文档介绍：第十章 光学分析法基础
光学分析法及其特点
电磁辐射的基本性质
光学分析法分类
各种光学分析方法简介
光学分析法进展
第一节 光学分析法概述
Introduction to optical analysis
Fundamental of optical analysis
2017/11/11
光学分析法及其特点
光分析法:基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。
电磁辐射范围:射线~无线电波所有范围。
相互作用方式:发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。
光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位。
2017/11/11
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)产生信号。
基本特点:
(1)所有光分析法均包含三个基本过程。
(2)选择性测量,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。
2017/11/11
电磁辐射的基本性质
电磁辐射(电磁波):以接近光速(真空中为光速)传播的能量;
c =λν=ν/σ
E = hν= h c /λ
c:光速;λ:波长;ν:频率;σ:波数;
E :能量; h:普朗克常数
电磁辐射具有波动性和微粒性;
2017/11/11
辐射能的特性:
(1) 吸收:物质选择性吸收特定频率的辐射能,并从低能级跃迁到高能级;
(2) 发射:将吸收的能量以光的形式释放出;
(3) 散射:丁铎尔散射和分子散射(下一页讲);
(4) 折射:折射是光在两种介质中的传播速度不同;
(5) 反射
(6) 干涉:干涉现象;
(7) 衍射:光绕过物体而弯曲地向后面传播的现象;
(8) 偏振:只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。
2017/11/11
丁铎尔散射:
光通过含有许多大质点(其颗粒大小的数量级等于光波的波长)的介质时产生的散射光。
乳浊液、悬浮物溶液、胶体溶液等所引起的散射。
分子散射(瑞利散射和拉曼散射):
辐射能与比辐射波长小得多的分子或分子聚集体之间的相互作用而产生的。
2017/11/11
(1) 瑞利散射
光子与分子间“弹性碰撞”。
入射光能量小,分子外层电子不跃迁,分子跃迁到“受激虚态”(较高的振动能级),不稳定,在10-15~10-12 s 回到基态,将吸收的能量以入射光同样的波长释放,相当于光子改变了运动方向。
2017/11/11
(2)拉曼散射
光子与分子间“非弹性碰撞”,有能量变化,产生与入射光波长不同的散射光。拉曼散射光。
波长短于入射光的称为“反斯托克线”;反之称为“斯托克线。
2017/11/11
(3)拉曼位移
拉曼散射光与瑞利散射光的频率差。
与物质分子的振动与转动能级有关。
不同分子有不同的拉曼位移。
拉曼位移是表征物质分子振动、转动能级特性的一个物理量,反映了分子极化率的变化,可用于物质的结构分析。
△ν=ν-ν0
拉曼位移
2017/11/11
2017/11/11