光学分析法(彭敬东)
武汉大学第五版仪器分析仪器分析讲义
仪器分析讲义绪论(Introduction)仪器分析是化学类专业必修的基础课程之一。
通过本课程的学习，要求学生把握经常使用仪器分析方式的原理和仪器的简单结构；要求学生初步具有依照分析的目的，结合学到的各类仪器分析方式的特点、应用范围，选择适宜的分析方式的能力。
分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学。
它包括化学分析和仪器分析两大部份。
化学分析是指利用化学反映和它的计量关系来确信被测物质的组成和含量的一类分析方式。
测按时需利用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。
它是分析化学的基础。
仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础成立起来的一种分析方式，测按时，常常需要利用比较复杂的仪器。
它是分析化学的进展方向。
仪器分析与化学分析不同，具有如下特点：（1）灵敏度高，检出限量可降低。
如样品用量由化学分析的ml、mg级降低到仪器分析的µL、µg级，乃至更低。
它比较适用于微量、痕量和超痕量成份的测定。
（2）选择性好。
很多仪器分析方式能够通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测按时，彼其间不产生干扰。
（3）操作简便、分析速度决,易于实现自动化。
（4）相对误差较大。
化学分析一样可用于常量和高含量成份的分析，准确度较高，误差小于千分之儿。
多数仪器分析相对误差较大，一样为5％，不适于常量和高含量成份的测定。
（5）需要价钱比较昂贵的专用仪器。
§1-1.仪器分析方式的内容和分类(Classification of Instrumental Analysis)分类:1.光学分析法以物质的光学性质为基础的分析方式(1) 分子光谱: 红外吸收可见和紫外分子荧光拉曼光谱(2) 原子光谱: 原子发射AES 原子吸收AAS 原子荧光AFS(3) X射线荧光: 发射吸收衍射荧光电子探针(4) 核磁共振顺磁共振2.电化学分析法溶液的电化学性质用于确信物质化学成份的方式(1)电导法:电导分析法电导确信物质的含量电导滴定法溶液的电导转变确信容量分析的滴定终点。
《光学分析法概述》课件
光学分析法通常是非接触性的，不会对被 检测物质造成破坏或污染，这对于某些脆 弱的样品或环境十分重要。
实时监测
远程操作
光学分析法可以实现实时监测，对于快速 变化的过程或事件能够迅速响应。
在某些情况下，光学分析法可以通过远程 操作进行，无需直接接触被检测物质，增 加了操作的安全性和便利性。
缺点
对光源和探测器的依赖 光学分析法通常依赖于特定波长 或光谱范围的光源和探测器，而 这些设备的准确性和稳定性可能 会影响分析结果。
荧光光谱仪通常由光源、激发滤光片、单色器、样品池、发射滤光片和检测器组成，能够测量荧光物质 的激发光谱和发射光谱，从而分析荧光物质的性质和组成。
荧光光谱仪在生物学、医学、化学和环境科学等领域有广泛应用，可用于分析生物样品、药物、污染物 等样品。
拉曼光谱仪
拉曼光谱仪是一种用于测量拉曼散射光谱的仪 器。
《光学分析法概述》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 光学分析法简介 • 光学分析法的基本原理 • 常用光学分析仪器介绍 • 光学分析法的优缺点 • 光学分析法的未来发展
CHAPTER
01
光学分析法简介
光学分析法的定义
光学分析法是一种基于光与物质相互作用来研究物质结构和性质的分析方法。它利用光的吸收、发射 、散射、折射等特性，结合各种光学器件和测量技术，实现对物质进行定性和定量分析的目的。
光的散射与干涉
光的散射
当光通过物质时，物质中的微小颗粒 会使光发生散射。散射光的强度和方 向与颗粒的大小、形状和折射率有关 ，可据此分析物质的粒度和分布。
光的干涉
两束或多束光波在空间相遇时，会因 相位差而产生加强或减弱的现象。利 用光的干涉现象可进行光学干涉测量 和干涉光谱分析。
国科大 高等光学实验报告
实验一 用两次成像法测薄透镜焦距一、 引言透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个主要参量是焦距，它决定了透镜成像的位置和性质(大小、虚实、倒立)。
对于薄透镜焦距测量的准确度，主要取决于透镜光心及焦点(像点)定位的准确度。
本实验在光具座上采用贝塞耳法（两次成像法）测薄凸透镜焦距，以便了解透镜成像的规律，掌握光路调节技术，为今后正确使用光学仪器打下良好的基础。
二、 实验目的1.学会用贝塞耳法（两次成像法）测量透镜焦距的方法。
2.掌握简单光路的分析和光学元件同轴等高的调节方法。
3.熟悉光学实验的操作规则。
三、 实验仪器He-Ne 激光器，白光源，双凸透镜，反射镜，目标物，白屏，分划板四、 实验原理 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为：''1f f s s+= （4-1） 当将薄透镜置于空气中时，则焦距：'''s s f f s s =-=- （4-2） (4-2)式中, f ′为像方焦距； f 为物方焦距；s ′为像距；s 为物距。
式中的各线距均从透镜中心(光心)量起，与光线进行方向一致为正，反之为负，如图4-1所示。
若在实验中分别测出物距s 和像距s ′，即可用式(4-2)求出该透镜的焦距f ′。
但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。
对于凸透镜焦距的测量，除用当将薄透镜上述物像公式法测量之外，还可用以下几种方法。
1.粗略估测法以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s →∞，s ′≈f ′，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，此法测量的误差约在10％左右。
由于这种方法误差较大，大都图4-1 薄透镜成像图4-2 凸透镜自准法成像用在实验前作粗略估计，如挑选透镜等。
2.自准法如图4-2所示，在待测透镜L 的一侧放置被光源照明的1字形物屏AB ，在另一侧放一平面反射镜M ，移动透镜(或物屏)，当物屏AB 正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB 上任一点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。
分析化学第2章光学分析导论
三、光谱仪器
组成：光源，样品容器，单色器，检测器（光电转 换器、电子读出、数据处理及记录）。
吸收
光源或 光源或 炽热固体 炽热固体
样品容器 样品容器 分光系统 分光系统 光电转换 光电转换 信号处理器 信号处理器
荧光
样品容器 样品容器
分光系统 分光系统
光电转换 光电转换
信号处理器 信号处理器
光源灯或 光源灯或 激光 激光
γ射线的波长最短（频率最高），能量最大；其后 依次是X射线区，紫外—可见和红外光区；无线电 波区波长最长（频率最低），能量最小。
物质的各种跃迁类型是与各电磁波谱区域相对应的， 因此，可以由公式E =hν=h c /λ计算在各波谱区域产 生各类型跃迁所需的能量，反之亦然。
例如，使分子或原子中的价电子激发跃迁所需的能 量为1-20eV，则可以算出该能量范围相应的电磁波 的波长为1240-62nm。
仪器分析
主讲：尹洪宗
第2章
光学分析方法导论
Guide of Optics Analytical Method
牢固掌握电磁辐射和电磁波谱的概念及性质 熟练掌握电磁辐射各种物理量之间的换算 清楚理解物质与电磁辐射作用产生的各种光谱
清晰光学分析法分类的线索
了解光谱法的基本仪器部件
第一节 电磁辐射与电磁波
将波长换算成波数的关系式为:
~ (cm 1 ) 104
(cm )
( m )
107
( nm )
1）波的叠加（Superposition）
y
t
频率相同的正弦波叠加得相同频率的合成正弦 波
1/1
1/1
1/()
频率不同的正弦波叠加得不同频率的非正弦波；更多的正 弦波叠加可形成方波
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1 光学技术的发展（上）周立伟院士 2 光学技术的发展（下）周立伟院士 3 平面光学组件加工技术曹天宁教授 4 光学溥膜的监控技术卢维强教授 5 大口径精密非球面光学组件制造郝沛明教授 6 非球面技术的发展和应用辛企明教授 7 一种新型的球面非球面加工技术（上）朴承镐教授 8 一种新型的球面非球面加工技术（下）朴承镐教授 9 球面加工技术及批量组件制造新理念吕秉峰专家 10 光学组件的干涉检测技术陈磊教授 11 应力对于精密光学仪器组件可靠性的影响及采取的措施李德培教授 12 照明光学安连生教授 13 光学组件加工过程的防腐稳定技术蔡立教授 14 光学组件的双面加工技术吴雪原高工 15 光学制造工艺及光学加工机械发展张曾杨教授祝商祺。
光学分析法概述课件
质相互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质 的定性和定量分析的方法。
历史上，此相互作用只是局限于电磁辐射与物质 的作用，这也是目前应用最为普遍的方法。现在，光 谱方法已扩展到其它各种形式的能量与物质的相互作 用，如声波、粒子束（离子和电子）等与物质的作用 。
量状态粒子之间发生能量跃迁时的能量差
E 可用 h 表示。 1918年获Nobel物理学奖.
(1858-1947)
两个重要推论：
物质粒子存在不连续的能态，各能态具有特定的能量。
当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于
两个能级之间的能量差；
反之亦是成立的，光即学分析法概E述 =E1-E0=h
电磁波的发射-光谱图
光电转换
信号处理器
发射
光源+样品
分光系统
光电转换
信号处理器
光学分析法概述
1、光源
连续光 源
线光源
紫外光源 可见光源 红外光源
H2 灯 D2 灯 W灯 氙灯
Nernst 灯 硅碳棒
160-375nm
320-2500nm 250-700nm 6000-5000cm-1 之 间有最大强度
金属蒸汽灯 空心阴极灯
电荷耦合器件(Charge-coupled device, CCD)
UV-Vis
电导检测器
电导检测器（Photoconductivity）；
热检测器
热电偶（Thermocouple）
(Thermal
辐射热计（Bolometer）
ห้องสมุดไป่ตู้IR
transducer)
热释电（Pyroelectric transducer）
2017年中国科学技术大学070207光学考研专业目录及考试科目
生的学籍全部调整至中国科学技术大学，并按中国科学技术大学的相关政策和规 定执行。
七、其他 1、同等学力考生除按一般统考生复试外，还须加试笔试科目两门，考试科 目由研究生部根据招生方向需求和考生背景确定，不同于统考科目，难易程度按 本科教学大纲确定，并通知考生。 2、加试科目每门考试时间为 3 小时，卷面满分为 100 分。 3、接收调剂生应专业对口，考生须参加复试。 4、对达到国家复试线要求但未达到合肥研究院复试分数线的或参加复试但 复试成绩不合格的考生，研究生部协助及时向外调剂，调剂时应有接收单位开具 的《调剂接收函》。 本复试办法如有与国家有关法规政策相抵触，以国家法规政策为准。 本复试办法自公布之日起开始施行。 本复试办法由合肥研究院研究生部负责解释。
新祥旭
新祥旭
3、英语听力、口语测试：听力测试采取与口语同步测试的方式进行。每名 考生测试时间不应少于 5 分钟。英语听力测试满分 10 分，口语测试满分为 10 分。
4、合肥研究院研究生复试小组按学科（专业）或以中心（研究室）为单位 组成若干业务能力复试小组，小组成员由相关学科的学科带头人、学术骨干、研 究生导师组成，每个复试小组不得少于 5 人。每个小组设组长 1 名（须有在英 语国家留学或合作研究 2 年以上经历，负责主考考生的英语听力和口语），负责 本组复试的各个环节。
37、被动差分吸收光谱技术及其在环 境监测中的应用 38、光谱电子学 39、基于激光光谱探测痕量气体和气 体污染物 40、傅里叶变换红外光谱学 41、光散射技术 42、光纤激光技术 43、微纳光子学器件 44、光电探测与信号处理 45、光纤传感 46、高灵敏化学成分实时在线检测技 术
刘东 刘小勤 谢品华 张玉均 高闽光 张天舒 赵南京 司福祺
光学分析法简介
六、光分析方法的进展
development of optical analysis
采用新光源， 1. 采用新光源，提高灵敏度 级联光源：电感耦合等离子体 辉光放电 激光蒸发-微波等离子体 辉光放电； 微波等离子体； 级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电；激光蒸发 微波等离子体； 光二极激光器代替空心阴极灯，使原子吸收可进行多元素同时测定。 光二极激光器代替空心阴极灯，使原子吸收可进行多元素同时测定。 2. 联用技术 电感耦合高频等离子体（ 电感耦合高频等离子体（ICP）—质谱 ） 质谱 3. 新材料 光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强； 光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强；
紫 外 光 谱 法
红 外 光 谱 法
《地球科学现代分析测试技术》
原 子 发 射
原 子 吸 收
原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法 光谱分析法 吸收光谱法 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振
《地球科学现代分析测试技术》
分子光谱法
发射光谱法 原 子 发 射 原 子 荧 光 分 子 荧 光 分 子 磷 光
X 射 线 荧 光
化 学 发 光
四、原子光谱与分子光谱
atom spectrum and molecular spectrum 1、原子光谱 atom spectrum
《地球科学现代分析测试技术》
《地球科学现代分析测试技术》
五、各种光分析法简介 a brief introduction of optical analysis 1.原子发射光谱分析法 原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使 气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行 定量分析的方法。 2.原子吸收光谱分析法 原子吸收光谱分析法 利用特殊光源发射出待测元素的共振线， 并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态 原子对共振线吸收而进行的定量分析方法。