光譜學(xué)分析方法課件

光譜學(xué)分析方法第二章光譜分析法導(dǎo)論1第一節(jié)光譜分析法及其分類

光譜分析法是基于檢測(cè)能量（電磁輻射）作用于待測(cè)物質(zhì)后產(chǎn)生的輻射信號(hào)或所引起的變化的分析方法。

這些電磁輻射包括從射線到無線電波的所有電磁波譜范圍。電磁輻射與物質(zhì)相互作用的方式有發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。

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光譜分析法可分為光譜法和非光譜法兩大類。

光譜法是基于物質(zhì)與輻射能作用時(shí)，測(cè)量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化的能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法。3

分子光譜法是由

分子中電子能級(jí)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)

的變化產(chǎn)生的，表現(xiàn)形式為帶光譜。

屬于這類分析方法的有紫外-可見分光光度法（UV-Vis），紅外光譜法（IR），分子熒光光譜法（MFS）和分子磷光光譜法（MPS）等。5

非光譜法是基于物質(zhì)與輻射相互作用時(shí)，測(cè)量輻射的某些性質(zhì)，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等變化的分析方法。非光譜法不涉及物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)的躍遷，電磁輻射只改變了傳播方向、速度或某些物理性質(zhì)。

屬于這類分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圓二向色性法等。

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本章主要介紹光譜法。如果按照電磁輻射和物質(zhì)相互作用的結(jié)果，可以產(chǎn)生發(fā)射、吸收和散射三種類型的光譜。7

通過測(cè)量物質(zhì)的發(fā)射光譜的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來進(jìn)行定性和定量分析的方法叫做發(fā)射光譜分析法。

發(fā)射光譜的類型：1.線光譜

當(dāng)輻射物質(zhì)是單個(gè)的氣態(tài)原子時(shí)，產(chǎn)生紫外、可見光區(qū)的線光譜。通過內(nèi)層電子的躍遷可以產(chǎn)生X射線線光譜。92.帶光譜

帶光譜是由許多量子化的振動(dòng)能級(jí)疊加在分子的基態(tài)電子能級(jí)上而形成的。3.連續(xù)光譜

固體加熱至熾熱會(huì)發(fā)射連續(xù)光譜，這類熱輻射稱為黑體輻射。通過熱能激發(fā)凝聚體中無數(shù)原子和分之振蕩產(chǎn)生黑體輻射。

被加熱的固體發(fā)射連續(xù)光譜，它們是紅外、可見及長(zhǎng)波側(cè)紫外光區(qū)分析儀器的重要光源。10

根據(jù)發(fā)射光譜所在的光譜區(qū)和激發(fā)方法不同，發(fā)射光譜法分為：1.射線光譜法

天然或人工放射性物質(zhì)的原子核在衰變的過程中發(fā)射和粒子后，往往使自身的核激發(fā)，然后該核通過發(fā)射射線回到基態(tài)。測(cè)量這種特征射線的能量（或波長(zhǎng)），可以進(jìn)行定性分析，測(cè)量射線的強(qiáng)度，可以進(jìn)行定量分析。113.原子發(fā)射光譜分析法

用火焰、電弧、等離子炬等作為激發(fā)源，使氣態(tài)原子或離子的外層電子

受激發(fā)發(fā)射特征光學(xué)光譜，利用這種光譜進(jìn)行分析的方法叫做原子發(fā)射光譜分析法。波長(zhǎng)范圍在190-900nm，可用于定性和定量分析。134.原子熒光分析法氣態(tài)自由原子吸收特征波長(zhǎng)的輻射后，原子的外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到較高能態(tài)，約經(jīng)10-8

s，又躍遷至基態(tài)或低能態(tài)，同時(shí)發(fā)射出與原激發(fā)波長(zhǎng)相同（共振熒光）或不同的輻射（非共振熒光），稱為原子熒光。發(fā)射的波長(zhǎng)在紫外和可見光區(qū)。在與激發(fā)光源成一定角度（通常為90）的方向測(cè)量熒光的強(qiáng)度，可以進(jìn)行定量分析。145.分子熒光分析法

某些物質(zhì)被紫外光照射后，物質(zhì)分子吸收了輻射而成為激發(fā)態(tài)分子，然后回到基態(tài)的過程中發(fā)射出比入射波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光。測(cè)量熒光的強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法稱為熒光分析法。波長(zhǎng)在光學(xué)光譜區(qū)。157.化學(xué)發(fā)光分析法

由化學(xué)反應(yīng)提供足夠的能量，使其中一種反應(yīng)的分子的電子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子。激發(fā)態(tài)分子躍回基態(tài)時(shí)，就發(fā)出一定波長(zhǎng)的光。其發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間變化，并可得到較強(qiáng)的發(fā)光（峰值）。在合適的條件下，峰值與被分析物濃度成線性關(guān)系，可用于定量分析。由于化學(xué)發(fā)光反應(yīng)類型不同，發(fā)射光譜范圍為400-1400nm。17二、吸收光譜法

當(dāng)物質(zhì)所吸收的電磁輻射能與該物質(zhì)的原子核、原子或分子的兩個(gè)能級(jí)間躍遷所需的能量滿足△E=hv的關(guān)系時(shí)，將產(chǎn)生吸收光譜。

M+hvM*吸收光譜法可分為：181.Mōssbauer（莫斯鮑爾）譜法

由與被測(cè)元素相同的同位素作為射線的發(fā)射源，使吸收體（樣品）原子核產(chǎn)生

無反沖的射線共振吸收

所形成的光譜。光譜波長(zhǎng)在射線區(qū)。

從Mōssbauer譜可獲得原子的氧化態(tài)和化學(xué)鍵、原子核周圍電子云分布或鄰近環(huán)境電荷分布的不對(duì)稱性以及原子核處的有效磁場(chǎng)等信息。193.原子吸收光譜法

利用待測(cè)元素氣態(tài)原子對(duì)共振線的吸收進(jìn)行定量測(cè)定的方法。其吸收機(jī)理是原子的外層電子能級(jí)躍遷，波長(zhǎng)在紫外、可見和近紅外區(qū)。4.紅外光譜法

利用分子在紅外區(qū)的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)吸收光譜來測(cè)定物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)。215.順磁共振波譜法

在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下電子的自旋磁矩與外磁場(chǎng)相互作用分裂為磁量子數(shù)Ms值不同的磁能級(jí)，磁能級(jí)之間的躍遷吸收或發(fā)射微波區(qū)的電磁輻射。在這種吸收光譜中不同化合物的耦合常數(shù)不同，可用來進(jìn)行定性分析。根據(jù)耦合常數(shù)，可用來幫助結(jié)構(gòu)的確定。226.核磁共振波譜法

在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，核自旋磁矩與外磁場(chǎng)相互作用分裂為能量不同的核磁能級(jí)，核磁能級(jí)之間的躍遷吸收或發(fā)射射頻區(qū)的電磁波。利用這種吸收光譜可進(jìn)行有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的鑒定，以及分子的動(dòng)態(tài)效應(yīng)、氫鍵的形成、互變異構(gòu)反應(yīng)等化學(xué)研究。23

第二節(jié)光譜法儀器

用來研究吸收、發(fā)射或熒光的電磁輻射的強(qiáng)度和波長(zhǎng)的關(guān)系的儀器叫做光譜儀或分光光度計(jì)。這一類儀器一般包括五個(gè)基本單元：光源、單色器、樣品容器、檢測(cè)器和讀出器件。

發(fā)射光譜儀光源樣品單色器檢測(cè)器讀出器件25

光源的作用是提供足夠的能量使試樣蒸發(fā)、原子化、激發(fā)，產(chǎn)生光譜。

26熒光光譜儀光源第一單色器樣品第二單色器檢測(cè)器記錄放大系統(tǒng)29

由光源發(fā)出的光，經(jīng)過第一單色器（激發(fā)光單色器）后，得到所需的激發(fā)光。通過樣品池，由于一部分光線被熒光物質(zhì)所吸收，熒光物質(zhì)被激發(fā)后，將向四面八方發(fā)射熒光。

為了消除入射光和散射光的影響，熒光的測(cè)量應(yīng)在與激發(fā)光成直角方向進(jìn)行，第二單色器為熒光單色器，主要是消除溶液中可能共存的其它光線的干擾，以獲得所需的熒光，熒光作用于檢測(cè)器上，得到相應(yīng)的電信號(hào)。30一、光源

光譜分析中，光源必須具有足夠的輸出功率和穩(wěn)定性。由于光源輻射功率的波動(dòng)與電源功率的變化成指數(shù)關(guān)系，因此往往需用穩(wěn)壓電源以保證穩(wěn)定，或者用參比光束的方法來減少光源輸出對(duì)測(cè)定所產(chǎn)生的影響。

光源有連續(xù)光源和線光源等。

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一般連續(xù)光源主要用于分子吸收光譜法；線光源用于熒光、原子吸收和Raman光譜法。1.連續(xù)光源

連續(xù)光源是指在很大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)能發(fā)射強(qiáng)度平穩(wěn)的具有連續(xù)光譜的光源。32（1）紫外光源

紫外連續(xù)光源主要采用氫燈或氘燈。它們?cè)诘蛪海?.3103Pa）下以電激發(fā)的方式產(chǎn)生的連續(xù)光譜范圍為160-375nm。高壓氫燈以2000-6000V的高壓使兩個(gè)鋁電極之間發(fā)生放電。低壓氫燈是在有氧化物涂層的燈絲和金屬電極間形成電弧，啟動(dòng)電壓約為400V直流電壓，而維持直流電弧的電壓為40V。

氘燈的工作方式與氫燈相同，光譜強(qiáng)度比氫燈大3-5倍，壽命也比氫燈長(zhǎng)。33（2）可見光源可見光區(qū)最常見的光源是鎢絲燈。在大多數(shù)儀器中，鎢絲的工作溫度約為2870K，光譜波長(zhǎng)范圍為320-2500nm。

氙燈也可用作可見光源，當(dāng)電流通過氙燈時(shí)可以產(chǎn)生強(qiáng)輻射，它發(fā)射的連續(xù)光譜分布在250-700nm。34（3）紅外光源

常用的紅外光源是一種用電加熱到溫度在1500-2000K之間的惰性固體，光強(qiáng)最大的區(qū)域在6000-5000cm-1。常用的有奈斯特?zé)?、硅碳棒?52.線光源（1）金屬蒸氣燈

在透明封套內(nèi)含有低壓氣體元素，常見的是汞燈和鈉蒸氣燈。

把電壓加到固定在封套上的一對(duì)電極上時(shí)，就會(huì)激發(fā)出元素的特征線光譜。汞燈產(chǎn)生的線光譜的波長(zhǎng)范圍為254-734nm，鈉燈主要是589.0nm和589.6nm處的一對(duì)譜線。36（2）空極陰極燈

主要用于原子吸收光譜中，能提供許多元素的特征光譜。（3）激光

激光的強(qiáng)度非常高，方向性和單色性好，它作為一種新型光源在Raman光譜、熒光光譜、發(fā)射光譜、fourier變換紅外光譜等領(lǐng)域極受重視。37常用的激光器有：主要波長(zhǎng)為693.4nm

的紅寶石激光器主要波長(zhǎng)為632.8nm的He-Ne激光器主要波長(zhǎng)為514.5nm、488.0nm的Ar離子器。38二、單色器

單色器的主要作用是將復(fù)合光分解成單色光或有一定寬度的譜帶。

單色器由入射狹縫和出射狹縫、準(zhǔn)直鏡以及色散元件，如棱鏡或光柵等組成。39401.棱鏡

棱鏡的作用是把復(fù)合光分解為單色光。這是由于不同波長(zhǎng)的光在同一介質(zhì)中具有不同的折射率而形成的。常用的棱鏡有Cornu（考紐）棱鏡，是頂角為60的棱鏡；

為了防止生成雙像，Littrow（立特魯）棱鏡是由2個(gè)30棱鏡組成，一邊為左旋石英，另一邊為右旋石英，左旋、右旋石英做成30棱鏡。

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對(duì)于同一材料，光的折射率為其波長(zhǎng)的函數(shù)。在可見及紫外光譜域，可用下式表示：

n=A+B/2+C/4

式中n為折射率，為波長(zhǎng)，A、B、C為常數(shù)。

由公式可見，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，折射率愈小。當(dāng)包含有不同波長(zhǎng)的復(fù)合光通過棱鏡時(shí)，不同波長(zhǎng)的光就會(huì)因折射率不同而分開。這種作用稱為棱鏡的色散作用。色散能力常以色散率和分辨率表示。42（1）色散率（角色散率、線色散率和倒線色散率）棱鏡的角色散率用d/d表示。它表示入射線與折射線的夾角，即偏向角

對(duì)波長(zhǎng)的變化率。角色散率越大，波長(zhǎng)相差很小的兩條譜線分得越開。43

取一個(gè)棱角為的等邊棱鏡，它的折射線與入射線的夾角叫做偏向角

。當(dāng)入射線射入棱鏡內(nèi)的折射線與棱鏡底邊平行時(shí)，入射角與出射角相等，此時(shí)偏向角最小。irriA紅紫棱鏡的最小偏向角位置4445

根據(jù)折射率定律，可以證明：

n=sini/sinr

=sin[(+)/2]/sin[/2]

從最小偏向角和棱鏡的頂角，可以求出棱鏡的色散率。將上式微分得到：

dn/d=d/dcos[(+)/2]/2sin(/2)46移項(xiàng)得：

d/d=dn/d

2sin(/2)/{1-n2sin2(/2)}1/2

在光譜儀中，棱鏡一般安置在最小偏向角的位置（入射光通過棱鏡是與底邊平行），這時(shí)棱鏡的頂角越大或折射率n越大，棱鏡的角色散率越大。

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如果光譜儀中安裝數(shù)個(gè)相同的棱鏡，且其位置都處在最小偏向角位置，則總的角色散率等于單個(gè)棱鏡的角色散率乘以所用的棱鏡數(shù)目。

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若要增加光譜儀的角色散率，可以采用下列辦法：①增加棱鏡的數(shù)目

使用這種辦法時(shí)，要考慮成本和光強(qiáng)減小的問題。

②增大棱鏡的頂角

這種辦法將受到入射角大于臨界角時(shí)發(fā)生全反射的限制。例如，對(duì)于棱鏡，當(dāng)頂角等于65時(shí)，紫外線就不能折射出來，所以其頂角一般為60。49

③改變棱鏡的材料

即改變dn/d

在400nm-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，玻璃棱鏡比石英棱鏡的色散率大。但在200nm-400nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，由于玻璃強(qiáng)烈地吸收紫外光，無法采用，故只能采用石英棱鏡。50

對(duì)于同一種材料的棱鏡，波長(zhǎng)越短，dn/d越大，角色散率也越大，因此，短波部分的譜線分得較開一些，長(zhǎng)波部分的譜線靠得緊些。在光譜儀中，譜線最終是被聚焦在光譜焦面上，以便進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí)，用角色散率難以表示譜線之間的色散距離，而采用線色散率dl/d

來表示。51

線色散率表示波長(zhǎng)相差d

的兩條譜線在焦面上的距離dl。線色散率越大，表示兩條譜線之間的距離也越大。在實(shí)際工作中，常用線色散率的倒數(shù)d/dl表示，此值越大，色散率越小。52（2）分辨率棱鏡的分辨率R是指將兩條靠得很近的譜線分開的能力。在最小偏向角的條件下，R可表示為

R=平均/平均為兩條譜線的平均波長(zhǎng)為剛好能分開的兩條譜線間的波長(zhǎng)差53

分辨率與棱鏡底邊的有效長(zhǎng)度b和棱鏡材料的色散率dn/d

成正比

R=平均/=b

dn/d

或

R=平均/=mb

dn/d

式中mb為m個(gè)棱鏡的底邊總長(zhǎng)度。54

由上式可知，分辨率隨波長(zhǎng)而變化，在短波部分分辨率較大。

棱鏡的頂角較大和棱鏡材料的色散率較大時(shí)，棱鏡的分辨率較高。但是棱鏡頂角增大時(shí)，反射損失也增大，因此通常選擇棱鏡頂角為的60°。55對(duì)紫外光區(qū)，常使用對(duì)紫外光有較大色散率的石英棱鏡；而對(duì)可見光區(qū)，最好的是玻璃棱鏡由于介質(zhì)材料的折射率n與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，因此棱鏡給出的光譜與波長(zhǎng)有關(guān)，是非均排光譜。562.光柵

光柵分為透射光柵和反射光柵，常用的是反射光柵。反射光柵又可分為平面反射光柵（或稱閃耀光柵）和凹面反射光柵。光柵由玻璃片或金屬片制成。光柵是一種多狹縫部件，光柵光譜的產(chǎn)生是多狹縫干涉和單狹縫衍射兩者聯(lián)合作用的結(jié)果。

光具有波粒二相性。57干涉當(dāng)頻率相同、振動(dòng)方向相同、周相相等或周相差保持恒定的波源所發(fā)射的相干波互相疊加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。

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若兩光波光程差為，波長(zhǎng)為，則當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩波將互相加強(qiáng)到最大程度，即

=K（K=0，1，2…）此時(shí)，兩光波在焦點(diǎn)上將相互加強(qiáng)形成明條紋。

59

相反，當(dāng)兩波的光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩波將相互減弱到最大程度，即

=（2K+1）?/2（K=0，1，2…）

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通過干涉現(xiàn)象，可以得到明暗相間的條紋。當(dāng)兩列波相互加強(qiáng)時(shí)可得到明亮的條紋；當(dāng)兩列波互相抵消是則得到暗條紋。

這些明暗條紋稱為干涉條紋。61衍射

光波繞過障礙物而彎曲地向它后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，稱為波的衍射現(xiàn)象。若以平行光束通過狹縫AB，狹縫寬度為a，入射角為角方向傳播，經(jīng)透鏡聚焦后會(huì)聚于P點(diǎn)。PP0a單縫衍射AB6263則AP與BP的光程差A(yù)C（△）應(yīng)為

△=asin

P點(diǎn)的明暗取決于光程差△。對(duì)應(yīng)于某確定角度如果狹縫可以分成為偶數(shù)波帶（

/2），則在P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋。如果狹縫可以分成為奇數(shù)波帶，則出現(xiàn)明條紋。

64當(dāng)=0時(shí)，為零級(jí)條紋當(dāng)符合

asin=2K（/2），

K=1，2，時(shí)，為暗條紋；當(dāng)符合

asin=（2K+1）（/2），

K=1，2，時(shí)，為明條紋。

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隨著K=1，2，出現(xiàn)第一級(jí)、第二級(jí)明暗條紋。如下圖。

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其中P0

點(diǎn)出現(xiàn)零級(jí)亮條紋，紫色光的條紋離P0

最近，紅色光的條紋離P0最遠(yuǎn)，在P0

的兩邊排列著

P2、P1、P1′、P2′各級(jí)光譜。67

多縫干涉決定光譜出現(xiàn)的位置，單縫衍射決定譜線的強(qiáng)度分布。下圖為平面反射光柵的一段垂直于刻線的截面。

衍射光束68它的色散作用可用光柵公式表示

d（sin+sin）=n

公式中和分別為入射角和衍射角，整數(shù)n為光譜級(jí)次，d為光柵常數(shù)。若用a表示每一狹縫的寬度，c表示兩條狹縫之間的距離，則（a+c）稱為光柵常數(shù)。角規(guī)定為正值；如果角和角在光柵法線同側(cè)，取正值，異側(cè)則取負(fù)值。69當(dāng)n=0時(shí)，即零級(jí)光譜，衍射角與波長(zhǎng)無關(guān)，也就是無分光作用。當(dāng)n不等于零時(shí)，衍射角或反射角隨波長(zhǎng)而異，即不同波長(zhǎng)的輻射經(jīng)光柵反射后將分散在不同空間位置上，這就是光柵進(jìn)行分光的依據(jù)。70

光柵的特性也可用色散率和分辨率來表示。當(dāng)入射角不變時(shí)，光柵的角色散率可用光柵公式微分求得

d/d=n/dcos

式中d/d為衍射角對(duì)波長(zhǎng)的變化率，也就是光柵的角色散率。當(dāng)

變化很小時(shí)，可以認(rèn)為cos=1。71

d/d=n/dcos

因此，光柵的角色散率只決定于光柵常數(shù)d和光譜級(jí)次n，可以認(rèn)為是常數(shù)，不隨波長(zhǎng)而變，這樣的光譜稱為“均排光譜”這是光柵優(yōu)于棱鏡的一方面。72

在實(shí)際工作中用線色散率dl/d表示。對(duì)于平面光柵，線色散率為

dl/d=d/df

=nf/dcos

式中f為會(huì)聚透鏡的焦距。由于cos1（6o）

則

dl/d=nf/d73光柵的分辨率

光柵分辨率R為：R=/此式可寫成

R=/d=/dl

dl/d

=

d

/d

A式中

dl/d

為線色散率，

d/d

為角色散率，

A為色散元件的有效孔徑。74

由于d

/d=n/dcos；又因A=Ndcos

則

R=NdcosN/dcos

=nN式中n為光譜級(jí)，N為光柵的總刻線數(shù)。

由此可見，分辨率與光譜級(jí)數(shù)和光柵總刻線數(shù)成正比，與波長(zhǎng)無關(guān)。75

在實(shí)際工作中，要想獲得高分辨率，最現(xiàn)實(shí)的辦法是采用大塊的光柵，以增加總刻線數(shù)。目前，有些光譜儀已有254mm大光柵，起分辨率可達(dá)6105。76閃耀光柵

非閃耀光柵其能量分布與單縫衍射相似，大部分能量集中在沒有被色散的“零級(jí)光譜”中，小部分能量分散在其它各級(jí)光譜。零級(jí)光譜不起分光作用，不能用于光譜分析。而色散越來越大的一級(jí)、二級(jí)光譜，強(qiáng)度卻越來越小。為了降低零級(jí)光譜的強(qiáng)度，將輻射能集中于所要求的波長(zhǎng)范圍，近代的光柵采用定向閃耀的辦法。77

即將光柵刻痕刻成一定的形狀，使每一刻痕的小反射面與光柵平面成一定的角度，使衍射光強(qiáng)的最大從原來與不分光的零級(jí)最大重合的方向，轉(zhuǎn)移至由刻痕形狀決定的反射方向。7879

結(jié)果使反射光方向光譜變強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱為閃耀。輻射能量最大的波長(zhǎng)稱為閃耀波長(zhǎng)。光柵刻痕反射面與光柵平面的夾角，稱為閃耀角。

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每一個(gè)小反射面與光柵平面的夾角保持一定，以控制每一小反射面對(duì)光的反射方向，使光能集中在所需要的一級(jí)光譜上，這種光柵稱為閃耀光柵。當(dāng)==

時(shí)，在衍射角的方向上可得到最大的相對(duì)光強(qiáng)。角稱為閃耀角。81常用光柵類型：

機(jī)刻光柵和全息光柵用機(jī)械方法刻制的光柵稱為機(jī)刻光柵；直接刻制的光柵稱為原刻光柵；由原刻光柵復(fù)制的光柵稱為復(fù)制光柵；由透明材料制成的衍射光柵，稱為透射光柵；由反射材料制成的衍射光柵稱為反射光柵。82

按照光學(xué)反射面的形狀，反射光柵又分為平面光柵和凹面光柵。由于機(jī)刻方法的局限性，一般光柵都存在一定的缺陷。

全息光柵用激光全息照相制造的光柵稱為全息光柵。全息光柵有透射式和反射式兩種。83光譜重疊及消除

由光柵方程d（sin+sin）=n可見，當(dāng)d、一定時(shí)，衍射角的大小和入射角的波長(zhǎng)有關(guān)。當(dāng)n與的乘積相同的輻射將分散在同一空間位置，即譜線重疊。例如，波長(zhǎng)為400nm的Ⅰ級(jí)線，與波長(zhǎng)為200nm的Ⅱ級(jí)線，波長(zhǎng)為133.33nm的Ⅲ級(jí)線，互相重疊，造成干擾。84消除譜線重疊的方法有：（1）利用濾光片吸收干擾波長(zhǎng)

例如，只要600nm譜線，則可用紅色濾光片濾去其它組分。（2）利用感光板的靈敏區(qū)不同，消除干擾波段

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例如，若拍攝Ⅱ級(jí)250350nm波段的譜線，可選用“未增感”的乳劑干板（感光范圍為250500nm），則干擾250350nm的一級(jí)光譜（500700nm）和三級(jí)光譜（166233nm）將不會(huì)在感光板上感光。86（3）利用譜級(jí)分離器消除干擾

在光路中附加一個(gè)低色散的棱鏡（分級(jí)器），配合工作，以使檢測(cè)器只單獨(dú)接受某一級(jí)的光譜。873.兩種分光器的比較

⑴．分光原理不同，折射和衍射。⑵．棱鏡的波長(zhǎng)越短，偏向角越大，而光柵正好相反。⑶．光柵的譜級(jí)重疊，有干擾，要考慮消除；而棱鏡不存在這種情況。88實(shí)例對(duì)一塊寬度為50mm，刻線數(shù)為600條/mm的光柵，它的一級(jí)光柵的分辯能力為多少？解：R=1×50×600=3×104此時(shí)，在6000埃附近的兩條譜線的距離為多少？解：Δλ=λ/R=6000/3000=0.2埃893.狹縫

狹縫是由兩片經(jīng)過精密加工，且具有銳利邊緣的金屬片組成，其兩邊必須保持互相平行，并且處于同一平面上。

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狹縫寬度對(duì)分析有重要意義。單色器的分辨能力表示能分開最小波長(zhǎng)間隔的能力。波長(zhǎng)間隔大小決定于分辨率、狹縫寬度和光學(xué)材料性質(zhì)等，它用有效帶寬S表示

S=DW

式中，D為線色散率倒數(shù)，W為狹縫寬度。91

當(dāng)儀器的色散率固定時(shí)，S將隨W而變化。對(duì)于原子發(fā)射光譜，在定性分析時(shí)一般用較窄的狹縫，這樣可以提高分辨率，使鄰近的譜線清晰分開。在定量分析時(shí)則采用較寬的狹縫，以得到較大的譜線強(qiáng)度。92

對(duì)于原子吸收光譜分析，由于吸收線的數(shù)目比發(fā)射線少得多，譜線重疊的幾率小，因此常采用較寬的狹縫，以得到較大的光強(qiáng)。當(dāng)然，如果背景發(fā)射太強(qiáng)，則要適當(dāng)減小狹縫寬度。

一般原則，在不引起吸光度減少的情況下，采用盡可能大的狹縫寬度。93三、吸收池

吸收池一般由光透明的材料制成。在紫外光區(qū)工作時(shí)，采用石英材料；可見光區(qū)，則用硅酸鹽玻璃；紅外光區(qū)，則可根據(jù)不同的波長(zhǎng)范圍選用不同材料的晶體制成吸收池的窗口。94四、檢測(cè)器

檢測(cè)器可分為兩類，一類對(duì)光子有響應(yīng)的光檢測(cè)器，另一類為對(duì)熱產(chǎn)生響應(yīng)的熱檢測(cè)器。

光檢測(cè)器有硒光電池、光電管、光電倍增管、半導(dǎo)體等。

熱檢測(cè)器是吸收輻射并根據(jù)吸收引起的熱效應(yīng)來測(cè)量入射輻射的強(qiáng)度，包括真空熱電偶、熱電檢測(cè)器、熱電偶等。95五、讀出裝置

由檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，可用檢流計(jì)、微安計(jì)、數(shù)字顯示器、光子計(jì)數(shù)等顯示和記錄結(jié)果。96

教學(xué)要求了解光譜分析法的分類，掌握光學(xué)分析法的基本特性。掌握光譜分析法的組成儀器，了解單色器的分光特征。971.同一電子能級(jí),振動(dòng)態(tài)變化時(shí)所產(chǎn)生的光譜波長(zhǎng)范圍是()(1)可見光區(qū)(2)紫外光

(3)紅外光區(qū)(4)微波區(qū)2.在光學(xué)分析法中,采用鎢燈作光源的是()(1)原子光譜(2)分子光譜

(3)可見分子光譜(4)紅外光譜98

3.可以概述三種原子光譜(吸收、發(fā)射、熒光)產(chǎn)生機(jī)理的是()(1)能量使氣態(tài)原子外層電子產(chǎn)生發(fā)射光譜(2)輻射能使氣態(tài)基態(tài)原子外層電子產(chǎn)生躍遷

(3)能量與氣態(tài)原子外層電子相互作用(4)輻射能使原子內(nèi)層電子產(chǎn)生躍遷4.頻率=1015

Hz屬于下列哪一種光譜區(qū)？()(已知：光速c=3.0×1010cm/s)(1)紅外區(qū)(2)可見光區(qū)

(3)

紫外區(qū)(4)微波區(qū)995.電子能級(jí)間隔越小,躍遷時(shí)吸收光子的()(1)能量越大

(2)波長(zhǎng)越長(zhǎng)(3)波數(shù)越大(4)頻率越高

6.在下列激發(fā)光源中,何種光源要求試樣制成