儀器分析之光學(xué)分析法概論

1、光學(xué)分析法概論,中藥分析教研室 曹騁,第1節(jié)　電磁輻射與電磁波譜,光從本質(zhì)上講是電磁輻射(電磁波)，光具有波粒二象性，即波動(dòng)性與微粒性。,光學(xué)分析法:根據(jù)物質(zhì)發(fā)射電磁輻射，或物質(zhì)與輻射的相互作用，對(duì)物質(zhì)作定性或定量的測(cè)定，這一類(lèi)分析方法統(tǒng)稱(chēng)為~。,光的波粒二象性,光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，熱輻射、光電效應(yīng)又表明光具有粒子性，單獨(dú)使用任何一種都無(wú)法完整地描述光的所有性質(zhì)，因此光具有波粒二象性。,◆波

2、長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯， 頻率越大，粒子性越明顯；,◆大量光子的行為表現(xiàn)波動(dòng)性， 單個(gè)光子的行為表現(xiàn)粒子性；,◆傳播過(guò)程中表現(xiàn)波動(dòng)性，和其他物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)粒子性。,1．波動(dòng)性 光的波動(dòng)性體現(xiàn)在折射、干涉、衍射以及偏振等現(xiàn)象。波動(dòng)性常用波長(zhǎng)λ、波數(shù)σ和頻率υ等參數(shù)來(lái)表征。,,,波數(shù)：每 1cm長(zhǎng)度內(nèi)含有波的個(gè)數(shù),衍射現(xiàn)象,干涉現(xiàn)象,2．微粒性 體現(xiàn)在吸收、發(fā)射、熱輻射、光電效應(yīng)等方面。 光是不連

3、續(xù)的粒子流，這種粒子稱(chēng)為光子（或光量子）。,,h是普朗克常數(shù)，其值等于6.6262×10-34J·S,例如：計(jì)算1mol (6.02217?1023個(gè))波長(zhǎng)為200nm的光子的能量E,二、電磁輻射與物質(zhì)相互作用,把電磁輻射按照波長(zhǎng)或頻率的順序排列起來(lái)，就是電磁波譜,,,常見(jiàn)的電磁輻射與物質(zhì)相互作用有：,吸收：發(fā)射：散射：拉曼散射：折射和反射：干涉和衍射：,光的互補(bǔ)示意圖,電磁輻射與物質(zhì)的相互作用中，吸收、熒

4、光發(fā)射、等現(xiàn)象涉及物質(zhì)內(nèi)能變化。透射、反射、衍射和旋光等則不涉及物質(zhì)內(nèi)能變化,第2節(jié) 光學(xué)分析法分類(lèi),一、光譜法與非光譜法,光譜：物質(zhì)與光相互作用時(shí)，記錄物質(zhì)內(nèi)部能量變化與波長(zhǎng)的關(guān)系。分為吸收、發(fā)射、散射光譜。,非光譜法：不以光的波長(zhǎng)為特征訊號(hào)，僅通過(guò)測(cè)量電磁輻射的某些物理性質(zhì)（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的變化的分析方法。,光譜法：利用光譜進(jìn)行分析的方法,吸收光譜(absorption spectrum),?1,?(nm),吸光

5、度(A),,?1 ?2 ?3 ?4 ?5 ?6 … ?n,帶狀光譜,光譜的不同形式,線狀光譜,連續(xù)光譜：由熾熱的固體或液體發(fā)射。,太陽(yáng)連續(xù)光譜,非光譜法 不涉及物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)的躍遷，僅通過(guò)測(cè)量電磁輻射的某些基本性質(zhì)(反射、折射、干涉、衍射和偏振)的變化, 主要有折射法，旋光法，濁度法，X-射線衍射法和圓二色法等。,利用X-射線能夠繞過(guò)障礙物而彎曲地向后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的重要手段。,DNA晶體的X射線衍射照片(by R

6、osalind Franklin),X-射線衍射法(X-ray diffraction analysis, XRD),二、原子光譜法與分子光譜法,原子光譜法：以測(cè)量氣態(tài)原子或離子外層電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的原子光譜,呈線狀光譜。,,,,,,λ,λ1 λ2 λ3,,,,,,λ,A,λ1 λ2 λ3,分子光譜法,三、吸收光譜法與發(fā)射光譜法(一)吸收光譜 吸收光譜是指物質(zhì)吸收相應(yīng)的輻射能而產(chǎn)生的光譜。