光学分析法导论PPT课件
光纤光学课件第一章
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光纤光学
第一章
光纤传输的基本理论
W-C Chen
Foshan Univ.
幻灯片2
§1. 前言
低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了光纤通信的时代。光纤在工程上的使用促使人们需要对光纤进行深入研究，形成一门新的学科——光纤光学。
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光纤的分类
幻灯片4 希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！ 实用光纤主要的三种基本类型
(a) 突变型多模光纤； (b) 渐变型多模光纤； （c） 单模光纤
横截面2a2brn折射率分布纤芯包Ait(a)输入脉冲光线传播路径50 m125mrnAit(b)～10 m125mrnAit(c)
多模光纤
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阶跃折射率光纤剖面测量图（华工光通信研究所）希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！
单模光纤
多模光纤
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光纤结构
光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯(Core)和外围的包层(Cladding)同轴组成的圆柱形细丝。
纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。
包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。
设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
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主要用途：
突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。
渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。
单模光纤用在大容量长距离的系统。
特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平
1.55μm色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。
色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。
偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统， 这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。
光谱分析方法
光谱分析方法
第一章 绪论
一、 填空题
1 仪器分析方法分为（ ）、（ ）、色
谱法、质谱法、电泳法、热分析法和放射化学分
析法。
2 光学分析法一般可分为（ ）、
（ ）。
3 仪器分析的分离分析法主要包括（ ）、
（ ）、（ ）。
4 仪器分析较化学分析的优点（ ）、
（ ）、操作简便分析速度快。
答案
1 光学分析法、电化学分析法 2 光谱法、非光谱法 3 色谱法、质谱法、电泳法 4 灵敏度高检出限低、选择性好
第二章 光学分析法导论
一、 选择题
1 电磁辐射的粒子性主要表现在哪些方面 （
A能量 B频率 C波长 D波数
）
2 当辐射从一种介质传播到另一种介质时， 下列
哪种参量不变（
）
A波长 B速度 C频率
3 电磁辐射的二象性是指 :
D 方向
A．电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成； B．电磁辐射具有波动性和电磁性；
C．电磁辐射具有微粒性和光电效应； D．电磁辐射具有波动性和粒子性
4 可见区、紫外区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为：
A．紫外区和无线电波区； B．可见光区和无线电波区；
C．紫外区和红外区； D．波数越大。
5 有机化合物成键电子的能级间隔越小， 受激跃迁时吸收电磁辐射的
A．能量越大； B．频率越高； C．波长越长；D．波数越大。
6 波长为 0.0100nm 的电磁辐射的能量是多少eV？
A．0.124； B．12.4eV； C．124eV； D．1240
eV。
7 受激物质从高能态回到低能态时， 如果以光辐
射形式辐射多余的能量，这种现象称为（ ）
A 光的吸收 B 光的发射 C 光的散射 D
光的衍射
8 利用光栅的（ ）作用，可以进行色散分光
A 散射 B 衍射和干涉 C 折射 D 发射
9 棱镜是利用其（ ）来分光的
第02章 光学分析法导论2006.10.22
喀什师范学院生环系 仪器分析讲稿 第二章 光学分析法导论
阿里木江·艾拜都拉编2007年8月 1 第二章 光学分析法导论
一、教学内容
1、电磁辐射及电磁波谱的概念、特性及相关物理量
2、物质与电磁辐射相互作用及相关的光谱学
3、光学分析法的分类及特点
4、光学分析法的基本仪器
二、重点与难点
1、电磁辐射与电磁波谱的性质
2、各物理量的相互换算
3、物质与电磁辐射相互作用的机制
三、教学目标
1、牢固掌握电磁辐射和电磁波谱的概念及性质
2、熟练掌握电磁辐射各种物理量之间的换算
3、清楚理解物质与电磁辐射相互作用所产生的各种光谱
4、清晰光学分析法分类的线索
5、掌握光谱法的基本仪器部件
四、教学学时
2学时
第一节 电磁辐射
一、电磁辐射的性质
以电磁辐射为分析信号的分析方法在广义上都称为光学分析法。红外光、可见光、紫外光、X射线等都是电磁辐射。电磁辐射具有波粒二象性。
图2－1 电磁波示意图
1、波动性
按照经典物理学的观点，电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，称之为电磁波。
电磁波可以用频率(υ)、波长(λ)和波数(δ)等波参数来表征。
频率υ定义为ls内电磁场振荡的次数，单位为赫兹(Hz)。频率与辐射传播的介质无关，对于一个确定的电磁辐射，它是一个不变的特征量。
波长λ是电磁波相邻两个同位相点之间的距离，常用的单位有厘米喀什师范学院生环系 仪器分析讲稿 第二章 光学分析法导论
阿里木江·艾拜都拉编2007年8月 2 (cm)，微米(μm，10－6m)，纳米(nm，10－9m)。
波长与频率的乘积就是电磁辐射传播的速度。在真空中，电磁辐射的速度与频率无关，并达到最大值，精确测量的数值是2.99792×1010cm·s－1。这一速度称作光速，用符号c表示。于是有：
《仪器分析》第二章 光学分析法导论习题答案
第二章 光学分析法导论
1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm-1为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm的单色X射线；（2）589.0nm的钠D线；（3）12.6µm的红外吸收峰；（4）波长为200cm的微波辐射。
解：已知1eV=1.602×10-19J, h=6.626×10-34J·s, c=3.0×108m·s-1
①λ=900pm的X射线
Hz，即3.333×1011MHz
cm-1
J
用eV表示，则eV
②589.0nm的钠D线
Hz，即5.093×108MHz
cm-1
J
用eV表示，则eV
③12.6µm的红外吸收峰
Hz，即2.381×107MHz
cm-1
J
用eV表示，则eV
④波长为200cm的微波辐射
Hz，即1.50×102MHz cm-1
J
用eV表示，则eV
2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在各能级上的相对分布（Ni/N）．能级的相对能量如下。
（1） 0eV，0.001eV，0.02eV； （2） 0eV，0.01eV，0.2eV;
（3） 0eV，0.1eV, 2eV。
解：已知T=300K, k=1.380×10-23J·K-1=8.614×10-5eV·K-1,
kT=8.614×10-5×300=0.0258eV
①E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV
②E0=0eV, E1=0.01eV, E2=0.2eV
③E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV
3. 简述下列术语的含义
《光学》课程教学大纲
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1 / 8 《光学》课程教学大纲
一、课程说明
本课程总授课时数为学,周学时，学分分，开课学期第三学期。
.课程性质：专业必修课
光学是物理学专业本科生必修的基础课程。光学是物理学中最古老的一门基础学科，又是当前科学领域中最活跃的前沿阵地之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前途。学好光学，既能为物理学专业学生进一步学习原子物理学、量子力学、相对论、电动力学、现代光学、光电子技术、激光原理及应用、光电子学、光子学等课程准备必要的前提条件，又有助于进一步探讨微观和宏观世界的联系与规律。通过本课程的教学，使学生系统地掌握基本原理和基本知识，培养分析问题、解决问题的能力，通过讲授（包括物理学的历史和前沿的讲授）帮助学生建立辩证唯物主义的观点，提高学生的科学素质。从兰州大学物理学院课程的整体设置出发，考虑到物理基地班与普通班的各自办学特点和人才培养的要求，对光学课程的教学内容进行适当的调整，适当压缩几何光学部分，删除原课程中与其他学科相重复的部分以及相对陈旧的内容，吸收利用最新科学研究成果，着重加强现代光学部分的讲授内容，并注意介绍光学研究前沿新动态，按照物理学近代发展的要求和便于学习的原则组织课程体系。通过本课程的教学，使学生系统地掌握基本原理和基本知识，培养分析问题、解决问题的能力，通过讲授（包括物理学的历史和前沿的讲授）帮助学生建立辩证唯物主义的观点，提高学生的科学素质。
.课程教学目的与要求
()了解光学发展的基本阶段，培养科学研究的素质，加深辩证唯物主义的理解。
()了解光学所研究的内容和光学前沿研究领域的概况，培养有现代意识、有远见的新一代大学生。
()掌握光学的基本原理、基本概念和基本规律。培养掌握科学知识的方法。
()掌握处理光学现象及问题的手段和方法。培养科学研究的方法。
()光学是当前科学领域中较活跃的前沿学科之一，它与科学和技术结合日益加强，在教学中要展现现代光学技术的成就。 个人整理精品文档，仅供个人学习使用
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
《现代光学导论》课程教学大纲
第 1 页/ 共 6 页 《现代光学导论》课程教学大纲
课程名称：现代光学导论
课程类别：专业选修课
适用专业：物理学
考核方式：
考查
总学时、学分：
32学时 2
学分 其中实验学时： 0 学时
一、 课程性质、教学目标
《现代光学导论》是依据四年制本科物理学专业培养目标而开设的专业选修课。
通过本课程的学习使学生系统学习从经典波动光学到现代变换光学的基本概念和规律、典型现象和重要应用，以及诸多方面的新进展。培养学生理论联系实际，结合近代光学发展前沿，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。
其具体的课程教学目标为：
课程教学目标1：在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅里叶分析方法分析光学问题；从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论,介绍光学信息处理技术的原理以及最新技术进展。
课程教学目标2：理解傅里叶变换所包含的光学变换的概念、思想基础和数理能力，使学生在以后的工作或者科学研究中遇到其他种第 2 页/ 共 6 页 类的变换比如分数傅里叶变换和小波变换等，也能较快地掌握，同时也可让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系
教学目标 毕业要求
1 2 3 4 5 6 7 8 9
教学目标1 L H M L M M
教学目标2 L H M M
注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求
的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求
学生应预修普通物理、高等数学 、光学等课程。
三、先修课程
普通物理、高等数学 、光学
四、课程教学重、难点
《仪器分析》课程教学大纲
第 1 页/ 共 16 页 《仪器分析》课程教学大纲
适用专业 理论学时 实验学时 网络学时 总学时 学分
中药学、制剂、中药资源 45 36 81 2.5
先修课程 《无机化学》、《化学分析》、《有机化学》、《物理化学》
课程英文名称 Instrumental Analysis
一、课程简介
《仪器分析》是中药学和制剂等专业一门重要的专业基础课，在中药学专业学生的知识结构中起承前启后的重要作用。全面提高学生的综合素质，培养学生分析问题、解决问题的能力是当前我国本科教育的首要任务。随着科学技术的迅猛发展，新技术、新仪器、新概念不断涌现，仪器分析涉及的范围和内容日益广泛，为适应这一发展的需要，并根据学生基础知识学习的情况，在第四学期开设《仪器分析》。
《仪器分析》是中药学、制剂、中药制药、中药资源等专业学生的专业基础课，是学生在学完《高等数学》、《物理学》、《无机化学》、《有机化学》、《化学分析》、《物理化学》等课程后而开设的一门基础专业课程，讲授内容照顾到专业的特点，侧重于分析测试，并适当介绍结构解析。通过本课程的学习，掌握近代各种分离、分析方法的基础理论和技能，了解分析测定结构的一般方法，为后期《中药制剂分析》、《中药化学》和《中药药理学》等专业课程的学习打好基础。
《仪器分析》讲授内容包括光学分析法导论、紫外-可见分光光度法、红外分光光度法、色谱法导论、液相色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法，此外还对核磁共振波谱法和质谱法作基础内容讲授。总学时为81学时（理论授课45学时，实验教学36学时）。
《仪器分析》课程教学总体目标为培养具备在有关化学、医药等领域从事分析检测等方面的人才。培养具备中医药学基础理论、基本知识、基本技能及相关的药物分析方面的知识和能力，能在药物生产、检验、流通、使用、研究与开发第 2 页/ 共 16 页 等领域从事标准化生产和鉴定、制剂、药物质量与分析、安全性评价及临床合理用药等方面工作，并具备将来在教育、管理、国际交流及文化传播等行业发展的潜能，最终形成科学基础、思想品德、实践能力、人文素质全面发展的复合型专业人才。
现代仪器分析第二章习题及答案
第二章 光学分析法导论
一、 选择题
1．电磁辐射的粒子性主要表现在哪些方面（ ）
A．能量 B．频率 C．波长 D．波数
2．当辐射从一种介质传播到另一种介质时，下列哪种参量不变（ ）
A．波长 B．速度 C．频率 D．方向
3．电磁辐射的二象性是指（ ）
A．电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成 B．电磁辐射具有波动性和电磁性
C．电磁辐射具有微粒性和光电效应 D．电磁辐射具有波动性和粒子性
4．可见光区、紫外区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为（ ）
A．紫外区和无线电波区 B．可见光区和无线电波区
C．紫外区和红外区 D．波数越大
5．有机化合物成键电子的能级间隔越小，受激跃迁时吸收电磁辐射的（ ）
A．能量越大 B．频率越高 C．波长越长 D．波数越大
6．波长为的电磁辐射的能量是（ ）
A． B． C．124eV D．1240 eV
7．受激物质从高能态回到低能态时，如果以光辐射形式辐射多余的能量，这种现象称为（ ）
A．光的吸收 B．光的发射 C．光的散射 D．光的衍射
8．利用光栅的（ ）作用，可以进行色散分光。
A．散射 B．衍射和干涉 C．折射 D．发射
9．棱镜是利用其（ ）来分光的。
A．散射作用 B．衍射作用 C．折射作用 D．旋光作用
10．光谱分析仪通常由以下（ ）四个基本部分组成。
A．光源、样品池、检测器、计算机
B．信息发生系统、色散系统、检测系统、信息处理系统
C．激发源、样品池、光电二级管、显示系统
D．光源、棱镜、光栅、光电池
二、填空题 1．不同波长的光具有不同的能量，波长越长，频率、波数越（ ），能量越（ ）；反之，波长越短，能量越（ ）。
2．在光谱分析中，常常采用色散元件获得（ ）来作为分析手段。
仪器分析(完整版)
绪论
一、什么是仪器分析？仪器分析有哪些特点？（简答，必考题）
仪器分析是分析化学的一个重要部分，是以物质的物理或物理化学性质作为基础的一类分析方法，它的显著特征是以仪器作为分析测量的主要手段。 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g、L级，甚至更低。适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。
2、选择性好。
很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。
3、操作简便，分析速度快，容易实现自动化。
4、相对误差较大。
化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。多数仪器分析相对误差较大，一般为5%，不适用于常量和高含量成分分析。
5、需要价格比较昂贵的专用仪器。
二、仪器分析的分类
光化学分析法，电化学分析法，色谱分析法和其他仪器分析方法。
三、仪器分析法的概念
仪器分析法是以物质的物理或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程中所产生的分析信号与物质的内在关系，进而对待测物进行定性、定量及结构分析及动态分析的一类测定方法。
四、仪器分析法的主要性能指标
精密度，准确度，灵敏度，标准曲线的线性范围，检出限（浓度—相对检出限；质量—绝对检出限）
五、选择分析方法的几种考虑
仪器分析方法众多，对一个所要进行分析的对象，选择何种分析方法可从以下几个方面考虑：
1.您所分析的物质是元素？化合物？有机物？化合物结构剖析？
2.您对分析结果的准确度要求如何？ 3.您的样品量是多少？
4.您样品中待测物浓度大小范围是多少？
5.可能对待测物产生干扰的组份是什么？
6.样品基体的物理或化学性质如何？
7.您有多少样品，要测定多少目标物？
光谱分析法导论
一、什么是光谱分析法
以测量光与物质相互作用，引起原子、分子内部量子化能级之间的跃迁产生的发射、吸收、散射等波长与强度的变化关系为基础的光学分析法，称为光谱分析法——通过各种光谱分析仪器来完成分析测定——光谱分析仪器基本组成部分：信号发生系统，色散系统，检测系统，信号处理系统等。