光学分析法
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《地球科学现代分析测试技术》
分子光谱（带状光谱）： 基于分子中电子能级、振-转能级跃迁； 紫外光谱法（UV）； 红外光谱法（IR）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）； 非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改 变传播方向等物理性质；偏振法、干涉法、 旋光法等；
二、电磁辐射的基本性质
properties of electromagnetic radiation
三、光分析法的分类
classification of optical analysis
四、原子光谱与分子光谱
atom spectrum and molecular spectrum
五、各种光分析法简介
光学分析法
高少鹏 中国科学院青藏高原研究所
《地球科学现代分析测试技术》
引言
1、什么是光？ 2、光从哪里来？ 3、光有颜色吗？ 4、为什么物体呈现不同颜色？ 5、太阳光与能源
《地球科学现代分析测试技术》
第二章 光学分析法导论
一、光分析法及其特点
optical analysis and its feature
法法法
原 原原 X
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
Байду номын сангаас
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
原子光谱法
光谱分析法
分子光谱法
吸收光谱法
发射光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
《地球科学现代分析测试技术》
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
四、原子光谱与分子光谱
五、各种光分析法简介 a brief introduction of optical analysis
《地球科学现代分析测试技术》
非光谱分析法
光分析法 光谱分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法
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
《地球科学现代分析测试技术》
分子光谱分析法
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
atom spectrum and molecular spectrum 1、原子光谱 atom spectrum
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
2、分子光谱 molecular spectrum
原子光谱为线状光谱， 分子光谱为带状光谱； 为什么分子光谱为带状 光谱？
《地球科学现代分析测试技术》
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；
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
Alpha Beta Gamma射线
1、 α射线：即氦核；由两个质子及两个中子组成， 并不带任何电子，亦即等同于氦-4的内核，或电离 化后的氦-4，He2+。
《地球科学现代分析测试技术》
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 传播介质的不均匀性引起的光线向四周射
去的现象 (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
《地球科学现代分析测试技术》
三、光分析法分类
type of optical analysis
光谱法——基于物质与辐射能作用时，分子发生 能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进 行分析的方法；
原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱（线状光谱）：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）； 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）； 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光谱（XFS）； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；
2、 β射线：高速运动的电子流，贯穿能力很强，电 离作用弱。在正β衰变中，原子核内一个质子转变 为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变” 中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放 一个电子，即β粒子。
3、 γ射线：是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线， 是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力。 γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。
相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、 干涉、衍射等；
光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析 等方面具有其他方法不可取代的地位；
《地球科学现代分析测试技术》
能复合成白光的两种颜色的光叫互补 色光。物质所显示的颜色是吸收光的 互补色。
《地球科学现代分析测试技术》
光分析法三个基本过程： （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，并采集分析。
a brief introduction of optical analysis
六、光分析法的进展
development of optical analysis
《地球科学现代分析测试技术》
一、光分析法及其特点
optical analysis and its characteristics
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关系所建立 起来的分析方法； 电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；
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。
《地球科学现代分析测试技术》
二、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation
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
分子中的能量
E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei 分子中原子的核能： En 分子的平移能：Et 电子运动能： Ee 原子间相对振动能： Ev 分子转动能： Er 基团间的内旋能： Ei
在一般化学反应中， En不 变； Et 、Ei较小；
E=Ee+ Ev + Er
《地球科学现代分析测试技术》
分子光谱（带状光谱）： 基于分子中电子能级、振-转能级跃迁； 紫外光谱法（UV）； 红外光谱法（IR）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）； 非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改 变传播方向等物理性质；偏振法、干涉法、 旋光法等；
二、电磁辐射的基本性质
properties of electromagnetic radiation
三、光分析法的分类
classification of optical analysis
四、原子光谱与分子光谱
atom spectrum and molecular spectrum
五、各种光分析法简介
光学分析法
高少鹏 中国科学院青藏高原研究所
《地球科学现代分析测试技术》
引言
1、什么是光？ 2、光从哪里来？ 3、光有颜色吗？ 4、为什么物体呈现不同颜色？ 5、太阳光与能源
《地球科学现代分析测试技术》
第二章 光学分析法导论
一、光分析法及其特点
optical analysis and its feature
法法法
原 原原 X
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
Байду номын сангаас
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
原子光谱法
光谱分析法
分子光谱法
吸收光谱法
发射光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
《地球科学现代分析测试技术》
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
四、原子光谱与分子光谱
五、各种光分析法简介 a brief introduction of optical analysis
《地球科学现代分析测试技术》
非光谱分析法
光分析法 光谱分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法
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
《地球科学现代分析测试技术》
分子光谱分析法
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
atom spectrum and molecular spectrum 1、原子光谱 atom spectrum
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
2、分子光谱 molecular spectrum
原子光谱为线状光谱， 分子光谱为带状光谱； 为什么分子光谱为带状 光谱？
《地球科学现代分析测试技术》
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；
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
Alpha Beta Gamma射线
1、 α射线：即氦核；由两个质子及两个中子组成， 并不带任何电子，亦即等同于氦-4的内核，或电离 化后的氦-4，He2+。
《地球科学现代分析测试技术》
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 传播介质的不均匀性引起的光线向四周射
去的现象 (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
《地球科学现代分析测试技术》
三、光分析法分类
type of optical analysis
光谱法——基于物质与辐射能作用时，分子发生 能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进 行分析的方法；
原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱（线状光谱）：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）； 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）； 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光谱（XFS）； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；
2、 β射线：高速运动的电子流，贯穿能力很强，电 离作用弱。在正β衰变中，原子核内一个质子转变 为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变” 中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放 一个电子，即β粒子。
3、 γ射线：是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线， 是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力。 γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。
相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、 干涉、衍射等；
光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析 等方面具有其他方法不可取代的地位；
《地球科学现代分析测试技术》
能复合成白光的两种颜色的光叫互补 色光。物质所显示的颜色是吸收光的 互补色。
《地球科学现代分析测试技术》
光分析法三个基本过程： （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，并采集分析。
a brief introduction of optical analysis
六、光分析法的进展
development of optical analysis
《地球科学现代分析测试技术》
一、光分析法及其特点
optical analysis and its characteristics
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关系所建立 起来的分析方法； 电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；
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。
《地球科学现代分析测试技术》
二、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation
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
分子中的能量
E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei 分子中原子的核能： En 分子的平移能：Et 电子运动能： Ee 原子间相对振动能： Ev 分子转动能： Er 基团间的内旋能： Ei
在一般化学反应中， En不 变； Et 、Ei较小；
E=Ee+ Ev + Er
《地球科学现代分析测试技术》