石河子大学：《仪器分析》课程教学课件（民族班）第2章 光学分析方法导论

第二章光学分析方法导论 2.1光谱分析法及其分类 2.2电磁辐射的性质 1、光的波动性 2、光的粒子性 3、电磁波谱 2.3、光谱法仪器 1.光源 2.分光系统（棱镜和光栅、狭缝、光谱仪结构） 3.吸收池 4.光谱分析检测器 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

第二章 光学分析方法导论 2.1 光谱分析法及其分类 2.2 电磁辐射的性质 1、 光的波动性 2、 光的粒子性 3、 电磁波谱 2.3、光谱法仪器 1. 光源 2. 分光系统（棱镜和光栅、狭缝、光谱仪结构） 3. 吸收池 4. 光谱分析检测器 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

第二章光学分析方法导论 2.1 光学分析方法及其分类 光学分析方法： 利用光电转换或其它电子器件测定“辐射与物质相 互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质的定性 和定量分析的方法。 如果按照电磁辐射和物质相互作用的结果，可以产生发 射、吸收和散射三种类型的光谱。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

光学分析方法： 利用光电转换或其它电子器件测定“辐射与物质相 互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质的定性 和定量分析的方法。 如果按照电磁辐射和物质相互作用的结果，可以产生发 射、吸收和散射三种类型的光谱。 2.1 光学分析方法及其分类 第二章 光学分析方法导论 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

第二章光学分析方法导论 ·1、发射光谱法 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 M水，当从激发态过渡到低能态或基态时产生 发射光谱。 M*→M+hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度来 进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析 法。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

• 1、发射光谱法 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 M* ，当从激发态过渡到低能态或基态时产生 发射光谱。 M*  M + hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度来 进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析 法。 第二章 光学分析方法导论 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

第二章 光学分析方法导论 X-射线荧光光谱 原子发射 原子荧光 分子荧光 磷光光谱 化学发光 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

X-射线荧光光谱 原子发射 原子荧光 分子荧光 磷光光谱 化学发光 第二章 光学分析方法导论 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

第二章 光学分析方法导论 ·2、吸收光谱法 当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的 原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所 需的能量满足△E=hv的关系时，将产生吸 收光谱。 M+hv→M* Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

• 2、吸收光谱法 当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的 原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所 需的能量满足△E = hv的关系时，将产生吸 收光谱。 M + hv  M* 第二章 光学分析方法导论 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

第二章 光学分析方法导论 。 吸收光谱法主要可分为： (1.原子吸收光谱法 利用待测元素气态原子对共振线的吸收进行定量 测定的方法。其吸收机理是气态原子的外层电子 能级跃迁，波长在紫外、可见光区。 ·(2.紫外-可见分光光度法 利用溶液中的分子或基团在紫外和可见光区产生 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。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

• 吸收光谱法主要可分为： • (1. 原子吸收光谱法 利用待测元素气态原子对共振线的吸收进行定量 测定的方法。其吸收机理是气态原子的外层电子 能级跃迁，波长在紫外、可见光区。 • (2. 紫外-可见分光光度法 利用溶液中的分子或基团在紫外和可见光区产生 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。 第二章 光学分析方法导论 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

·(③.红外光谱法 利用分子在红外区的振动一转动吸收光谱来测定 物质的成分和结构。 ·(4.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。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

• (3. 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。 • (4. 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。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

第二章 光学分析方法导论 3.散射光谱法 Raman光谱为散射光谱。当一束频率为vo的入 射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大 部分可以透过，大约有0.1%的入射光与样品分子之 间发生非弹性碰撞，这种光散射成为Raman散射。 散射光频率Vd与入射光vo不同，称为Raman位移。 它与物质的振动、转动能级有关。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

3. 散射光谱法 Raman光谱为散射光谱。当一束频率为ν0的入 射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大 部分可以透过，大约有0.1%的入射光与样品分子之 间发生非弹性碰撞，这种光散射成为Raman散射。 散射光频率νd与入射光ν0不同，称为Raman位移。 它与物质的振动、转动能级有关。 第二章 光学分析方法导论 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

2.2电磁辐射的基本性质 电磁辐射（电磁波)：一种高速度通过空间，不 需任何传播介质的光量子流，它具有波粒二象性。 1电磁辐射波动性 周期()：相邻两个波峰 (波谷)通过空间某一固定点所 需的时间(s) 时间或距肉 光的三要素：波长(，速度（心，须率( 频率(o)：指在1秒时间内经过某点的波数 (即每秒内振动的次数)。D=1/THz) 波长（λ）：相应两个波峰或波谷间的直线距离。 1m=102cm=106μm=10nm=1010A Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

2.2 电磁辐射的基本性质 周期（Ｔ） ：相邻两个波峰 (波谷)通过空间某一固定点所 需的时间（s） 电磁辐射（电磁波）：一种高速度通过空间，不 需任何传播介质的光量子流,它具有波粒二象性。 1 电磁辐射波动性 频率（）：指在1秒时间内经过某点的波数 （即每秒内振动的次数）。 =1/T(Hz) 波长（λ）：相应两个波峰或波谷间的直线距离。 1m=102cm=106μm=109nm=1010Å Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

波数（σ）：指在单位长度内波的数目。 (cm-1) 电场 o=104/λ(cm) 磁场 传播速度：y v=λ/T=λV=V/0 光传播方向 真空中传播速度与频率无关，c=2.99792*108ms1 时间或距离一 光的三要素：“波长(，速度(。，须率(v) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer(http://www.novapdf.com)

传播速度：v v = λ/T= λν = ν /σ 波数（σ）：指在单位长度内波的数目。 （ cm-1 ） 真空中传播速度与频率无关，c=2.99792*108m·s -1 σ=104 / λ (cm-1 ) E B Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)