光谱仪基础知识

JKL336

光谱仪基础知识

# P- o; ^+ Q, w* y

光谱分析原理。光谱的形成。

光谱仪器基本组成。

9 I5 D7 B: p7 S3 G6 T

. j1 c! h) d# j3 D3 D1 l7 P7 K

1. 光谱分析原理：理解要求：物质与光谱存在对应关系，区分光谱即可区分物质，分析光谱即可分析物质。

     物质的组成：

物质的稳定态：

世界有形万物都市由分子组成—分子由原子组成—原子由原子核、核外电子组成。

   原子核由带正电荷的质子、不带电荷的中子组成，不同物质的原子核由不同数量的质子和中子，核外有不同数量的电子。

; Z7 z7 G$ A; W, a% u

   物质在正常稳定情况下，核外电子以其固有的轨道绕原子核转动。

8 s+ j6 ]& Y9 N. n. ?2 D

物质的激发态：

$ w( _' `! ?9 I: N

不同的物质具有不同的结构组成，外层电子具有不同的能量轨道。物质吸收能量后，外层电子的运动轨道发生变化，处在不稳定态—激发态。

不同的物质，外层电子可能发生变化的运动轨道不同，电子处在不同轨道上，具有不同能量。激发态的物质是不稳定的，会很快放出能量回到基态。这种被放出的的能量就是---光，也称激发发光。

4 u2 c9 g# ]6 `. |2 _' `  U

轨道是不连续的，所以物质吸收的能量和放出的能量也是不连续的，或是说放出了不同波长（能量）的光。

% Z1 L  N! i! l# V) r  ?8 D/ D

物质吸收火焰、电弧、火花、光等能量都可能被激发发光。不同的物质一定具有不同的物质结构，所发的光一定也具有不同的特征光谱。研究物质被激发发光的光谱特征，分析被激发物的方法称发射光谱分析法。

: G  L& L% f# _) U' n3 d% d

不同体物质因其结构不一样所能吸收的能量也不一样，所吸收的光谱也一定也具有不同的特征光谱。研究物质吸收光的光谱特征，来分析吸光物质的方法称吸收光谱分析法。

不同的物质一定具有不同的物质结构，一定也具有不同的特征光谱。

       光谱分析就是：

通过区分不同的光谱特征确定不同的物质—定性分析和物质的结构分析。

通过区分光谱特征的强弱确定不同物质的含量—定量分析。

6 i3 }; f$ K4 ]$ n

2. 光谱的形成:将含有各种波长的混合光按波长次序排列成谱称为光谱。

/ _- j! m1 q* w& U

l 光的特性。

+ K( K; h9 _9 g2 l: Z

光的粒子特性—光是具有不同能量的粒子--光量子（无质量有能量）。

光的直线传播。光的折射。光的反射。材料的折射率。材料的色散。光的独立传播。

/ H$ t! N; C# w9 g

色散棱镜—利用材料的色散性质。

光的波动特性。

4 b) @* ]; M. q. a8 C6 r

波面。光的衍射。光的干涉。

, v$ e4 Y# t' s: c6 g6 \3 X

衍射光栅—利用光的衍射和干涉性质。

l 光的成像。

4 V: t/ I/ I, u5 P

物平面、像平面、作图成像法。

5 q6 m' I$ n- b9 v- ?

焦距、焦点、焦平面。

9 S/ G6 `+ q# o

放大倍数。

l 光谱的形成---光谱仪的原理

  \# z) Q+ \7 L; `! F

发光点（光源）----聚光镜（照明系统）-----狭缝、入射物镜（入射准光管）----色散棱镜或光栅（色散系统）---出射物镜、出射狭缝（出射准光管）---接收系统。

: j0 @) y. t# z2 s4 m' B+ \' L

3. 光谱仪器：

能形成物质的光谱，能区分、分析、度量光谱的仪器统称光谱仪。

l 光源：

1.标准光源：钨灯、溴钨灯、氘灯、氙灯、汞灯、钠灯、原素灯、激光----。测量物质的吸收光谱时都采用标准光源。

要求：发光能量大、发光量稳定、波段范围大、波段范围内光量均衡----

1 W% p% i. p: ~9 `8 _6 [) E0 i! t

2.激发光源：火焰、石墨炉、电弧、火花、等离子炬、激光---。测量物质的发射光谱时都采用激发光源。

7 I0 E3 `( h# [" e' r

要求：激发稳定、激发效率高、背景小、自吸小。

5 _1 b5 c" M& z0 R' Z

聚光系统：要求：1.将光源发的光最大限度的通过光学系统。2.全部照亮狭缝。3.均匀照亮狭缝。

结构：单镜、双镜、三镜、多镜组成。

l 单色器：入射准光管、色散系统、出射准光管组成。

入射准光管由狭缝和物镜组成，将狭缝置于物镜的焦点上。对狭缝的要求：刃口锐利、两刃平行、宽度准确。对物镜的要求：光能量大、像差小。由狭缝上点发的光，通过物镜后成平行光。

! F, h8 }  r/ V7 ^  r0 ?/ @9 }

色散系统：由棱镜或光栅组成。平行光通过色散系统后，同一波长的光相互平，不同波长的光偏转不同的角度。要求：光能量大、像差小。

- F2 _$ Y' z' ~& M# |7 i" V! P

出射准光管：有出射物镜、出射狭缝组成。要求：与入射准光管相同

5 O/ e' h+ f; o) S& _

l 接收系统：眼睛观察系统、感光板接收系统、光电接收系统。

& x5 W6 V( J) L2 U( ]8 a, o* W

l 光度计：由照明系统或接收系统构成。包括光照明、光调制、试样池、接收器等。

1 O! n$ g' x: _7 Z0 x/ s. }

l 原子光谱、离子光谱、分子光谱、------