光化學(xué)法實(shí)用教案

1、22:47:58二、光分析法儀器的基本(jbn)(jbn)單元1. 光源 依據(jù)方法不同，采用不同的光源：火焰、燈、激光(jgung)、電火花、電弧等；依據(jù)光源性質(zhì)不同，分為： 連續(xù)光源：在較大范圍提供(tgng)連續(xù)波長的光源，氫燈、氘燈、鎢絲燈等； 線光源：提供(tgng)特定波長的光源，金屬蒸氣燈(汞燈、鈉蒸氣燈)、空心陰極燈、激光等；第1頁/共20頁第一頁，共21頁。22:47:592.2.單色器單色器 單色器：獲得高光譜純度輻射束的裝置，而輻射束的波長可在很寬范圍內(nèi)任意改變； 主要部件：（1）進(jìn)口狹縫；（2）準(zhǔn)直裝置(透鏡或反射鏡)：使輻射束成為平行光線； （3）色散裝置(棱鏡、光柵)

2、：使不同(b tn)波長的輻射以不同(b tn)的角度進(jìn)行傳播；第2頁/共20頁第二頁，共21頁。22:47:59 （4）聚焦透鏡(tujng)或凹面反射鏡，使每個(gè)單色光束在單色器的出口曲面上成像。第3頁/共20頁第三頁，共21頁。22:47:59棱鏡(lngjng)(lngjng) 棱鏡對不同波長的光具有不同的折射率，波長長的光，折射率小；波長短的光，折射率大。 平行光經(jīng)過棱鏡后按波長順序排列成為單色光；經(jīng)聚焦后在焦面上的不同位置(wi zhi)上成像，獲得按波長展開的光譜； 棱鏡的分辨(fnbin)能力取決于棱鏡的幾何尺寸和材料； 棱鏡的光學(xué)特性可用色散率和分辨(fnbin)率來表征；第4

3、頁/共20頁第四頁，共21頁。22:47:59棱鏡的特性(txng)(txng)與參數(shù)（1）色散率 角色散率：用d/d表示(biosh)，偏向角對波長的變化率；dd2sin12sin2dd22nn 棱鏡的頂角越大或折射率越大，角色散率越大，分開兩條相鄰譜線的能力越強(qiáng)，但頂角越大，反射損失也增大，通常為60度角； 線色散率：用dl /d表示(biosh)，兩條相鄰譜線在焦面上被分開的距離對波長的變化率； 倒線色散率：用d/dl 表示(biosh)，第5頁/共20頁第五頁，共21頁。22:47:59（2 2）分辨率 相鄰兩條譜線分開(fn ki)程度的度量：ddnbR： 兩條相鄰譜線的平均波長；：

4、兩條譜線的波長差；b：棱鏡(lngjng)的底邊長度；n：棱鏡(lngjng)介質(zhì)材料的折射率。 分辨率與波長有關(guān)，長波的分辨率要比短波的分辨率小，棱鏡(lngjng)分離后的光譜屬于非均排光譜。第6頁/共20頁第六頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)(gungshn) 透射光柵，反射光柵； 光柵光譜的產(chǎn)生是多狹縫干涉與單狹縫衍射共同作用的結(jié)果，前者決定光譜出現(xiàn)(chxin)的位置，后者決定譜線強(qiáng)度分布；第7頁/共20頁第七頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)(gungshn)的特性 ABCDE表示平面(pngmin)光柵的一段； 光線L在AJF處同相，到達(dá)AK

5、I平面，光線L2M2要比光線L1M1多通過JCK這段距離。FEI=2JCK，其后各縫隙的光程差將以等差級數(shù)增加，3JCK 、4JCK等。 當(dāng)光線M1、M2、M3到達(dá)焦點(diǎn)時(shí)，如果他們沿平面波陣面AKI同相位，他們就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明亮的光源相，只有JCK是光線波長(bchng)的整數(shù)倍時(shí)才能滿足條件。第8頁/共20頁第八頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)(gungshn)的特性： 如果(rgu)： d =AC=CE JC+CK=d (sin+sin)=n 即光柵公式：d (sin+sin)=n 、分別為入射角和反射角；整數(shù)n為光譜級次； d為光柵常數(shù)(chngsh)； 角規(guī)定取正值，

6、如果角與角在光柵法線同側(cè)， 角取正值，反之區(qū)負(fù)值； 當(dāng)n=0時(shí)，零級光譜，衍射角與波長無關(guān)，無分光作用。第9頁/共20頁第九頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)(gungshn)的特性： 將反射光柵(gungshn)的線槽加工成適當(dāng)形狀能使有效強(qiáng)度集中在特定的衍射角上。 圖所示反射光柵(gungshn)是由與光柵(gungshn)表面成角的小斜面構(gòu)成(小階梯光柵(gungshn)，閃耀光柵(gungshn)，角叫做閃耀角。 選擇適宜的閃耀角，可以使90%的有效能量集中在單獨(dú)一級的衍射上。第10頁/共20頁第十頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)(gungshn)

7、的參數(shù)： 光柵的特性可用色散率和分辨率來表征，當(dāng)入射角不變時(shí)，光柵的角色散率可通過(tnggu)對光柵公式求導(dǎo)得到：cosdndd d/d為入射角對波長(bchng)的變化率，即光柵的角色散率。 當(dāng)很小，且變化不大時(shí)，cos 1，光柵的角色散率決定于光柵常數(shù) d 和光譜級數(shù)n ，常數(shù)，不隨波長改變，均排光譜（優(yōu)于棱鏡之處）。 角色散率只與色散元件的性能有關(guān)；線色散率還與儀器的焦距有關(guān)。第11頁/共20頁第十一頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)的線色散率dfndfnfddddlcos f 為會(huì)聚透鏡(hu j tu jn)的焦距。 光柵的分辨能力根據(jù)Rakleigh準(zhǔn)則來確定。

8、 等強(qiáng)度的兩條譜線（I，II）中，一條（II）的衍射最大強(qiáng)度落在另一條的第一最小強(qiáng)度上時(shí)，兩衍射圖樣中間(zhngjin)的光強(qiáng)約為中央最大的80%，在這種情況下，兩譜線中央最大距離即是光學(xué)儀器能分辨的最小距離（可分離的最小波長間隔）；第12頁/共20頁第十二頁，共21頁。22:47:59光柵(gungshn)的分辨率R 光柵的分辨率R 等于光譜級次（n）與光柵刻痕條數(shù)(tio sh)（N）的乘積：NnR 光柵(gungshn)越寬、單位刻痕數(shù)越多、R 越大。 寬度50mm，N=1200條/mm， 一級光譜的分辨率： R=1501200=6104第13頁/共20頁第十三頁，共21頁。22:47

9、:59狹縫(xi fn)(xi fn) 單色器的進(jìn)口狹縫起著單色器光學(xué)系統(tǒng)虛光源的作用。復(fù)合光經(jīng)色散元件分開后，在出口曲面上形成(xngchng)相當(dāng)于每條光譜線的像，即光譜。轉(zhuǎn)動(dòng)色散元件可使不同波長的光譜線依次通過。 分辨率大小不僅與色散元件的性能有關(guān)，也取決于成像的大小，因此希望采用較窄的進(jìn)口狹縫。分辨率用來衡量單色器能分開波長的最小間隔的能力；最小間隔的大小用有效帶寬表示： S = DWD為線色散率的倒數(shù)；W為狹縫寬度；第14頁/共20頁第十四頁，共21頁。22:47:59 在原子發(fā)射光譜分析中， 定性分析時(shí)，減小狹縫寬度，使相鄰譜線的分辨率提高； 定量分析時(shí)，增大狹縫寬度，可使光強(qiáng)增加

10、。 狹縫兩邊(lingbin)的邊緣應(yīng)銳利且位于同一平面上；第15頁/共20頁第十五頁，共21頁。22:47:593.3.試樣試樣(sh yn)(sh yn)裝置裝置 光源與試樣相互作用的場所（1）吸收池 紫外-可見分光光度法：石英比色皿 熒光分析(fnx)法： 紅外分光光度法：將試樣與溴化鉀壓制成透明片（2）特殊裝置 原子吸收分光光度法：霧化器中霧化，在火焰中，元素由離子態(tài)原子； 原子發(fā)射光譜分析(fnx)：試樣噴入火焰； 詳細(xì)內(nèi)容在相關(guān)章節(jié)中介紹。第16頁/共20頁第十六頁，共21頁。22:47:59精品(jn pn)課件！第17頁/共20頁第十七頁，共21頁。22:47:59精品(jn

11、pn)課件！第18頁/共20頁第十八頁，共21頁。22:47:594. 4. 檢測器檢測器（1）光檢測器 主要有以下幾種： 硒光電池、光電二極管、光電倍增管、硅二極管陣列檢測器、半導(dǎo)體檢測器；（2）熱檢測器 主要有： 真空熱電偶檢測器：紅外光譜儀中常用的一種； 熱釋電檢測器：5. 信號、與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 現(xiàn)代分析儀器多配有計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果(ji gu)打印，工作站軟件系統(tǒng)；第19頁/共20頁第十九頁，共21頁。22:47:59謝謝您的觀看(gunkn)！第20頁/共20頁第二十頁，共21頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)08:42:40。08:42:40。單色器：獲得高光譜純度輻射束的裝置，而輻射束的波長可在