加入2500ml要处理的四氯化碳，盖好盖后震荡 2min，静止30min 或1h将瓶中的四氯化碳倒入放在有120 目筛网的漏斗中，取样后在光谱仪上扫描，得到谱图合格 后即可放入干净的磨口瓶中保存备用。四氯化碳的谱图不 合格时，说明吸附剂已饱和，应停止使用，重新放入新的 吸附剂。 (2)萃取: 根据四氯化碳具有溶解油脂好，不溶于水的特性， 对水中的油份进行有效地萃取。将一定体积的水样倒入分 液漏斗中，加盐酸酸化至pH≤2，用20ml 四氯化碳洗涤采 样瓶后，移入分液漏斗中加约20g 氯化钠充分振荡2min。 经常开启活塞排气，静止分层后将萃取液经已放置10min 厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内，用20ml 四氯化碳重复萃取一次，取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯 漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定 容，摇匀。
C(H)—正十六烷浓度值，mg/L；C(P)—姥鲛烷浓度值， mg/L ；
C(T)—甲苯浓度值， mg/L ；
A2930(H) 、A2960(H)—正十六烷在不同波长下的吸光度值； A2930(P) 、A2960(P)—姥鲛烷在不同波长下的吸光度值； A3030(T)、A2960(T)、 A2930(T)—甲苯在不同波长下的吸光度值。
C=X•A2930+Y•A2960-Z(A3030-A2930/F) C—混合烃溶液的浓度mg/L。
(1)测定： 以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿， 即：1cm 石英比色皿测试样品范围为100~400mg/L、 4cm 石英比色皿测试样品范围0~100mg/L， 将萃取液和硅酸镁吸附后的滤出液倒入石英比色皿， 放入红外分光光度计的样品室，
红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种 的方法。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸 收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的 红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不 停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作 相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一 相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和 变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的 振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产 生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分 子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外 光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。
光学分析法是根据物质发射的电磁 辐射或电磁辐射与物质相互作用
而建立起来的一类分析化学方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电波 的所有电磁波谱范围(不只局限于光学 光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的 方式有发射、吸收、反射、折射、散射、 干涉、衍射、偏振等。
1.红外光谱法 2.紫外-可见分光光度法 3.分子发光分析法 4.原子吸收光谱法 5.原子发射光谱法 6.核磁共振波谱法
红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分 析鉴定。已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机 中，用以对比和检索，进行分析鉴定。此外，在高聚物的构型、构象、力学性质 的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学、环境监测等领域，也广泛 应用红外光谱。
(2)检验：准确量取纯正十六烷、姥鲛烷、甲苯按5：3：1（V/V） 的比例配成混合烃。使用时，用此混合烃以四氯化碳为溶剂配成适 当浓度范围的混合烃系列溶液， 在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处分别测量混合烃系列溶液的 吸光度A2930、A2960、A3030 ，按下式计算混合烃系列溶液的浓度，并 与配制值进行比较。如混合烃溶液浓度测定值的回收率在90%～99% 范围内，则校正系数可采用。否则，重新测定校正系数直至符合条 件为止。
(1)测定: 用四氯化碳做溶剂， 分别配制100ml/L 正十六烷100mg/L 姥鲛烷和400mg/L甲苯 溶液。 以四氯化碳作参比溶液，使用1cm 石英池，分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯三种 溶液在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960、A3030 三种物质的代用符号分别为：正十六烷-H、姥鲛烷-P 和甲苯-T。
工业废水中油类含量是工业废水监测的重要 指标，它对装置的正常生产起着监控作用。随着社 会经济的发展、技术的进步及社会各界对环保重 视程度的提高国家标准要求采用红外分光光度法测定工业废水中油含量。
油可以分成石油类动物油植物油。 在红外吸收光谱中，他们的吸收波数分别是2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1
按下式解出仪器校正系数：X 、Y、Z、F 值
F=A2930(H)/A3030(H) C(H)=X×A2930(H)+Y×A2930(H) C(P)=X•A2930(P)+Y•A2930(T) C(T)=X•A2930(T)+Y•A2960(T)+Z[A3030(T)-A2930(T)/F] 式中X 、Y、Z、F—仪器校正系数；
用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物， 然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油后测定石 油类含量，总萃取物和石油类的含量均 以波长分别为2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1谱带处的吸 光度A2930,A2960和A3030,进行计算。
(1)四氯化碳提纯: 取一2500ml 的细口瓶，瓶中加入处理好的活性碳和硅酸 镁各300g，加入2500ml要处理的四氯化碳，盖好盖后震荡 2min，静止30min 或1h将瓶中的四氯化碳倒入放在有120 目筛网的漏斗中，取样后在光谱仪上扫描，得到谱图合格 后即可放入干净的磨口瓶中保存备用。四氯化碳的谱图不 合格时，说明吸附剂已饱和，应停止使用，重新放入新的 吸附剂。 (2)萃取: 根据四氯化碳具有溶解油脂好，不溶于水的特性， 对水中的油份进行有效地萃取。将一定体积的水样倒入分 液漏斗中，加盐酸酸化至pH≤2，用20ml 四氯化碳洗涤采 样瓶后，移入分液漏斗中加约20g 氯化钠充分振荡2min。 经常开启活塞排气，静止分层后将萃取液经已放置10min 厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内，用20ml 四氯化碳重复萃取一次，取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯 漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定 容，摇匀。
C(H)—正十六烷浓度值，mg/L；C(P)—姥鲛烷浓度值， mg/L ；
C(T)—甲苯浓度值， mg/L ；
A2930(H) 、A2960(H)—正十六烷在不同波长下的吸光度值； A2930(P) 、A2960(P)—姥鲛烷在不同波长下的吸光度值； A3030(T)、A2960(T)、 A2930(T)—甲苯在不同波长下的吸光度值。
C=X•A2930+Y•A2960-Z(A3030-A2930/F) C—混合烃溶液的浓度mg/L。
(1)测定： 以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿， 即：1cm 石英比色皿测试样品范围为100~400mg/L、 4cm 石英比色皿测试样品范围0~100mg/L， 将萃取液和硅酸镁吸附后的滤出液倒入石英比色皿， 放入红外分光光度计的样品室，
红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种 的方法。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸 收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的 红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不 停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作 相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一 相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和 变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的 振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产 生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分 子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外 光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。
光学分析法是根据物质发射的电磁 辐射或电磁辐射与物质相互作用
而建立起来的一类分析化学方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电波 的所有电磁波谱范围(不只局限于光学 光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的 方式有发射、吸收、反射、折射、散射、 干涉、衍射、偏振等。
1.红外光谱法 2.紫外-可见分光光度法 3.分子发光分析法 4.原子吸收光谱法 5.原子发射光谱法 6.核磁共振波谱法