,包括無(wú)線電波、微波、紅外光、可見(jiàn)光、紫外光、X射線、射線等。,狹義的光：可見(jiàn)光。電磁波中的一小部分。廣義的光：所有已知的電磁波（輻射）,光Light,電磁輻射,電磁輻射具有波粒二象性,電磁輻射是一種以電磁波的形式在空間高速傳播的粒子流。,電磁輻射的波粒二象性,波動(dòng)性：電磁輻射是單頻率的正弦波光的折射、干涉、衍射偏振等現(xiàn)象,用波長(zhǎng)（）、頻率（v）、波數(shù)（）描述,粒子性：電磁輻射是不連續(xù)的能量微粒光子,光電效應(yīng),普朗克(Prank)關(guān)系式：波動(dòng)性粒子性之間的“橋”E=h=hc/,電磁輻射的波粒二象性,電磁波譜,按波長(zhǎng)（頻率、波數(shù)、能量）大小順序排列,電磁波譜與能級(jí)躍遷,第二章光學(xué)分析法概論,能源提供能量能量與被測(cè)物質(zhì)相互作用產(chǎn)生可檢測(cè)信號(hào),建立在物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或它與電磁輻射相互作用基礎(chǔ)上的各種分析方法全稱(chēng)。,光學(xué)分析法,光學(xué)分析法包含三個(gè)過(guò)程：,主要內(nèi)容,一,電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用,二,光學(xué)分析法分類(lèi),三,光譜分析儀器,四,光譜分析法的發(fā)展概況,一、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用,電磁輻射照射物質(zhì)時(shí)，其傳播方向、速度等物理性質(zhì)發(fā)生改變。,電磁輻射照射物質(zhì)時(shí)，發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，使物質(zhì)內(nèi)部有相應(yīng)的能級(jí)躍遷,一、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用,折射、反射、透射,1、入射電磁輻射能量與介質(zhì)基態(tài)/激發(fā)態(tài)間的能量差不相等物理性質(zhì)發(fā)生改變,干涉,衍射,一、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用,散射：光子與介質(zhì)發(fā)生彈性碰撞改變方向,無(wú)能量交換,丁達(dá)爾散射(Tyndall)：被照射試樣粒子直徑等于或大于入射光波長(zhǎng)，如膠體。,一、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用,散射：光子與介質(zhì)發(fā)生彈性碰撞改變方向,瑞利散射(Rayleigh)：被照射試樣粒子直徑短于入射光波長(zhǎng)。,無(wú)能量交換,拉曼散射(Raman)：非彈性碰撞，方向及波長(zhǎng)均改變,有能量交換,一、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用,散射：光子與介質(zhì)發(fā)生彈性碰撞改變方向,一、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用,1、入射電磁輻射能量與介質(zhì)基態(tài)/激發(fā)態(tài)間的能量差相等,滿(mǎn)足E=h,吸收和發(fā)射,物質(zhì)內(nèi)部有相應(yīng)的能級(jí)躍遷,二、光學(xué)分析法的分類(lèi),物質(zhì)輻射能相互作用為基礎(chǔ),光學(xué)分析法,非光譜法：不涉及物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)的躍遷,光譜法：物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化能級(jí)躍遷而產(chǎn)生輻射隨波長(zhǎng)變化,（一）光譜法與非光譜法,非光譜法：,分析相互作用后電磁輻射的某些基本性質(zhì)的變化,粉末X射線衍射儀,（一）光譜法與非光譜法,光譜法：分析物質(zhì)與輻射能作用時(shí)物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的輻射變化,光譜特征定性光譜強(qiáng)度定量,按外形線光譜、帶光譜、連續(xù)光譜,按能量的能量傳遞方式吸收、發(fā)射、散射等,按能量大小、X、紫外、可見(jiàn)、紅外、微波、電子自旋共振、核自旋共振(無(wú)線電波),按物質(zhì)對(duì)象原子光譜、分子光譜,（二）原子光譜法與分子光譜法,原子能級(jí)和分子能級(jí),能量,分子能級(jí)分布示意圖,（二）原子光譜法與分子光譜法,原子光譜法：涉及原子核外電子能級(jí)間躍遷,特點(diǎn)：線狀光譜；確定元素組成與含量,方法舉例：AES、AAS、AFS、XFS,（二）原子光譜法與分子光譜法,分子光譜法：涉及分子中電子能級(jí)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化,特點(diǎn)：帶狀光譜；給出分子結(jié)構(gòu)信息。,方法舉例：UV-Vis、IRMFS、MPS,（二）原子光譜法與分子光譜法,吸收光譜法：粒子吸收能量，由低能態(tài)或基態(tài)躍遷至較高的能態(tài)（激發(fā)態(tài)），得到光譜,（三）吸收光譜法與發(fā)射光譜法,E,方法舉例：UV-Vis、IRAAS、NMR,M+hM*,發(fā)射光譜法：物質(zhì)受激，由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)以輻射的方式釋放能量，產(chǎn)生光譜,M*M+h,（三）吸收光譜法與發(fā)射光譜法,方法舉例：,X射線熒光分析法、原子發(fā)射光譜分析法原子熒光分析法、分子熒光分析法分子磷光分析法、化學(xué)發(fā)光分析法,三、光譜分析儀器,光譜儀：研究吸收、發(fā)射的電磁輻射強(qiáng)度和波長(zhǎng)關(guān)系的儀器,光譜分析儀器基本組成,原子發(fā)射光譜儀,吸收光譜儀,熒光光譜儀,輻射源,要求：強(qiáng)度大(分析靈敏度高)、穩(wěn)定(分析重現(xiàn)性好),單色器,將復(fù)合光分解成單色光或有一定寬度的譜帶。,入射狹縫、出射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件等組成,單色器,棱鏡,依據(jù)光的折射現(xiàn)象進(jìn)行分光；玻璃或石英制成,單色器,光柵,利用多狹縫干涉和單狹縫衍射聯(lián)合作用分光,光柵,透射光柵,反射光柵,平面反射光柵凹面反射光柵,通過(guò)干涉現(xiàn)象，得到明暗相間的干涉條紋,干涉儀,單色器,石英或熔融石英：紫外光可見(jiàn)光3m；玻璃：可見(jiàn)光區(qū)（350-2000nm）；透明塑料：可見(jiàn)光區(qū)（350-2000nm）；鹽窗（NaCl,NaBr晶體）：紅外光區(qū)。,樣品池,除發(fā)射光譜外，其它所有光譜分析都需要吸收池。盛放試樣的吸收池由光透明材料制成。,熱檢測(cè)器:真空熱電偶、熱輻射計(jì)、熱釋電檢測(cè)器等,檢測(cè)器,光電檢測(cè)器:硒光電池、光電管、光電倍增管、半導(dǎo)體等,由檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后進(jìn)行顯示和記錄結(jié)果,讀出裝置,檢流計(jì)記錄儀數(shù)字顯示器計(jì)算機(jī),50年代：原子物理發(fā)展原子吸收及原子熒光,60年代：等離子體、傅立葉變換、激光技術(shù)ICP-AES，F(xiàn)T-IR，激光拉曼,70年代：計(jì)算機(jī)、化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展自動(dòng)、快速、精密和小型化,80年代以后：聯(lián)用技術(shù)發(fā)展多功能化,四、光譜分析法的發(fā)展,