光學(xué)式分析法

1、關(guān)于光學(xué)式分析法第一張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、概念光學(xué)式分析方法：基于被測(cè)成分的某些光學(xué)特性采 用適當(dāng)?shù)难b置，對(duì)被測(cè)成分進(jìn)行定性或定量分析的方法光學(xué)特性：如吸收光波、發(fā)射光波、反射光波、散射光波等本質(zhì)：研究物質(zhì)的成分與輻射能之間的關(guān)系優(yōu)點(diǎn)：快速、準(zhǔn)確、靈敏、操作簡(jiǎn)便，特別適合于微量和痕量分析，占分析儀器的3040分類(lèi)：比色分析法、分光光度法、光譜分析法、濁度分析法等第二張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、光的本質(zhì)1.波粒二象性波動(dòng)性： C10390 nm紫外光390 770nm可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍770106 nm紅外光粒子性 E=h；兩能級(jí)差E=Em-En=h共振線(xiàn)：

2、原子能態(tài)從第一激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)發(fā)射的譜線(xiàn)特點(diǎn)： 在發(fā)射光譜中，共振線(xiàn)是最強(qiáng)的譜線(xiàn)，及靈敏線(xiàn)。分子能級(jí)：電子能級(jí)、分子的振動(dòng)能級(jí)及轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)構(gòu)成共振吸收：把原子從基態(tài)激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)吸收能量的過(guò)程第三張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、物體的顏色當(dāng)光照射物體時(shí)，組成物體微粒與光發(fā)生作用，可有以下幾種現(xiàn)象：反射或散射光透射過(guò)物體光被吸收物體顏色與這些現(xiàn)象有關(guān)不透明物體其顏色由反射光決定對(duì)于透明或半透明物體顏色，是由透射、反射、或散色光的顏色決定互補(bǔ)色：白光照射物體，吸收光與未被吸收光可以互相補(bǔ)充組成白色物體白光下呈現(xiàn)的顏色是被該物體吸收的色光互補(bǔ)色第四張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022

3、年6月四、光的吸收定律（一）比耳-朗伯定律入射光I0透射光IT透光率T：吸光度A（消光度或光密度）：或（二）比爾定律的應(yīng)用等吸光度法：調(diào)節(jié)溶液的厚度,使吸光度相等A標(biāo)=A樣即：KL1C1=KL2C2C2=KL1C1/L2等厚度法：溶液厚度相同, 吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比示差法：用已知接近試樣濃度的標(biāo)準(zhǔn)液做空白參比液第五張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、影響分析精度的因素方法誤差：由分析方法決定的溶液濃度的影響:在濃度較高時(shí)，濃度與吸光度偏離比爾定律。操作條件的影響：顯色反應(yīng)過(guò)程中，顯色劑的用量、溶液的pH值、溫度和顯色時(shí)間等都對(duì)光的吸收有一定影響。 嚴(yán)格控制操作條件，保證標(biāo)準(zhǔn)試

4、樣與被測(cè)試樣操作條件一致，才可提高測(cè)量準(zhǔn)確度。AC干擾物質(zhì)的影響：干擾物本身顏色干擾物與顯色劑生成有色物質(zhì)干擾物與金屬離子、顯色劑生成穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)消除辦法添加掩蔽劑或?qū)⒏蓴_物質(zhì)從溶液中分離出去第六張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月儀器誤差：光源的不穩(wěn)定：電壓或電流波動(dòng)引起誤差。 解決辦法：采用恒流源或雙光路系統(tǒng)。光的單色性的影響：提高儀器的靈敏度和分析準(zhǔn)確度，采用被測(cè)物質(zhì)的最大吸收單色光，光的單色性越好分析精度越高。 濾光片的單色光比棱鏡或光柵的單色性差，另外狹縫越寬光的單色性越差，但過(guò)窄光線(xiàn)太弱，不能滿(mǎn)足測(cè)量的需要，光電元件的光電轉(zhuǎn)換特性的影響：光電元器件光電池、光電管、光電倍增管

5、等長(zhǎng)期使用的老化及強(qiáng)光照射的疲勞現(xiàn)象都影響光電轉(zhuǎn)換的關(guān)系比色皿的影響：同組比色皿的材質(zhì)、厚度、長(zhǎng)度應(yīng)相同，不要混用不同儀器的比色皿，在紫外區(qū)時(shí)用石英比色皿。第七張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月光電比色計(jì)和分光光度計(jì)的主要部件第八張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月分析儀器組成：由光源、單色光器、比色皿、光電元件和檢測(cè)顯示等組成一、光源可見(jiàn)光區(qū)和紅外區(qū)：用鎢絲白熾燈紫外區(qū)：氫弧燈或氘燈(nm)相對(duì)能量%020406080300500700900100180400nm交流4V8A直流350V80V工作電流300mA(nm)相對(duì)能量%020406080200300400500100(

6、nm)相對(duì)能量%0255075200300100第九張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、單色光器定義：用來(lái)獲得單色光的器件濾光片、棱鏡、光柵1.濾光片:由有色玻璃制成作用：當(dāng)復(fù)合光透過(guò)濾光片時(shí)，經(jīng)濾光片選擇性吸收，其透色光為一近似的單色光。濾光片質(zhì)量：用最大透光度T和T/2兩點(diǎn)間的波長(zhǎng)差衡量，其值越小越好，常規(guī)值在30100nm，干涉濾光片其值可小于5nm復(fù)合濾光片:由兩塊有色玻璃聯(lián)合使用(nm)TTmaxTmax/2(nm)T濾光片選擇:濾光片透光率最大的波長(zhǎng)與溶液最大的吸收波長(zhǎng)相同或相近互補(bǔ)原則、根據(jù)已知的被測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)選擇濾光片、曲線(xiàn)法第十張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2

7、022年6月用普通光學(xué)玻璃制作其玻璃的透光范圍在300nm以上；紫外區(qū)用石英玻璃2.棱鏡: 利用棱鏡的散射作用，結(jié)合其他光學(xué)器件可獲得多種單色光當(dāng)i1 i2時(shí)，最小，即最小偏向角i1i2偏向角i2i1ABCEF第十一張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.光柵由刻有大量等寬、等距、平行線(xiàn)條的光學(xué)玻璃特點(diǎn)：1cm內(nèi)可達(dá)萬(wàn)條以上 刻痕都相當(dāng)于不易透光的毛玻璃 利用光的衍射和干涉現(xiàn)象進(jìn)行分光的滿(mǎn)足產(chǎn)生明條紋光柵常數(shù)衍射角衍射光的波長(zhǎng)光譜級(jí)次第十二張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、光電元件作用：將光能轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換方法基于光電效應(yīng).光電效果：光是由能量為hv的粒子流組成，其打到不同

8、性質(zhì)的光電元件材料上時(shí)，可產(chǎn)生不同的光電效應(yīng)。1.外光電效應(yīng)：在光線(xiàn)照射下，電子由物體表面逸出。如光電管和光電倍增管。2.阻擋層光電效應(yīng)：在光線(xiàn)作用某物體上，在物體上產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。如光電池。3.內(nèi)光電效應(yīng)：在光的作用下，物體的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。如光敏電阻。應(yīng)用：光電比色計(jì)、分光光度計(jì)的光電轉(zhuǎn)換元件有光電管、光電倍增管和光電池第十三張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）光電管2.工作原理：暗電流：當(dāng)光電管的陰陽(yáng)兩極間加上電壓時(shí)，在沒(méi)有光照的情況下，電路中有一微小的電流流過(guò)（10-9A）原因：由漏電流、陰極熱電子、管內(nèi)殘余氣體的電離1.結(jié)構(gòu):特點(diǎn)： 光電陰極面積大，靈敏

9、度較高，一般積分靈敏度可達(dá)20200A/lm；暗 電流小，最低可達(dá)10-14A。缺點(diǎn)：真空光電管一般體積都比較大、工作電壓高達(dá)百伏到數(shù)百伏、玻殼容易破碎等。 真空光電管由玻殼、光電陰極和陽(yáng)極三部分組成。為了防止氧化，將管內(nèi)抽成真空。光電陰極即半導(dǎo)體光電發(fā)射材料，涂于玻殼內(nèi)壁，受光照時(shí)，可向外發(fā)射光電子。陽(yáng)極是金屬環(huán)或金屬網(wǎng)，置于光電陰極的對(duì)面，加正的高電壓，用來(lái)收集從陰極發(fā)射出來(lái)的電子。第十四張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月光電流：當(dāng)某一頻率的光照射陰極時(shí),陰極材料中的電子獲得足夠的能量,從陰極表面逸出,在外電場(chǎng)的作用下奔向陽(yáng)極,由此產(chǎn)生的電流為光電流。停止照射光電流便消失。紅 限：

10、入射光的頻率只有等于和大于某一極限頻率時(shí)，才能產(chǎn)生光電流，該極限頻率稱(chēng)為紅限特點(diǎn)：不同的材料制成的光電陰極紅限不同，陰極材料用多種金屬或金屬化合物例如：光電管GD-5（紫敏）是銻銫陰極，紅限700nm GD-6(紅敏)是銀氧銫陰極，紅限1700nm逸出功(W)：電子從金屬表面逸出需克服金屬正離子的引力而做的功,不同材料逸出功不同。第十五張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.光電管特性光譜特性：當(dāng)紅時(shí)，光射到同一光電管的陰極，I0相同，但光電子數(shù)隨頻率的不同而變化的現(xiàn)象。光電特性：當(dāng)光電管陰極和陽(yáng)極間加一定電壓時(shí)，光電流與入射光的光通量的關(guān)系光通量（lm）光電流uA真空式40060080

11、01000246810相對(duì)靈敏度(nm)充氣式是將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度升高到某一程度時(shí)顏色開(kāi)始由紅-淺紅-白-藍(lán)白-藍(lán)，逐漸變化，利用這種光色變化的特性，某光源的光色與黑體在某一溫度下呈現(xiàn)的光色相同時(shí)，我們將黑體當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度K稱(chēng)為該光源的相關(guān)色溫。 靈敏度：?jiǎn)挝还馔慨a(chǎn)生的光電流值積分靈敏度：以一定色溫的白光照射光電管陰極時(shí)產(chǎn)生光電流的大小來(lái)衡量單位：uA/lm;真空式：2080uA/lm;充氣式：40150uA/lm第十六張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月伏安特性：當(dāng)光照一定時(shí)，光電管與工作電壓的關(guān)系。 當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，光電流不再增加工作電壓光電流uA充氣式真空式（二）光電倍增

12、管構(gòu)造：有光陰極、陽(yáng)極、倍增電極組成光電倍增管的供電模式第十七張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月工作原理：在電場(chǎng)作用下，電極將被加速、轟擊到第一倍增極上，發(fā)射出25倍的二次電子，依次類(lèi)推，最后聚集到陽(yáng)極上的電子數(shù)可達(dá)陰極電子數(shù)的106倍。光電管噪聲：暗電流和發(fā)射噪聲光陰極電流陽(yáng)極電流二次發(fā)射系數(shù)倍增電極數(shù)目陰極和倍增電極的熱電子發(fā)射及玻璃外殼的漏電流引起電流流經(jīng)光電倍增管時(shí)引起的波動(dòng)，是頻率均勻的交流信號(hào)光電管特點(diǎn)：靈敏度高，惰性小，放大倍數(shù)高，信噪比大、線(xiàn)性關(guān)系好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)需要負(fù)高壓電源第十八張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（三）光電池光電池基本結(jié)構(gòu)：光電池的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)PN結(jié)。按材料分，有硅、硒、硫化鎘、砷化鎵和無(wú)定型材料的光電池等。硒光電池鋁（正極）硒氧化鎘負(fù)極+-照射前：硒和氧化鎘的電子逸出功不同，氧化鎘電子易向硒擴(kuò)散形成正負(fù)偶電層（阻擋層）照射后：硒中束縛電子吸收光子后變?yōu)樽杂呻娮?，在阻擋層?nèi)電場(chǎng)的作用下，越過(guò)界面到達(dá)氧化鎘和集電環(huán)，產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)結(jié)構(gòu)：第十九張，PPT共二十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月硒光電