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第二章 光学分析法引论Chapter 2 An Indroduction to Photochemical Analysis §2－1 光学分析法的分类 §2－2 电磁辐射的基本特征 §2－3 光与物质的相互作用 二.电磁辐射与物质的相互作用及其光谱 C. 荧光发射 §2－4 光学分析法仪器及装置 棱 镜 棱镜的特性与参数 （2）分辨率 光 栅 光栅的特性 光栅的特性： 光栅的特性： 光栅的参数： 光栅的线色散率 光栅的分辨率R 狭 缝 3.试样装置 4. 检测器  现代分析仪器多配有计算机完成数据采集、信号处理、数据分析、结果打印，工作站软件系统。 由图2－3可以看出，单缝衍射的光能主要集中在中央明条纹上。其余各条纹的亮度随中央明条纹距离的增大而减弱。 波长不同，衍射时在光屏（焦面）上得到的亮条纹的衍射角不一样，位置也不一样。对于复色光经衍射和干涉后就可以得到一系列不同波长的单色光。 四、散射 当光束通过较大介质粒子（如胶体微粒、聚合物分子、乳浊液等，粒子大小与光波的波长近似相等）时，部分光束将沿着其他方向传播，形成散射现象。这就是所谓的“丁铎尔效应”（Tyndall effect）。在此类散射中，散射光强I与入射光波长λ有以下关系： 分子散射 瑞利散射 （Rayleigh scatterring） 拉曼散射 （Raman scatterring） 在光子与介质分子间发生碰撞时无能量交换，仅改变了光子的运动方向，所以产生的散射光的频率与入射光频率相同；碰撞是弹性碰撞。 在碰撞过程中不仅改变了光的传播方向，而且还进行了能量交换，因此散射光的频率不同于入射光。属于非弹性碰撞。 在分子散射中作用的介质粒子小于辐射光波的波长。 拉曼散射光的频率与入射光的频率差称为拉曼位移。拉曼位移的大小与物质分子的振动和转动能级有关，不同的物质结构不同，其振动和转动能级也不一样，因而有不同的拉曼位移。利用拉曼位移表征物质的分子振动和转动能级，以对物质进行结构分析。 光谱仪器通常由5个基本单元组成： 光源 单色器 样品池 检测器 信号采集与处理系统。 一. 光源 依据方法不同，采用不同的光源：火焰、灯、激光、电火花、电弧等；依据光源性质不同，分为： 连续光源：在较大范围提供连续波长的光源，氢灯、氘灯、钨丝灯等； 线光源：提供特定波长的光源，金属蒸气灯(汞灯、钠蒸气灯)、空心阴极灯、激光等； （一）线光源 1．蒸气放电灯 是一种热阴极型放电灯。在玻璃或石英内封入一对涂有电子发射率高的氧化物电极，并充入一定压强的惰性气体和相应的金属，构成蒸气放电灯。常见的有碱金属及汞、镉、碲等蒸气放电灯。低压汞灯辐射能大部分集中在254nm的谱线，高压汞灯辐射365nm、546nm、570nm强谱线；钠灯主要辐射589.0nm、589.6nm两条强谱线。 2．空心阴极灯 主要用于原子吸收光谱分析，高强度空心阴极灯也可作为原子荧光光谱分析法的光源。 3．激光器 激光具有强度大、方向性强，单色性好等优点，因此近二十年来颇受青睐，作为一种新型光源在发射光谱、光声光谱，拉曼光谱，荧光光谱等研究领域得到应用。 如可调谐染料激光器就是一种宽波段、高稳定性，锐谱线，高强度及可连续输出的、理想的激光光源。它可省去一般仪器中的狭缝、单色器等部件，使仪器简化，并能使测量的精密度及灵敏度显著提高。 常用的激光器有红宝石激光器，其主要激发波长为694.3nm；He－Ne激光器，其主要激发波长为632.8nm，还有波长为488mn Ar离子激光器和兰宝石激光器。 原子发射光谱分析所用的线光源除常用的电孤，火花外，还有新光源等离子体焰炬。 （二）连续光源 连续光源是指在较宽的波段范围内发射一定强度的较为稳定的带状光谱的光源。 1．紫外光光源 紫外光源一般采用氢弧灯、氙弧灯和氘灯。它们采用低压蒸气放电方式产生紫外光，其波长范围165～350nm。由于受石英窗吸收的限制，其通常有效波长范围为200～350nm。氘灯又称重氢灯，其辐射强度比氢灯更强，寿命也长。 2．可见光光源 最常用的可见光光源是钨灯。这种光源的能量分布接近于黑体的能量分布， 所辐射的能量大部分在红外区；灯丝温度较高，可达2870K；钨灯波长范围为320～2500nm。 3．红外光源 红外光源是指用锆、钇、铈、钍等氧化物混合烧制而成的固体或硅碳捧经过电加热产生连续光谱的光源。其最大辐射强度的波长范围1.7～2μm（波数为5880～5000cm-1）。常用的红外光源有能斯特灯和硅碳棒，也有用白炽金属丝通电加热作光源的。 二、单色器 将复合光按波长顺序或频率大小分散开来形成谱带的装