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光学分析法导论全

光学分析法导论全
总结词
光学分析法在医学诊断领域中具有重要价值,可用于生物组织成像、药物代谢和 疾病诊断。
详细描述
光学分析法可以用于荧光成像、光声成像等技术手段,对生物组织进行无损检测和 成像,同时还可以用于药物代谢和疾病诊断,为临床医学提供有力支持。
在农业领域的应用
总结词
光学分析法在农业领域中应用广泛,可用于 作物生长监测、病虫害防治和农产品质量检 测。
VS
详细描述
通过光谱分析和图像处理等技术手段,可以 监测作物的生长状况、病虫害发生情况,同 时还可以检测农产品中的农药残留和营养成 分,提高农产品质量和安全性。
第五小节
光学分析法的发展趋势与展望
光学分析法的发展趋势
光学分析法在生命科学领域的应用
随着生命科学研究的深入,光学分析法在生物分子检测、细胞成像和 组织分析等方面发挥着越来越重要的作用。
随机原则 实验对象的分配和实验顺序的安排应随 机进行,减少系统误差。
实验操作流程
实验准备
确定实验目的、选择适当的仪器和 试剂、准备实验材料等。
实验操作
按照实验步骤进行操作,注意控制 实验条件,确保实验的一致性。
数据记录
详细记录实验过程中的数据,包括 实验条件、仪器读数、观察结果等。
实验清理
实验结束后,应清理实验场地,确 保实验室整洁。
光的吸收、发射和散射
利用物质对光的吸收特性进行定量和定性分析。通过测量不同 波长下的吸光度,可以确定物质的存在和浓度。 吸收光谱法 通过测量物质发射的光的波长和强度,进行物质的分析和鉴别。 如原子发射光谱法和荧光光谱法。 发射光谱法 利用物质对光的散射特性进行粒径分析和浓度测量。如动态光 散射法和静态光散射法。 散射光谱法
光学分析法的未来展望

光学分析法导论(3)

光学分析法导论(3)

200~400nm
6.2~3.1
400~780nm
3.1~1.7
中能辐射区〔光学光谱区〕
0.78~2.5 μm
1.7~0.5
2.5~50 μm
0.5 ~0.025
原子的电子能级或 分子的成键电子能级
分子振动能级
远红外区 微波区
射频区
50~1000 μm 2.5 ×10-2~1.2 ×10-4
低0.1能~1辐00c射m 区〔1.2波×谱10-区
1~1000m 1.2 ×10-7~1.2 ×10-9 电子自旋能级或核自旋能级
2.3 光谱法仪器
可见分光光度计
紫外分光光度计
红外分光光度计
原子吸收分光光度计
ICP原子发射分光光度计
2.3 光谱法仪器
试样系统 信号发生器 检测器 信号处理器 显示器
光学光谱仪:1. 光源〔辐射源〕2. 单色器 3.样品池 4. 检测器 5. 显示系统
根据光谱产生的机理,光学光谱可分为原子光谱和分子光谱 光学分析法
非光谱分析法
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 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
紫 外
红 外
分 子 荧
倒线色散率 = dλ/dl (单位nm/mm), 棱镜的倒线色散率随波长数的增加而增加,即分光能力下降.
分辨率〔resolving power): 摄谱仪的光学系统能够正确分辨出紧邻两条谱线的能力。 可用两条可分辨开的光谱线波长的平均值λ与其波长差△λ 之比值来表示。即:

2 章 光学分析法导论

2 章 光学分析法导论

当棱镜位于最小偏向角位置时
式中, m为棱镜数目; b为棱镜底边长; dn/dλ为棱镜材料的色散率。 由上式可以看出,理论分辨率的大小与棱镜材料、形 状、个数及所选波长有关,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。
2. 光栅 光栅是由大量等宽、等距离、相互平行的狭缝(或反 射面)构成的光学元件。 从工作 原理上 分: 透射光栅 反射光栅
非光谱法-折射、散射、干涉、衍射、偏振和圆二色等
光 学 分 析 法 光谱法
X射线荧光分析法
光致发光 发射光谱法
原子荧光
分子荧光
分子磷光
原子发射光谱法
非辐射发光
紫外-可见 原子吸收光谱法 吸收光谱法 红外光谱法 核磁共振波谱法
化学发光法
2-3 光谱法仪器
光谱仪通常由五个部分组成:光源、单色器、试样 池、检测器、读数器件。 2-3-1光源 依据方法不同,采用不同的光源。光源有连续光源和 线光源等。 1.连续光源:在较宽波长范围内发射强度平稳的具有 连续光谱的光源。 如氢灯、氘灯、钨丝灯。 2.线光源:提供特定波长的光源。 如空心阴极灯、金属蒸气灯、激光。
I
K=-1
0
一级光谱
(3) 当K 与的乘积相同时
k1 1=k2 2=k3 3=‥‥‥ 出现光谱重叠 如: K=1×800nm=2×400nm =3×267nm=4×200nm
0
一级光谱 二级光谱
三级光谱
光谱重叠消除
• 滤光片 • 感光板 • 谱级分离器
(2)光栅的光学特性 常用色散率、分辨率和集光本领(闪耀特性)来表示。 色散率——表示不同波长的光谱线色散开的能力。
1J (焦耳) 1Cal (卡) 1erg (尔格) 1eV

光学分析法导论

光学分析法导论

第二节 光学分析法旳分类
二、光谱法
2)按电磁辐射本质分类
原子光谱(涉及离子光谱)——由原子或离子外层电子 旳跃迁产生,具有明显 旳线光谱特征
分子光谱——由分子中电子能级及分子旳振动、转动能 级旳跃迁产生,大多具有带光谱特征
第二节 光学分析法旳分类
二、光谱法
3)按辐射能传递方式分类 发射光谱——处于激发态旳原子分子或离子由高 能级跃迁回低能级或基态发射出相应旳光谱
第三节 原子光谱和分子光谱
一、原子光谱
主量子数( n ):描述核外电子是在那个电子壳层上运动。 n = 1、 2、 3、 4、 5、 6、7、••••••••
符号 K、L、M、N、O、P、Q、••••••••
角量子数( l ):描述核外电子云旳形状。
l = 0、1、 2、 3、 4、••••••••
第三节 原子光谱和分子光谱
一、原子光谱
主量子数(n):
n =1、 2、 3、 4、 5、 6、7、••••••••
总角量子数(L):
L= l,
对于2个价电子: L = ( l1+ l2)、 ( l1+ l2-1)、•••、 ( l1- l2)
总自旋量子数(S):对于N个价电子:N/2, N /2 -1, N /2 -2,..,1/2,0
>2.5*105
X一射线 0.005-10nm 2.5*105 -1.2*102
高能辐射区
远紫外 10200nm 1.2*102-6.2
近紫外 200
可见光 400
近红外 0.782.5
中红外 2.550
远红外 501000m 2.5*10-2-1.2*10-4
中能辐射区
微波 0.1100cm 1.2*10-4-1.2*10-7

第二章 光学分析法导论(2)

第二章 光学分析法导论(2)

属组成。两片金属处于相同平面上且相互平行。
入射狭缝可看作是一个光源,在相应波长位置, 入射狭缝的像刚好充满整个出射狭缝。 有效带宽:整个单色器的分辨能力除与分光元件的色 散率有关外,还与狭缝宽度有关。即单色器的分
辨能力(有效带宽S)应由下式决定:
W DS
D=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
与PDA相比,CTD最大的优势在于其二维特性,可作为影像检测 器,在电视及航空等领域有广泛应用。
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2. 热检测器 包括:热电偶,热释电检测器及热辐射计。 这类检测器主要用于红外及Raman光谱分析 中,拟在以后相关章节作介绍。
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不同:波长小的则衍射角小,谱线靠近0级;波 长大的,衍射角大,谱线距0级较远; 同样对于二级光谱而言,也有同样的情况。但可 能造成二级光谱与一级光谱的重叠,而且具有最
大强度的光处于0级(为未分开的白光)!
2012-12-27 12镜观察屏
f
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光栅的光学特性
K 角色散率d/d: d d d cos 线色散率D1: dl d Kf Kf f ( < 20o ) d d d cos d
第二章 光学分析法导论(2) (Optical methods of Analysis)
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1
2.3 光谱法仪器
以紫外-可见光为例,光吸收遵循Lambert-Beer定律
吸光度
I0 A lg bc I
摩尔吸光系数
物质的量浓度 吸收光程
构建仪器
1)测量入射光强度I0,和出射光强度I; 2)单色器; 3)对数转换器。

第2章光学分析法导论

第2章光学分析法导论

第2章光学分析法导论光学分析法是一种常用的分析方法,广泛应用于材料科学、化学、生物、医学等领域。

在分析过程中,通过光的吸收、散射、反射等性质来获得样品的信息。

本章将介绍光学分析法的基本原理和常见的应用。

1.光学分析法原理光学分析法是利用光与物质相互作用来获得样品信息的方法。

其中最基本的原理是光的吸收、散射和发射。

当光通过物质时,会与物质的分子或原子发生相互作用,导致光的振动矢量和频率发生改变。

通过测量光的吸收、散射或发射,可以得到物质的各种信息。

2.光的吸收法光的吸收法是通过测量物质对特定波长光的吸收来确定样品中其中一种物质的含量。

该方法常用于分析有机化合物和无机物中的金属离子含量。

测量方法包括光度法、比色法、比较法等。

其中最常见的是光度法,即通过测量光的强度来确定样品中物质的含量。

在实际应用中,可以根据吸收光谱图来确定样品中各种物质的含量和种类。

3.光的发射法光的发射法是通过测量样品发光的强度来确定样品的成分和性质。

发射光谱的特点是样品发射出符合波长的光,通常用于分析无机化合物中的金属元素。

常用的方法包括原子发射光谱法和荧光光谱法。

其中原子发射光谱法是在样品被激发时,各种金属元素自发射出特定波长的光,通过测量光的强度来确定金属元素的含量。

荧光光谱法则是通过将样品激发到荧光状态,然后测量样品散射出的荧光光强度来确定样品的成分和性质。

4.光的散射法光的散射法是通过测量光的散射强度来确定样品的成分和性质。

散射光谱的特点是样品散射出具有不同波长的光,通常用于分析颗粒物质的大小、浓度和形状等。

常用的方法包括拉曼光谱法和动态光散射法。

拉曼光谱法是通过测量样品散射光中与入射光具有不同频率和振幅的拉曼散射光来确定样品的成分。

动态光散射法则是通过测量样品散射光的强度和角度分布来估算样品颗粒的大小和浓度。

5.光学分析法的应用光学分析法在各个领域都有广泛的应用。

在材料科学中,可以通过测量光的吸收、发射和散射来研究材料的光学性质、结构和相变等。

光学分析法导论

光学分析法导论

第七章 光学分析法导论
■是建立在物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用
基础上的各种分析方法的统称。 ■电磁辐射具有波粒二象性,能以巨大速度通过空间,不需 要以任何物质作为传播媒介的一种能量。 热能 M* M + 能量 电能 光能(hν) (激发态) (基态)
M + h
选择吸收
选择发射
第七章 光学分析法导论
●粒子性:
E=hν=hc /λ
E-光量子的能量,单位有J、kJ、eV。 1eV=1.602×10-19J h-普朗克(Planck)常数。
h= 6.626×10-34 J.s
第七章 光学分析法导论
●光波长300nm, 其波数是多少? 并计算该波长的光所具有的 能量(kJ/mol). 解: ν=ν/c=1/λ = 1/(300×10-7) = 3.33×104 (cm-1) 则单个光子的能量为: E= hν= hc /λ = 6.626×10-34×3×108/(300×109) = 6.626×10-19 (J) 1mol该光子具有的能量为: E´= 6.023×1023×6.626×10-19 = 33.91×104 (J/mol) = 3.39×102 (kJ/mol)
长余辉材料、自发光、荧光和磷光涂料等
2001年美国9.11事件中,断电黑暗中的世 贸大厦,慌乱的人群在自发光材料的指 引下只用1个半小时18000人安全疏散, 比起使用发光材料前1993年世贸大厦发 生的那场汽车炸弹爆炸事件中,6个多小 时的逃生经历,与2小时后大厦的倒塌, 死亡和惊险把它的作用安全指示的重要 性表述得淋淋尽致。 肖志国和他的路明(luminescence)公 司产品在国际市场上取得的业绩引起了 高度重视,公安部、建设部已联合审定 将发光消防安全疏散指示系统列入新审 定的国家消防规范进行实施, 天安门广场改造、人民大会堂、三峡工程、上海地铁、东方明珠电视塔、 上海金茂大厦等国家重点工程亦已率先使用……

仪器分析-第2章 光学分析法导论

仪器分析-第2章 光学分析法导论
·用远红外光照射有机分子,分子在转动能级间跃迁 产生转动光谱。其波长位于远红外和微波区,亦称远红 外吸收光谱和微波。
·电子能级变化时,必然伴随着振动能级的变化,振 动能级的变化又伴随转动能级的变化,因此,分子光谱 不是线状光谱,而是带状光谱。
λ =1 / σ
c:光速 (2.9979×1010 cm ·s-1);λ:波长(cm); ν:频率(Hz或s-1);σ:波数(cm-1) ; E :能量(ev或J); h:普朗克常数6.6256 ×10-34J ·s或4.136 ×10-15ev.s
二、电磁波谱
电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列.
如: 钠原子的光谱项符号 32S1/2;
表示钠原子的电子处于n=3,M =2(S = 1/2),L =0,
J = 1/2 的能级状态(基态能级);
接下一页
电子的多重态
h +
单重态 (自旋配对)
电子跃迁
激发单重态 (自旋 配对)
h +
单重态
电子跃迁 和 自旋翻转
(自旋配对)
三重态 (自旋 平行)
返回
3. △J = 0、±1 但当J=0时,△J =0跃迁是禁戒的。 4. △S = 0 即单重态只跃迁到单重态,三重态只跃迁到三重
态。不同多重态之间的跃迁是禁阻的。
符合以上条件的跃迁,跃迁概率大,谱线较强.不符合 光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁,禁阻跃迁强度很弱。 若两光谱项之间为禁戒跃迁,处于较高能级的原子具有较长 的寿命,原子的这种状态称为亚稳态。
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
光谱分析法
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化

《光学分析导论》PPT课件

《光学分析导论》PPT课件

子 子子 射

吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
吸收光谱法
原 子 吸
紫 外 可
红 外
核 磁 共
收见 振
光谱分析法
精选ppt
紫 外 可
红 外
分 子 荧
分 子 磷
核 磁 共
化 学 发
见 光光振光
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子 发
子 荧
子 荧
子 磷
射 线 荧
学 发
射光光光 光 光
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1.原子发射光谱法
射线: 原子核能级的跃迁产生的
X射线:原子或分子内层电子跃迁产生的
紫外和可见光:原子或分子外层电子跃迁产生的
红外光:分子的振动和转动能级的跃迁产生的
微波:分子转动或电子自旋能级的跃迁产生的
无线电波:电子和原子核的自旋能级的跃迁产生的
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10
2.2 光学分析法的分类
精选ppt
11
原 原原 X
旋 光 法
原 原子 子光 光谱 谱分 分析 析法 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
分 分子 子光 光谱 谱分 分析 析法 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
精选ppt
第2章 光学分析法引论
2.1 电磁辐射的性质 2.2 光学分析法的分类 2.3 光谱法仪器 2.4 原子光谱和分子光谱
精选ppt
1
光学分析法——基于能量作用于物质后 产生电磁辐射信号或电磁辐射与物质相 互作用后产生辐射信号的变化而建立起 来的一类分析方法。

第二章光学分析法导论

第二章光学分析法导论

反射:光通过具有不同折射率的两种介质的介面时会产 生反射;
干涉 频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强, 某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区 域互相间隔,此现象叫干涉;
衍射 光绕过物体而弯曲地向它后面传播的现象; 偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。
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区代的地位。
波谷的数目。单位: S-1 (Hz) γ=1/T
波长λ: 相邻两极大值或极小值之间的距离。 波长的单位: cm µm nm Å λ=c / γ
波数δ:每厘米内波的数目,即单位距离中极大值的数 目。单位:cm-1 δ=1/ λ
波速v:波在一秒钟内通过的距离。 v=λ/T=λγ
2、电磁辐射的粒子性
电磁辐射是在空间高速运动的光量子(或称光子) 流。可以用光子具有的能量表征。单位为eV或J, 1eV=1.60×10-19J。 光子能量与光波频率有关,普朗克方程将电磁辐射 的波动性和微粒性联系在一起:
一、光学分析法的分类
光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类. 1、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。
按产生光谱的基本粒子不同
原子光谱 光谱
分子光谱 (1)原子光谱
由原子外层或内层电子能级的变化产生的,表现形式 为线光谱。 原子光谱(线性光谱):最常见的三种
; h:普朗克常数
电磁辐射具有波动性和微粒性(波粒二相性)
1、电磁辐射的波动性
电磁波是横波(找一个图建立超链接,见上课稿) 可以用波长λ、频率γ、速度v、波数δ、能量等来
表示其特性。 周期T: 相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所
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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
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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
电磁辐射具有波粒二象性,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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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。
6
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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§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。
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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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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:
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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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
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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。
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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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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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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。
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
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