光学分析法导论.ppt

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每个光量子的能量(EL)与其频率(ν) 及波长(λ)之间的关系为:
EL = hυ = hc/λ = hcσ
h为普朗克常数,其值6.626×10-34 J·s;c为 光速,其值约为3×1010cm/s;σ为波数,其 单位为cm-1;λ为波长,其单位为nm。
波长越短,光子的能量越大。
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EL= E
E:不同能级间能量差
EL= h = hc/= hc = E
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一、吸 收 光 谱 法
1. 吸收:
当辐射能通过某些吸光物质时, 物质的原子或分子吸收与其能级 跃迁相应的能量由低能态或基态 跃迁至较高的能态的过程。
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2. 吸收光谱: 物质对辐射能的选择性吸收
辐射的吸收
比浊法、拉曼光谱法 折射法、干涉法 X-射线衍射法、电子衍射法 偏振法
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辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射的旋转
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§5 光 谱 法 仪 器
用来研究吸收、发射的电磁辐 射的强度和波长的关系的仪器叫做 光谱仪或分光光度计。光谱仪一般 包括:光源、单色器、样品容器、 检测器和读出器件。
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1.2 电 磁 波 谱 (electromagnetic spectrum)
电磁波按照波长或频率顺序排列 所绘成的图表,称为电磁波谱。 P202表10-2。
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§2 光与物质的作用
光与物质相互作用的方式有吸收、 发射、散射、反射、折射、干涉、 衍射、偏振等。
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朗伯-比尔定律:
当一束平行单色光通过含有吸光物质的均 匀溶液时,溶液的吸光度与吸光物质浓度、 液层厚度乘积成正比,总吸光度等于吸收介 质内各吸光物质吸光度之和。
A= kcb
A=A1+A2+A3+……
κ为比例常数(与吸光物质的本性,入射光波长 及温度等因素有关), c为吸光物质浓度,b为透光液 层厚度。
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当b以cm,c以g/L为单位,κ称为吸 光系数,用 a表示。
A= acb a的单位为L/g.cm
当b以cm,c以mol/L为单位,κ称为 摩尔吸光系数,用 ε表示。
ε的单位为L/mol cm,它表示物质 的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时, 溶液的吸光度。
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3.2 光 谱 法
光谱法是基于物质与辐射能作用 时,测量由物质内部发生量子化的 能级之间的跃迁而产生的发射、吸 收光谱的波长和强度进行分析的方 法。
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物质对辐射能的吸收和发射是不连 续的,量子化的。当物质内的分子或 原子发生能级跃迁时,若以辐射能的 形式传递能量,则辐射能EL一定等于 物质的能级变化E 。即:
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§ 4 光谱分析的分类
依据物质对不同波谱区辐射能的吸收 或发射,可建立不同的光谱分析方法。
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光谱法的分类
方法分类
被测物理性质
发射光谱分析、火焰光度分析 分子发光分析法、放射分析法
辐射的发射
紫外-可见分光光度法 原子吸收分光光度法
红外光谱法、核磁共振波谱法
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二. 发射光谱法
物质在辐射能的作用下,其由低能态 或基态跃迁至高能态(激发态),再由 高能态跃迁回低能态或基态,此时若以 光的形式放出能量,该过程称为发射。 而产生的光谱称为发射光谱。
利用发射光谱分析物质的方法,称为~。
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荧光光谱:
某些物质的分子或原子在辐射能的作 用下跃迁至激发态,部分分子或原子与 其它粒子碰撞,把激发能转变为热能消 耗掉;其余的分子或原子以热和光的形 式散发出这部分能量而回到基态,由此 产生的光谱称为荧光光谱。
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一、光源
光谱分析中,光源必须具有足够的输 出功率和稳定性。
光源辐射功率的波动与电源功率的变 化成指数关系,需用稳压电源以保证稳 定,或者用参比光束的方法来减少光源 输出对测定所产生的影响。
仪器分析
(instrumental analysis)
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D306
3175259 3178892 张翊
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光学分析法导论
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光学分析法(optical analysis): 依据物质与电磁辐射相互作用后
产生的辐射信号或其发生的变化而 建立的分析方法。
吸收进行定量测定的方法。其吸收机 理是原子的外层电子能级跃迁,波长 在紫外、可见和近红外区。
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C. 红外光谱法
利用分子在红外区的振动-转动吸收 光谱来测定物质的成分和结构。
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5. 朗伯-比尔定律
设入射光强度为I0,吸收光强度为Ia, 透射光强度为 It,反射光强度为Ir,则
§3 光学分析法的分类
3.1 非 光 谱 法
非光谱法是基于物质与辐射相互 作用时,测量辐射的某些性质(如折 射、散射、干涉、衍射、偏振等)变 化的分析方法。
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非光谱法不涉及物质内部能级的跃 迁,电磁辐射只改变了传播方向、速 度或某些物理性质。
属于这类分析方法的有折射法、偏 振法、光散射法、干涉法、衍射法、 旋光法和圆二向色性法等。
而得到的光谱。
3. 吸收光谱法: 利用吸收光谱对物质定性、
定量及结构分析的方法。
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4. 常用的吸收光谱法: A.紫外-可见分光光度法
利用溶液中的分子或离子在紫外 和可见光区发生分子外层电子能级 跃迁所形成的吸收光谱,可用于定 性和定量测定。
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B.原子吸收光谱法 利用待测元素气态原子对共振线的
I0= Ia+ It+ Ir 由于测定条件下反射光强度基本相同, 其影响可相互抵消,上式可简化为:
I0= Ia+ It
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透光度:
透光度为透过光的强度It与入射光强度
I0之比,用T表示。

T= It/I0
吸光度:
为透光度倒数的对数,用A表示。

A=lg1/T=lgI0/It
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§1 电磁辐射的性质
电磁辐射:电磁辐射是高速通过空间传 播能量的电磁波(光)。
电磁辐射包括从射线到无线电波的所 有电磁波谱范围。
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1.1 波动性和微粒性
电磁辐射具有波粒Leabharlann Baidu象性,即波动性 和微粒性。
波动性:光的折射、衍射、偏振和 干涉等;
微粒性:光电效应。
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