光学分析法导论.ppt

光学分析法导论,2.1 光学分析法概述 2.2光与物质的相互作用 2.3各种光学分析法简介,,以物质的光学性质为基础建立的分析方法，称为光学分析法，简称光分析法。 光学分析法是基于电磁辐射与待测物质相互作用后产生的辐射信号或发生的变化来测定物质的性质、含量和结构的分析方法。 灵敏度高、选择性好、用途广泛 仪器分析的重要分支，具有重要作用,2.1.1光学分析法分类（掌握）,光学分析法有许多不同的分类方法： 能源：红外、紫外、X射线等 被测物质：原子光谱、分子光谱 产生的被测信号的辐射能的基本性质：吸收、发射、散射、折射、反射、干涉、衍射、偏振,通常可分为非光谱分析法和光谱分析法 非光谱分析法：不以光的波长为分析依据，仅通过测量光的折射、反射、干涉、衍射等某些基本性质的变化为分析依据的方法。 不涉及物质内部能级跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。 常用分析方法：折射法、光散射法,光谱分析法：基于光与物质相互作用时，测量由于物质内部发生量子化的能级之间的跃迁，而产生的发射或吸收光谱的波长和强度来进行定性、定量分析的一种方法。 据作用对象不同：分子光谱分析法、原子光谱分析法,原子光谱分析法：由原子外层或内层电子能级的变化产生的，表现为线状光谱。 原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、X射线光谱法、核磁共振波谱法,分子光谱分析法：基于分子中电子振动能级和转动能级的变化产生的，表现为带状光谱。 红外吸收光谱法、紫外—可见吸收光谱法、分子荧光光谱法、分子磷光光谱法等,2.1.2光学分析法的主要过程,能源提供能量 能量与被测物质相互作用 产生被检测的信号 检测信号转换处理后产生数据或光谱图，对数据图谱进行解读，确定分析物的结构和组成,单色器是将光源辐射的复合光色散成单色光的光学装置。一般由狭缝、色散元件及透镜系统组成。 常用的色散元件：光栅、棱镜 复合光：包含多种频率成分的光 单色光：只包含一种频率成分的光 光的单色性 光谱线所包含的波长范围越窄，光的单色性越好,2.2光与物质的相互作用,光是一种电磁波，它是在空间传播的变化的电磁场，是一种横波。 电磁波穿过物质时，可以与带有电荷和磁矩的物质相互作用，并产生能量交换。 光谱分析就是建立在这种能量交换基础之上的。,物质与光接触时，会产生相互作用，作用的性质因光的波长（能量）及物质的性质而异。 方式：吸收、发射、透射、散射、折射等,,什么是光分析法 光学分析法分类 光学分析法的主要过程 光与物质的相互作用,（一）光的吸收,光与物质接触时，如果所提供的辐射能恰好满足该物质能级间跃迁所需能量，某些频率的光被选择性吸收，使其强度减弱，将产生吸收光谱。 实质：光的能量转移到物质的原子或分子中了。 物质对光的吸收，根据吸光物质的状态不同，分为：原子吸收、分子吸收,用吸光度A表示物质对光的吸收程度。 光的吸收定律：在一定浓度范围内，物质的吸光度A与吸光样品的浓度c及液层厚度L的乘积成正比。（朗伯-比尔定律） A=KcL= -lgT 吸收光谱法定量分析的依据,P15：例2-2,P19：10,原子吸收光谱分析法,利用特殊光源发射出待测原子的特征谱线，并将样品转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收的变化进行定量分析的方法。 60多种金属元素 应用广泛的低含量元素测定方法,光源作用 ：发射待测元素的特征谱线,空心阴极灯 结构,紫外可见吸收光谱分析法,利用溶液中分子吸收紫外光和可见光产生跃迁所记录到的吸收光谱图，进行化合物结构的分析，根据最大吸收波长光的强度随溶液浓度变化的线性关系进行定量分析的方法。,,苯的紫外吸收光谱（乙醇中）,B吸收带和 E吸收带也 叫苯环带,红外吸收光谱法,波段在近红外光区和微波光区之间，0.76-1000μm之间，复杂的带状光谱 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行化合物结构分析,（二）光的发射,当受激物质（受光能、电能、热能或其他外界能量所激发的物质）从高能态回到低能态时，往往以光辐射的形式释放出多余的能量 按发生本质：原子发射光谱、离子发射光谱、分子发射光谱,原子发射光谱分析法,以火焰、电弧、等离子炬焰等作为光源，使气态原子的电子受激发，跃迁到激发态后，由激发态回到基态时，发射出特征光谱，根据特征光谱中谱线位置和强度进行定性和定量分析的方法。 可对70多种元素进行定性和定量分析 多种元素同时测定,,分子荧光光谱分析法,某些物质被紫外线照射激发后，回到基态的过程中发射出比原激发光波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法。,（三）光的散射,光通过不均匀介质时，一部分光沿着其他方向传播的现象。,（四）光的透射,光通过透明介质时，它的能量只是瞬间被微粒所保留，当物质回到其原来的状态时，又毫无保留地将光能重新按原方向发射出来，该过程没有净能量变化，频率不变，只是光的传播速度减慢。,（五）光的折射,当光从一种透明介质进入另一种透明介质时，光速的前进方向发生改变的现象。 光在不同介质中传播速度不同 物质对光的折射率随着光频率（或波长）的变化而改变——色散 利用色散现象可将不同波长的混合光分散开来，成为许多波长范围较窄的单色光，这种作用称为“分光”。-----获得单色光,,思考,原子光谱与分子光谱，吸收光谱与发射光谱有什么不同？ 什么是复合光和单色光？如何获得单色光？ 什么是光的吸收定律？数学表达式是什么？,