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仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论分析方法分析方法化学分析法化学分析法仪器分析法仪器分析法(Chemical(Chemicalanalysis)analysis)(Instrumental(Instrumentalanalysis)analysis)化学定性分析化学定性分析化学定量分析化学定量分析重量分析法重量分析法容量分析法容量分析法光学分析法光学分析法(Opticalanalysis)(Opticalanalysis)色谱分析法色谱分析法(Chromatography)Chromatography)质谱法质谱法(Massspectrometry)(Massspectrometry)电化学分析法电化学分析法(Electrochemistry)(Electrochemistry)仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论18011801年年紫外光紫外光(Ultraviolet)(Ultraviolet)18001800年年红外光红外光(Infrared)(Infrared)16721672年年光谱光谱(Spectrum)(Spectrum)仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法光学分析法(Opticalanalysis)(Opticalanalysis)基于物质基于物质发射发射的电磁辐射或物质与辐的电磁辐射或物质与辐射射相互作用相互作用后后产生产生的辐射信号或发生的的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的信号变化来测定物质的性质性质、含量含量和和结结构构的一类的一类仪器分析方法仪器分析方法。
仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法的应用光学分析法的应用2.2.环境和大气研究环境和大气研究主要是原子光谱的应用,也有分子光谱主要是原子光谱的应用,也有分子光谱。
3.3.药物分析药物分析鉴别、检查、含量测定。
鉴别、检查、含量测定。
1.1.结构鉴定结构鉴定专属性强专属性强;样品用量少样品用量少;不改变混合体系的组成就能不改变混合体系的组成就能快速分析。
快速分析。
仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论第一节第一节电磁辐射及其与物质的电磁辐射及其与物质的相互作用相互作用第二节第二节光学分析法的分类光学分析法的分类第三节第三节光谱分析仪器光谱分析仪器仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论第一节第一节电磁辐射及其与物质的电磁辐射及其与物质的相互作用相互作用一、电磁辐射的性质一、电磁辐射的性质1.1.波动性波动性2.2.微粒性微粒性仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论1.1.波动性波动性用波长用波长(nm)(nm)、波数、波数(cm(cm-1-1)和频率和频率(Hz)(Hz)表示表示=c/=1/=/c光的速度光的速度c=2.997925c=2.99792510101010cm/s(cm/s(真空中真空中)仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论2.2.微粒性微粒性用每个光子具有的能量用每个光子具有的能量EE作为表征作为表征E=hE=h=hc/=hc/=hc=hch(h(普朗克常数普朗克常数,Plankconstant),Plankconstant)h=6.6262h=6.62621010-34-34JJss化学分析化学分析化学分析化学分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论例如:
计算例如:
计算1mol1mol(6.022176.0221710102323个个)波长为波长为200nm200nm的光子的能量的光子的能量EE仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论物质与辐射能作用时内部物质与辐射能作用时内部发生能发生能级跃迁级跃迁光谱光谱光谱分析法光谱分析法(Spectroscopicanalysis)(Spectroscopicanalysis)光学分析法光学分析法物质与辐射能作用时物质与辐射能作用时不发生不发生能级跃迁能级跃迁非光谱法非光谱法二、电磁辐射与物质的相互作用二、电磁辐射与物质的相互作用仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论(一一)物质内部发生能级跃迁物质内部发生能级跃迁吸收吸收(Absorption)(Absorption)辐射能量恰好满辐射能量恰好满足物质两能级间跃迁所需的能量。
足物质两能级间跃迁所需的能量。
X+hX+hXX仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论发射发射(Emission)(Emission)物质受到激发而跃迁物质受到激发而跃迁到激发态后,由激发态回到基态时以到激发态后,由激发态回到基态时以辐射辐射的的方式释放能量。
方式释放能量。
XXXXXXX+X+hh仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论散散射射(Scattering)(Scattering)光光子子与与物物质质分分子子之之间间发发生生碰碰撞撞,使使光光子子的的运运动动方方向向发发生生改改变变而而向向不不同同角角度度散射。
散射。
瑞瑞利利散散射射光光子子与与物物质质分分子子发发生生弹弹性性碰碰撞撞,不不发发生生能能量量交交换换,仅仅光光子子运运动动方方向向发发生生改改变变。
(波长波长=入射光波长入射光波长)拉拉曼曼散散射射光光子子和和介介质质分分子子发发生生非非弹弹性性碰碰撞撞,光子运动方向和能量均发生改变。
光子运动方向和能量均发生改变。
(波长波长入射光波长入射光波长)仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论折折射射和和反反射射当当光光从从介介质质11照照射射到到介介质质22界界面面时时,一一部部分分光光返返回回介介质质11,称称为为光光的的反反射射,另另一一部部分分光光则则改改变变方向,以一定折射角度进入介质方向,以一定折射角度进入介质22,称为光的,称为光的折射折射。
干干涉涉和和衍衍射射在在一一定定条条件件下下光光波波会会相相互互作作用用。
当当叠叠加加时时,将将产产生生一一个个其其强强度度视视各各波波的的相相位位而而定定的的加加强强或或减减弱弱的的合合成成波波,称称为为干干涉涉。
光光波波绕绕过过障障碍碍物物或或通通过过狭狭缝缝时时,以以约约180180的的角角度度向向外外辐辐射射,波波前前进进的的方方向向发发生生弯曲,称为弯曲,称为衍射衍射。
(二二)不发生能级跃迁不发生能级跃迁仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论第二节第二节光学分析法的分类光学分析法的分类仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论一、按照电磁辐射与物质的相互作用分类一、按照电磁辐射与物质的相互作用分类1.1.光谱法光谱法物质内部发生物质内部发生能级跃迁能级跃迁,记录,记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变化,所得的图谱称为化,所得的图谱称为光谱光谱,利用光谱进行定,利用光谱进行定性定量和结构分析,包括性定量和结构分析,包括吸收光谱法吸收光谱法,发射发射光谱法光谱法和和散射光谱法散射光谱法。
仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论吸收光谱吸收光谱(absorptionspectrum)(absorptionspectrum)1111(nm)(nm)吸吸吸吸光光光光度度度度(A)(A)112233445566nn仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论带状光谱带状光谱nm光谱的不同形式光谱的不同形式仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论线状光谱线状光谱仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论连续光谱:
由炽热的固体或液体发射。
连续光谱:
由炽热的固体或液体发射。
太阳连续光谱太阳连续光谱仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论2.2.非光谱法非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁,不涉及物质内部能级的跃迁,仅通过测量电磁辐射的某些基本性质仅通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、反射、折射、干涉、衍射和偏振折射、干涉、衍射和偏振)的变化的变化,主要有折主要有折射法,旋光法,浊度法,射法,旋光法,浊度法,X-X-射线衍射法和圆射线衍射法和圆二色法等二色法等。
仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论利用利用利用利用X-X-X-X-射线能够绕过障碍物而弯曲地向后面传播的现射线能够绕过障碍物而弯曲地向后面传播的现射线能够绕过障碍物而弯曲地向后面传播的现射线能够绕过障碍物而弯曲地向后面传播的现象,是测定晶体结构的重要手段。
象,是测定晶体结构的重要手段。
象,是测定晶体结构的重要手段。
象,是测定晶体结构的重要手段。
DNADNA晶体的晶体的XX射线衍射照片射线衍射照片(byRosalindFranklin)(byRosalindFranklin)X-X-射线衍射法射线衍射法(X-raydiffractionanalysis,(X-raydiffractionanalysis,XRD)XRD)仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论二、按照作用物不同分类二、按照作用物不同分类1.1.原子光谱法原子光谱法(atomicspectroscopy)(atomicspectroscopy)以测量气态以测量气态原子原子或或离子离子外层或内层电子能级外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的分析方法,为跃迁所产生的原子光谱为基础的分析方法,为线线状光谱状光谱。
2.2.分子光谱法分子光谱法(molecularspectroscopy)(molecularspectroscopy)由由分子分子中电子能级、振动和转动能级的变化中电子能级、振动和转动能级的变化产生,为产生,为带光谱带光谱。
仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第九章第九章光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论光学分析法概论三、按辐射能转换方向分类三、按辐射能转换方向分类1.1.原子吸收光谱法原子吸收光谱法(第十三章第十三章
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