第2章：光谱分析法引论2.1光学分析法及其分类（光谱法和非光谱法）光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。电磁辐射与物质相互作用的方式:发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。主要介绍光谱法2.1.1发射光谱法2.1.2吸收光谱法2.1.3散射光谱法原子和分子的能级图及光谱形状2.1.1电磁辐射的波动性波动性的特征：波的传播，反射，衍射，干涉，折射和散射，可用波参数来描述：周期（T),频率（），波长（）波数（）传播速度（v）光的干涉现象光的衍射光的散射光的折射和反射光电效应∶Photoelectriceffect2.3光谱法仪器2.3.1光源（辐射源）2.3.2单色器（棱镜和光栅）1.棱镜（1）色散率（角色散率、线色散率和倒线色散率）棱镜的角色散率用d/d表示。表示入射线与折射线的夹角，即偏向角对波长的变化率。角色散率越大，波长相差很小的两条谱线分得越开。（2）分辨率棱镜的分辨率R是指将两条靠得很近的谱线分开的能力。在最小偏向角的条件下，R可表示为式中为两条谱线的平均波长，为刚好能分开的两条谱线间的波长差。分辨率与棱镜底边的有效长度b和棱镜材料的色散率dn/d成正比a光栅的特性：色散率、分辨能力和闪耀特性。式中d/d为衍射角对波长的变化率，也就是光栅的角色散率。当很小时且变化不大时，可认为cos≈1。因此，可以认为是常数，不随波长而变，这样的光谱称为“匀排光谱”。这是光栅优于棱镜的一个方面光栅的角色散率只决定于光栅常数d和光谱级次n。在实际工作中用线色散率dl/d表示。对于平面光栅，线色散率为式中f为会聚透镜的焦距。由于cos≈1（≈6°）(2)光栅的分辨能力:（Michelson）干涉仪傅里叶变换：表示能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们的积分的线性组合。3.狭缝狭缝是由两片经过精密加工，且具有锐利边缘的金属片组成，其两边必须保持互相平行，并且处于同一平面上。狭缝宽度对分析有重要意义。单色器的分辨能力表示能分开最小波长间隔的能力。波长间隔大小决定于分辨率、狭缝宽度和光学材料性质等，它用有效带宽S表示S=DW式中，D为线色散率倒数，W为狭缝宽度。一般原则：在不引起吸光度减少的情况下，采用尽可能大的狭缝宽度。当仪器的色散率固定时，S将随W而变化。对于原子发射光谱，在定性分析时一般用较窄的狭缝，这样可提高分辨率，使邻近的谱线清晰分开。在定量分析时则采用较宽的狭缝，以得到较大的谱线强度。对于原子吸收光谱分析，由于吸收线的数目比发射线少得多，谱线重叠的几率小，因此常采用较宽的狭缝，以得到较大的光强。当然，如果背景发射太强，应适当减小狭缝宽度。2.3.3.样品池（吸收池）吸收池一般由光透明的材料制成。在紫外光区，采用石英材料；可见光区，则用硅酸盐玻璃；红外光区，则可根据不同的波长范围选用不同材料的晶体制成吸收池的窗口。2.3.4、检测器检测器可分为，对光子有响应的光检测器，另一类为对热产生响应的热检测器，还有电荷转移器件。光检测器:硒光电池、光电管、光电倍增管、半导体等。热检测器:真空热电偶、热释电检测器等。电荷转移器件：电荷耦合器件(CCD),电荷注入器件(CID)硒光电池工作原理光电倍增管的工作原理光电二极管阵列接测器热电偶2.3.5读出装置由检测器将光信号转换成电信号后，可用检流计、微安计数字显示器、计算机等显示和记录结果。课堂发表：