物理实验用紫外线光谱仪测定物质成分课件新人教必修.pptVIP

物理实验：紫外线光谱仪测定物质成分

课程目标与学习要求课程目标了解紫外线光谱仪的基本原理掌握紫外线光谱仪的操作方法学会利用紫外线光谱仪进行物质成分测定熟悉紫外线光谱数据处理与分析学习要求认真预习课程内容积极参与课堂讨论独立完成实验操作

光谱学基础知识概述光谱学是研究物质与电磁辐射相互作用的学科，是现代科学研究的重要工具之一。物质吸收或发射的光谱包含着物质的结构和性质信息，可以用于物质的定性和定量分析。

电磁波谱的基本概念定义电磁波谱是按频率或波长排列的各种电磁辐射的总称，包含了从无线电波到伽马射线的各种电磁辐射形式。分类无线电波微波红外线可见光紫外线X射线伽马射线

紫外线的物理特性紫外线是一种肉眼不可见的电磁辐射，波长范围在100-400纳米之间。紫外线具有高能量，可以引起物质的化学反应和物理变化，例如：光电效应、光化学反应、荧光现象等。紫外线对人体有损害，过度暴露会导致皮肤灼伤、眼部损伤等。

紫外线光谱的形成原理光谱吸收当紫外线照射物质时，物质中的电子吸收紫外线能量，从低能级跃迁到高能级，形成吸收光谱。光谱发射当物质被激发后，电子从高能级跃迁到低能级，释放能量，形成发射光谱。

原子能级与电子跃迁能级原子中的电子只能占据某些特定的能级，这些能级称为原子能级。跃迁当原子吸收或释放能量时，电子可以在能级之间发生跃迁，从低能级跃迁到高能级称为吸收，反之称为发射。光谱电子跃迁过程中吸收或释放的能量对应于特定波长的电磁辐射，形成光谱。

玻尔原子模型复习玻尔原子模型是解释原子光谱现象的重要理论模型，它假设原子中的电子只能在特定的轨道上运动。每个轨道对应一个特定的能量值，电子在轨道之间跃迁时会吸收或释放能量，形成光谱。玻尔原子模型解释了氢原子光谱的规律，但不能解释更复杂的原子光谱现象。

光谱仪的基本结构光源提供特定波长的紫外线照射样品。单色仪分离不同波长的紫外线。样品室放置待测样品，并使其接受紫外线照射。探测器检测通过样品后的紫外线强度。

单色仪的工作原理原理单色仪通过衍射光栅或棱镜将混合的光束分解成不同波长的光束。功能单色仪可以选定特定波长的紫外线照射样品，或将通过样品后的紫外线进行波长分离，以便进行分析。

衍射光栅的原理衍射光栅是由一系列等间距的平行狭缝或反射面构成的光学元件，用于将光束分解成不同波长的光束。光束通过衍射光栅后，在不同方向上形成不同的衍射级次，每个级次对应特定的波长。衍射光栅的狭缝间距决定了光束分解的能力，狭缝间距越小，分解能力越强。

狭缝系统的作用狭缝系统控制通过单色仪的光束宽度，影响光谱的分辨率。狭缝宽度越窄，光谱的分辨率越高，但光强度越弱。狭缝宽度选择需要根据实验需求进行调整，以获得最佳的光谱质量和数据信噪比。

探测器的类型及特点光电倍增管高灵敏度、高信噪比，适用于低光强度测量。光电二极管阵列快速扫描、高效率，适用于多组分分析。电荷耦合器件高分辨率、低噪声，适用于高精度测量。

紫外光谱仪的组成部分光源氙灯、氘灯等。单色仪衍射光栅、棱镜等。样品室石英比色皿、流动池等。探测器光电倍增管、光电二极管阵列等。数据采集系统计算机、软件等。

样品室的结构与功能样品室是放置待测样品的区域，通常由石英比色皿或流动池组成。石英比色皿用于放置液体样品，流动池用于连续流动样品分析。样品室需要保证紫外线能够顺利通过，并避免其他物质对紫外线的吸收或散射。

数据采集系统介绍数据采集系统包括计算机、软件和数据处理模块。探测器接收到的信号经过信号处理，转换成可读的数据，并存储在计算机中。软件提供用户界面，用于控制仪器、采集数据、分析数据、绘制图表等。

实验安全注意事项1紫外线防护紫外线对人体有损害，操作时要佩戴紫外线防护眼镜和手套。2仪器操作安全严格按照仪器使用说明书操作，避免误操作导致仪器损坏或安全事故。3实验室安全保持实验室整洁，注意防火、防电、防毒，避免安全隐患。

紫外防护措施防护眼镜选择能够有效阻挡紫外线的防护眼镜，保护眼睛免受紫外线辐射损伤。防护服穿戴长袖衣裤，避免皮肤直接暴露在紫外线下，减少紫外线照射对皮肤的伤害。其他措施避免长时间暴露在强烈的阳光下，尤其是在中午时段，注意紫外线防护。

仪器使用安全规程电源接通确保仪器接地良好，并连接电源。预热开机后预热仪器，确保仪器达到稳定状态。操作步骤严格按照仪器使用说明书进行操作，避免误操作。安全检查操作完成后，检查仪器是否处于安全状态，并断开电源。

实验室安全守则保持实验室环境清洁，避免杂物堆积。实验过程中要注意防火、防电、防毒，并做好安全防护措施。操作化学试剂时要戴防护眼镜和手套，并注意试剂的正确使用和存放。实验完毕后要及时清理实验台面，并将仪器归位。离开实验室前要关闭电源、水源、气源，并检查实验室安全状况。

实验准备工作仪器准备准备好紫外线光谱仪，并进行预热。样品准备制备好待测样品，并