光谱分析简介
光谱分析的原理
光谱分析的原理光谱分析是一种通过测量物质在不同波长下对光的吸收、发射或散射来研究物质性质的方法。
其基本原理包括以下几点:1. 光谱光谱是指将光按照不同波长进行分解或者分离的现象。
光谱可以分为连续光谱和线状光谱两种。
连续光谱是指由各种波长和幅度连续变化的光混合在一起，形成一个平滑的光谱带。
而线状光谱则是由一系列离散的亮或暗线组成。
2. 色散色散是指不同波长的光在通过物质时，由于光在介质中的传播速度与波长有关，导致不同波长的光被物质分散成不同方向传播，使得不同波长的光能够被分离开来。
3. 光谱仪光谱仪是用于测量光谱的仪器。
光谱仪一般包括光源、入射系统、分光系统、检测系统和记录系统等组成部分。
光源通过发出光线，入射系统将光线聚焦到样品上，样品与光发生相互作用后，分光系统将光谱分离成不同波长的光，并经过检测系统测量吸收、发射或散射光的强度，最后通过记录系统进行数据的记录和分析。
4. 吸收光谱分析吸收光谱分析是通过测量物质在不同波长下对光的吸收程度来研究物质的性质。
当一束光通过样品时，物质会吸收特定波长的光，吸收的波长与物质的分子结构、能级跃迁等有关。
通过测量吸收光的强度，可以得到不同波长下的吸收谱，从而获得关于物质组成和浓度的信息。
5. 发射光谱分析发射光谱分析是通过测量物质在受到外部激发后，发出特定波长的光来研究物质的性质。
当物质受到能量激发时，原子、分子或离子的电子会跃迁至高能级，并在返回基态时通过发射光子来释放能量。
通过测量发射光的强度和波长，可以获得关于物质的组成、结构和状态等信息。
总之，光谱分析是一种通过测量物质在不同波长下对光的吸收、发射或散射来研究物质性质的方法。
通过光谱分析，可以获得物质的组成、结构和特性等重要信息，广泛应用于化学、物理、生物等领域的研究和实践中。
光谱分析可以揭示物质成分和结构等信息
光谱分析可以揭示物质成分和结构等信息光谱分析是一种广泛应用于化学、物理、天文学等领域的科学分析方法，通过测量物质与不同波长的电磁辐射之间的相互作用，可以揭示物质的成分、结构和性质等重要信息。
光谱分析是一种非常强大的工具，它能够用来研究各种不同类型的物质，从有机化合物到无机晶体，从大气气体到星际尘埃。
光谱分析的基本原理是物质与电磁辐射之间的相互作用。
当物质与电磁辐射相互作用时，会发生吸收、散射、发射等现象，这些现象都可以通过测量电磁辐射与物质之间的相互作用来获得信息。
根据电磁辐射的不同波长区域，光谱分析可以分为紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱、质谱等不同类型。
紫外-可见光谱是应用最广泛的一种光谱分析方法之一。
这种方法通过测量物质对紫外-可见光的吸收来研究物质的成分和结构。
每种物质都有特定的吸收光谱，这种光谱可以被用来确定物质的化学组成和分子结构。
例如，通过测量植物叶片对不同波长光的吸收，可以研究植物中的叶绿素含量和光合作用等生理过程。
红外光谱是研究物质分子结构的重要工具。
红外光谱可以测量物质对红外辐射的吸收，不同化学键和官能团在红外光区域有吸收的特征。
通过红外光谱，可以确定物质的分子结构、功能团和化学键的类型。
红外光谱广泛应用于有机化学领域，可以用来鉴定和定量分析有机化合物。
核磁共振光谱也是一种非常重要的光谱分析方法。
核磁共振光谱可以测量物质中核自旋的行为，从而获取关于物质结构和环境的信息。
这种技术常用于无机材料、有机化合物以及生物分子的结构研究。
通过核磁共振光谱，科学家可以确定分子的结构、确定化学键的类型和数量，并研究分子之间的相互作用。
质谱是一种测量物质中各种离子和分子的质量和相对丰度的方法。
质谱可以根据离子的质量和相对丰度的分布来确定分子的结构和化学成分。
质谱广泛应用于材料科学、生物学和环境科学等领域。
通过质谱，可以进行物质的鉴定、定量分析和分析样品中的杂质。
总的来说，光谱分析是一种非常强大的工具，能够揭示物质的成分、结构和性质等重要信息。
光谱分析
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四、紫外-可见分光光度计性能指标与评价
(一)波长准确度和波长重复性 (二)光度准确度
（三）光度重复性
(四)光度线性范围
(五)单色器分辨率
(六)光谱带宽 (七)杂散光 （八）噪声 (九)基线稳定度
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(一)波长准确度和波长重复性
• 波长准确度是指仪器波长指示器上所示波长值与仪器此时
无 线 电 波
可
见
光
14
紫外-可见分光光度计：工作波段在200nm～
800nm的分光光度计。其中：
200nm～400nm为紫外光区。
400nm～800nm为可见光区。
属于分子吸收光谱仪。
15
721 可见分光光度计
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722系列 可见分光光度计
17
722N型分光光度计
18
SP-756P紫外可见分光光度计
45
（三）吸收池的影响
透光面被污染上油污、指纹、沉淀，吸收池与光路不垂
• 由于吸收池的质量不好或使用保管不善，吸收池不配套，
直等原因都可影响捡测结果的准确性。
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（四）电压、检测器负高压波动的影响
• 如果仪器电源电压波动过大，超过了仪器的稳压范围或 稳压器质量不好，都可引起光源电压、检测器负高压波 动，造成光源光强波动和检测器噪声增大，使检测结果 准确度降低。
• 在高吸收时，0%线的平直度对读数的影响大；在低吸收时，
发生变化，给定性分析造成困难。
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五、紫外-可见分光光度计常见故障及排除方法
• 分光光度计常见故障包括光路、电路故障。根据故障不
同应采取不同的排除措施。接通电源后，指示灯不亮， 仪器不工作，可能是电路故障；读数表不能调零（即0 ％T）和不能置100％T则可能是光路故障或微电流放大 器损坏。需根据具体情况采取不同的处理方法。
光谱分析方法的分类
光谱分析方法的分类光谱分析是一种通过测量物质在不同波长或频率下的光的能量强度分布来获取物质组成和性质信息的分析方法。
根据测量光谱的方式和光源的特点，光谱分析方法可以分为许多不同的分类。
以下是几种常见的光谱分析方法分类。
一、根据测量方式的分类1.发射光谱分析：通过测量物质在激发状态下发射的光谱来研究物质的组成和性质。
常见的方法有火焰光谱法、原子发射光谱法和荧光光谱法等。
2.吸收光谱分析：通过测量物质在一些特定波长或频率下吸收光的能量来研究物质的组成和浓度等参数。
常见的方法有紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法和拉曼光谱法等。
3.散射光谱分析：通过测量物质对入射光的散射来研究物质的组成和粒径分布等。
常见的方法有动态光散射法、静态光散射法和拉曼散射光谱法等。
4.荧光光谱分析：通过测量物质在受激发光照射下产生的荧光光谱来研究物质的组成和性质。
常用的方法有荧光光谱法、磷光光谱法和激光诱导荧光光谱法等。
5.旋光光谱分析：通过测量物质对具有旋光性质的圆偏振入射光的旋光角度变化来研究物质的旋光性质和构型等。
常见的方法有圆二色谱法和倍频法等。
二、根据光源的特点的分类1.连续光谱分析：使用连续光源（如白炽灯、卤素灯等）产生的连续谱进行分析。
此类光源能够提供从紫外到红外的较宽波长范围的光谱信息。
2.离散光谱分析：使用离散光源（如氢灯、氘灯等）产生的离散谱进行分析。
这些光源能够提供特定波长的光，适用于特定的分析要求。
3.激光光谱分析：使用激光光源进行分析。
激光光谱具有方向性、单色性、相干性等特点，适用于高精度和高灵敏度的分析。
三、根据定性和定量分析的分类1.定性分析：通过测量物质的光谱特征来确定物质的成分和特性，但不能得到精确的浓度信息。
常用的方法有比色法、比较法和判别分析法等。
2.定量分析：通过测量物质光谱的强度和浓度之间的定量关系来获取物质浓度的信息。
常用的方法有比浊法、标准曲线法和内标法等。
总结起来，光谱分析方法根据测量方式、光源特点和定性定量分析的要求等方面进行分类。
天文学知识：什么是光谱分析？如何用光谱来研究天体
天文学知识：什么是光谱分析？如何用光谱来研究天体光谱分析是一种通过分析光的波长和强度来研究物质成分和性质的方法。
在天文学中，光谱分析成为研究天体的重要手段之一，也是让我们更加了解宇宙的重要工具之一。
下面我们将从什么是光谱，光谱分析的原理，以及如何使用光谱来研究天体等方面，来详细介绍光谱分析和它与天文学的关系。
一、什么是光谱分析光谱是一种光波的分析，它将可见光或电磁波的其它组成部分根据波长进行分类，构成光谱。
光谱分析是通过分析各种物质发射、吸收的特定波长的光来识别它们的成分和性质。
这些特定的波长被称为“光谱线”，每个元素或物质都有一组独特的光谱线，因此通过分析光谱线来确定物质的组成和性质。
在天文学中，光谱分析被用来研究天体的化学成分和运动，包括恒星、行星、星际气体等。
通过对不同波长的光的分析，我们可以获取它们发出或吸收的光线，进而探究其组分和性质等相关信息。
二、光谱分析的原理光的本质是一种电磁波，电磁波是由电场和磁场组成的，其中电场和磁场是相互垂直并以光速传播的波。
不同的电磁波具有不同的波长和频率。
电磁波的波长越长，频率越低，反之亦然。
当光通过物质时，它可能被吸收、反射或通过。
当它被吸收和再次辐射时，分子或原子会发射出光线。
这些发射出的光线会具有特定的波长和频率，由此形成一组独特的光谱线，可以指示物质的成分和性质。
类似地，当绝大部分波长可以通过物质时，它会通过。
但是也会有一些能量被分子或原子吸收，并从吸收的能量中获得电子跃迁这一过程，从而产生一组特定的吸收光谱线。
这些吸收线可以指示物质的成分和性质。
三、如何用光谱来研究天体在天文学中，光谱分析是一种广泛使用的技术，它不仅可以研究宇宙中的物质，还可以揭示出许多事物的组成和性质。
以下是一些典型的应用：1.恒星光谱恒星的光谱中包含了恒星所发出的全部波长的光，这使得我们可以用光谱来分析恒星是否含有某种元素，并用其光谱的特殊的皱痕来确定恒星的温度、辐射流量、年龄、旋转速度等特性。
光谱分析原理及作用
光谱分析原理及作用光谱分析是一种通过测量物质在不同波长光下的吸收、发射或散射来确定其化学成分和性质的方法。
它是一种非常重要的分析技术，被广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域。
光谱分析的原理和作用对于我们理解物质的性质和进行定量分析具有重要意义。
光谱分析的原理主要是基于物质与电磁波的相互作用。
当物质受到电磁波（如可见光、紫外光、红外光等）照射时，会发生吸收、发射或散射现象。
这些现象与物质的化学成分、结构和状态有关，因此可以通过观察物质在不同波长光下的吸收、发射或散射情况来获取有关物质的信息。
光谱分析主要包括吸收光谱分析和发射光谱分析两种。
吸收光谱分析是通过测量物质在不同波长光下的吸收情况来确定其化学成分和浓度。
而发射光谱分析则是通过测量物质在受激光照射下的发射情况来获取有关物质的信息。
这两种光谱分析方法在实际应用中具有各自的优势，可以相互补充，提高分析的准确性和可靠性。
光谱分析在化学分析中具有重要的作用。
它可以用于确定物质的成分、结构和浓度，对于分析未知物质、监测环境污染、检测食品质量等都具有重要意义。
此外，光谱分析还可以用于研究物质的光学性质、电子结构等，对于理论研究和新材料的开发具有重要意义。
除了在化学领域，光谱分析还被广泛应用于生物学、医学、地球科学、天文学等领域。
例如，生物学家可以利用光谱分析来研究生物分子的结构和功能，医学家可以利用光谱分析来诊断疾病和监测药物浓度，地球科学家可以利用光谱分析来研究地球大气和地表的成分和性质，天文学家可以利用光谱分析来研究星体的成分和运动状态。
总之，光谱分析是一种非常重要的分析技术，它通过测量物质在不同波长光下的吸收、发射或散射来确定其化学成分和性质。
光谱分析的原理和作用对于我们理解物质的性质和进行定量分析具有重要意义，被广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域，并在科学研究和工业生产中发挥着重要作用。
光谱分析简介
谱定性分析能测到的元素，一般都可以做定量分析。
光谱定量分析，一般比化学快，并且用较少的试样即可进行。
物质发射的光谱需用分光仪器进行观测。
分光仪器需有三个元件：狭缝、能将不同波长的光按波长分开和排列成序的三棱镜或光栅和能聚焦成像以形成谱线的光学系统（谱线即为狭缝的像）。
谱线落在焦面上，可用感光板摄取，或用目镜观测（限于可见光），或用一出口狭缝接收（使与近旁其它谱线区分）。
前一种方式即为一摄谱仪，其次一种方式则为看谱镜，而第三种方式则为单色仪。
如在许多谱线处装上出口狭缝，并在出口狭缝后面设置光电接收装置，即成为光电直读光谱议。
2、电法光谱分析的发展情况在近代科学技术的发展中，光谱分析的应用在成分分析、结构分析及科学研究中均起到重要的作用。
其中原子发射光谱这一分析方法不仅对金属、合金、矿物成分的测定，也对生产过程的控制有着重要的作用，而且已广泛应用于高分子材料、石油化工、农业、医药、环境科学以及生命科学等领域。
发射光谱分析根据接收光谱辐射方式的不同而分成三种：看谱法，摄谱法和光电法。
由图1可以看出这三种方法基本原理都相同：都是把激发试样获得的复合光通过入射狭缝射在分光元件上，被色散成光谱，通过测量谱线强度而求得试样中分析元素的含量。
三种方法的区别在于看谱法用人眼去接收，射谱法用感光板接收，而光电法则使谱线通过放在光谱焦面处的出射狭缝，用光电倍增管接收光谱辐射。
光电法是由看谱法及摄谱法发展而来的，主要用来作定量分析。
摄谱法的光谱定量分析本来也是一种快速分析方法，但因为要在暗室中处理感光板，测量谱线黑度，分析速度受到限制。
为了进一步加快分析速度，有人设想用光电元件来接收光谱线，将光讯号转变为电讯号。
这样做可以不进行暗室处理及黑度测量，使分析速度更加提高。
光电法的光谱分析随着光电转换技术的完善终于可以实现。
最早的光电直读光谱分析用于铝镁工业，后来被广泛用于钢铁工业及其他工业。
三、直读光谱分析的特点及应用范围直读光谱分析主要有以下特点：（1）、自动化程度高、选择性好、操作简单、分析速度快、可同时进行多元素定量分析。
光谱分析技术及应用
光谱分析技术及应用光谱分析技术是一种通过研究物质的光谱特征来分析、识别和测量物质成分的重要手段。
光谱分析技术广泛应用于物质科学、材料科学、生命科学、环境科学等领域，并在许多实际应用中取得了重要成果。
本文将介绍几种常见的光谱分析技术及其应用。
一、紫外可见吸收光谱技术（UV-Vis）紫外可见光谱技术是一种基于物质对紫外可见光吸收的特征来分析物质的方法。
该技术可用于分析物质的结构、测量物质的浓度，并广泛应用于药物分析、环境监测、食品安全等领域。
例如，在药物分析中，紫外可见光谱可用于分析药物的纯度、活性成分的含量以及药物的降解程度；在环境监测中，通过测量水中有机物的紫外吸收谱，可以快速准确地评估水质的污染程度。
二、红外光谱技术（IR）红外光谱技术是一种通过物质对红外光吸收和散射的特性来识别和分析物质的方法。
红外光谱技术广泛应用于有机物和无机物的结构分析、化学反应机理研究、生物医药等领域。
在有机物的结构分析方面，红外光谱技术可以通过分析有机物中特定基团的红外吸收峰，来确定有机物的结构和化学键类型；在药物研发中，红外光谱技术可用于快速鉴别和定量分析药物成分。
三、拉曼光谱技术（Raman）拉曼光谱技术是一种通过测量物质散射光中弱的拉曼散射来分析物质的方法。
与红外光谱相比，拉曼光谱技术不需要特殊的处理样品，可以直接对样品进行测量。
因此，拉曼光谱技术广泛应用于材料科学、生命科学、环境科学等领域。
例如，在材料科学中，拉曼光谱技术可用于表征材料的晶格结构、物质的化学组成和分子振动模式；在生命科学中，拉曼光谱技术可用于分析和识别生物体内的成分、了解细胞生理和病理变化。
四、质谱技术（MS）质谱技术是一种通过测量和分析物质在质谱仪中产生的离子谱图来确定物质组成和结构的方法。
质谱技术广泛应用于有机质分析、环境科学、食品安全等领域。
在有机质分析中，质谱技术可用于定性鉴别未知有机化合物的结构和成分；在环境科学中，质谱技术可用于分析大气中的有机物、水中的有机污染物等；在食品安全中，质谱技术可用于检测食品中的农药残留、添加剂以及其他有害物质。
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注意在高浓度时，标准曲线易发生弯曲 ，压力变宽影响所致；
（2）工作曲线法 在标准系列溶液中加入相同浓度的 基体，以克服基体效应。
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2.标准加入法
取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同 量的待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为：
2.空心阴极灯：结构如图所示
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原子化方法
火焰法 无火焰法—电热高温石墨管，激光
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其他原子化方法
（1）低温原子化方法 主要是氢化物原子化方法，原子化温度700~900 ゜C ； 主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素 原理： 在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气
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标准加入法举例
海水中测定钾
分别取10毫升海水于5个50毫升容量瓶中，然后分 别依次加入0、1、2、3、4ml 2ug/ml 钾标准溶液.
采用氘灯扣除背景方式测量吸光度,测定时首先以 5%盐酸水溶液调节仪器零点。然后测定上述5个溶液 的A吸s 光度。0.210 0.0300 0.382 0.471 0.564
cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO …… 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4……。 以A对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。
该法可消除基体干扰； 不能消除背景干扰； CX=kAX CX+CS=kAS AS=（CX+CS）AX/CX
加入Cs 0
0.04 0.08 0.12 0.16
0.7
y = 2.1975x + 0.2096
0.6
R2 = 0.9996
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.0-50.1 0
-0.2
-0.3
0.05 0.1 0.15 0.2
Cx=0.09538 ug/mL 海水中K的浓度为 C海水=0.09538*5=0.4769
原子光谱 ＜＞ 原子结构 ＜＞ 原子结构理论＜＞ 新元素
在原子吸收光谱分析法建立后，其在分析化学中的作用下 降，新光源(ICP)、新仪器的出现，作用加强。
热能、电能
基态元素M
E
激发态M*
特征辐射
1、摄谱仪
2. 光电直读等离子体发射光谱仪
光电直读是利用光电法直接获得光谱线的强度 两种类型：多道固定狭缝式和单道扫描式；
3. 全谱直读等离子体光谱仪
采用CCD阵列检测器，可同时检测165 ～800nm波长范围内出现的全部谱线；
中阶梯光栅分光系统，仪器结 构紧凑，体积大大缩小；
兼具多道型和扫描型特点；
C I D ： 电 荷 注 入 式 检 测 器 (charge
injection
detector,CID),
28×28mm半导体芯片上，26万个感
光点点阵( 每个相当于一个光电倍
增管)；
ICP-AES 可以测定的元素与检出限
二、原子吸收光谱法
仪器流程
1.特点
(1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与 检测器之间 (3)原子化系统
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光源
1.作用
提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。 光源应满足如下要求； （1）能发射待测元素的共振线； （2）能发射锐线； （3）辐射光强度大，稳定性好。
光谱分析简介
E
h
hc
↘，E ↗； ↗，E ↘
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
近紫外：200-400nm 人眼所能感觉到的波长范围400-780nm 近红外：780－2500nm
金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中 进行吸光度测量。
特点：常温测量； 灵敏度、准确度较高（可达10-8g汞）；
原子吸收定量分析方法
1.校准曲线法
（1）标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样，由低到高依次分析，将获得的吸
光度A数据对应于浓度作标准曲线，在相同条件下测定试样的吸光度A数
1926年（奥），Schrodinger原子量子力学理论 （近代原子结构理论）
光谱分析分类
非光谱分析法
光分析法 光分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法 分子光谱分析法
原 子 吸 收 光 谱
原 子 发 射 光 谱
原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
1913年（丹），玻尔(Bohr)原子结构模型
1、原子核外有特定的轨道(orbit)，在每条特定轨道上运动的电 子都具有一定的能量
2、电子在这些特定的轨道上运动时，既不辐射能量也不吸 收能量
3、电子只有在不同的轨道之间跃迁时，才会吸收或辐射出能量， 其值为两种定态时能量之差，这种能量（电子跃迁）以光能（电 磁波）的形式辐射出来，E = En2 - En1 = h = hc/（Einstein光子 学说）
研制第一台用于光谱分析的分光镜，实 现了光谱检验；1860年本生（ W.Bunsen,1811-1899）和基尔霍夫共同 发现“铯” 铷
瑞利（1842～1919），因对一些重要的气体密度的研究，以及这 些研究的成果之一——氩的发现，获得了1904年度的诺贝尔物理 学奖。
1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
态氢化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原
子化器中检测。 特点：原子化温度低 ； 灵敏度高（对砷、硒可达10-9g）； 基体干扰和化学干扰小；
（2）冷原子化法
主要应用于：各种试样中Hg元素的测量； 原理： 将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
法法法
一、原子发射光谱分析法（
atomic emission spectroscopy ，AES）：
元素在受到热或电激发时，由基态跃迁 到激发态，返回到基态时，发射出特征 光谱，依据特征光谱进行定性、定量的 分析方法。
1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生 (Bunsen R W)