1、仪器分析,第二讲,主讲教师：刘忠英学时：32,第九章 光谱分析法概论,光学分析法: 基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类分析方法。（利用物质与电磁辐射的相互作用进行定性、定量的分析方法。）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）产生被检测信号。基本特点：（1）一般光分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，一般不涉及混合物分离(不同于色谱分析 )；（3）涉及大量光学元器件。,一、电磁辐射及其与物质的相互作用 二、光学分析法及其分类 三、光谱法仪器分光光度计,第一节 电磁辐射及其与物质的相
2、互作用 一、电磁辐射和电磁波谱,1. 光是一种电磁辐射（电磁波）：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的光（量）子流 .,2光的性质：具有波、粒二向性波动性：粒子性：,3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称。,射线 X 射线紫外光可见光红外光微波无线电波,射线,x射线,紫外光,红外光,微波,无线电波,10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm,可 见 光,光的电磁波类型（及相应的波长范围）,二、电磁辐射与物质的相互作用,当辐射通过固体、液体或气体等透明介质时，如果入射的电磁辐射能量与介质分子（或原子）基态与激发态之间的能
3、量差相等，介质分子（或原子）会选择性地吸收这部分辐射能，从基态跃迁到激发态，以热的形式、化学变化或荧光及磷光的形式释放能量，回到基态。,常用术语,吸 收：物质吸收能量从基态跃迁的激发态的过程。 发 射：物质从激发态跃迁的激发态，然后以光的 形式释放能量的过程。 散 射：光子与介质发生弹性碰撞，光的频率不变， 方向改变。 拉曼散射：光子与介质发生非弹性碰撞，光的频率改变， 方向改变。 折射、反射、干涉、衍射。,第二节 光学分析法的分类,光学分析法 依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射 相互作用而建立起来的各种分析法的统称。,一、光谱法与非光谱法 1光谱法：当物质与电磁辐射作用时，物质内部发生能
4、级跃迁，产生的辐射的强度随波长变化的谱图光谱。 利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析光谱分析法。,按能量交换方向分 吸收光谱法 发射光谱法 按作用结果不同分 原子光谱线状光谱 分子光谱带状光谱,2非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁，（不以光的波长为特征讯号，利用物质与电磁辐射的相互作用测定 电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法。折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法,3光谱法与非光谱法的区别：,光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部能级不发生变化， 仅测定电磁辐射性质改变,二、原子光
5、谱法和分子光谱法,1. 原子光谱法: 以测量气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法。 原子吸收、原子发射、原子荧光，线光谱。 原子光谱的产生,1,2,n1,n0,0,E,F,A,h,h, E,发射（E）：通过加热等方法，使电子跃迁至高能态，回到低能态时发出光子.吸收（A）：处于低能态的电子吸收光子跃迁至高能态.荧光（F）：用光使电子跃迁至高能态，返回后发荧光.,2.分子光谱法：在辐射能作用下，因分子内能级间的跃迁而产生的光谱。以分子光谱为基础的定性、定量和结构分析方法分子光谱法。带光谱分子光谱的产生,红外吸收光谱法紫外可见吸收光谱法分子荧光和磷光光谱法,1.吸
6、收光谱法 物质吸收相应的辐射能，从低能级跃迁到高能级而产生的光谱吸收光谱。利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法吸收光谱法。,例：原子吸收光谱，分子吸收光谱（紫外可见、红外吸收光谱）,三、吸收光谱法和发射光谱法,2. 发射光谱法 原子、离子或分子受到辐射能、热能、电能或化学能的激发跃迁到激发态，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生的光谱发射光谱。利用物质的发射光谱进行定性定量的方法发射光谱法。,原子发射光谱法、原子荧光光谱法、分子荧光光谱法和磷光光谱法等。线光谱、带光谱、连续光谱。,第三节 光谱分析仪器,光源 提供辐射能量。单色器 把光源分解为单色组分吸收池 承载试样检测器
7、 光信号（或对热相应）转换为 电信号读出装置 记录,一、辐射源,要求：稳定、具有一定强度光源类型（一）连续光源1.紫外光源：氢灯、氘灯。发射150400nm2. 可见光源：钨灯3202500nm、氙灯200700nm。3.红外光源：硅碳棒及Nernst 灯，将惰性固体，加热产生连续光源。（二）线光源1.金属蒸汽灯 汞灯254734nm，钠蒸汽灯。589.0,589.6nm2. 空心阴极灯：用于原子吸收光谱法。,二、分光系统,分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定波长范围的谱带。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，准直镜和色散元件组成。色散元件是分光系统的心脏部分，有棱镜或光栅。 滤光器是最简单的分光系统。它只能分离出一个波长带(带通滤光器)或只能保证消除给定波长以上或以下的所有辐射(截止滤光器)。,三、辐射的检测,光电转换器：1. 是量子化检测器(光子检测器)， 2. 热检测器,
