光谱分析基础.ppt

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1、光谱分析基础光谱分析基础现在学习的是第1页，共39页Contents光谱分析及其特点光谱分析及其特点电磁辐射和电磁波谱电磁辐射和电磁波谱原子光谱和分子光谱原子光谱和分子光谱吸收光谱和发射光谱吸收光谱和发射光谱现在学习的是第2页，共39页光谱分析的概念光谱分析的概念 光谱分析法光谱分析法是基于物质发射的电磁辐射及是基于物质发射的电磁辐射及电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的分电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的分析方法。析方法。现在学习的是第3页，共39页三个基本过程三个基本过程（1 1）能源提供能量；）能源提供能量；（2 2）能量与被测物之间的相互作用；）能量与被测物之间的相互作用；（3 3）

2、产生被检测信号。）产生被检测信号。现在学习的是第4页，共39页基本特点基本特点（1）所有光分析法均包含三个基本过程；）所有光分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）；色谱分析）；（3）涉及大量光学元器件。）涉及大量光学元器件。现在学习的是第5页，共39页 光是电磁辐射的一种，是一种以巨大速度通光是电磁辐射的一种，是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子流，它具有流，它具有波动性波动性和和微粒性微粒性。现在学习的是第6页，共39页 c 波长是在波的传播路线上具有相

3、同振动相位的相邻两点之间的线性距离。频率是每秒内的波动次数，波数是每厘米长度中波的数目。现在学习的是第7页，共39页现在学习的是第8页，共39页现在学习的是第9页，共39页问题：生活中的波动现象？现在学习的是第10页，共39页波动天下波动天下波动统治世界 水面波是我们能直接观察到的最常见的一种波，这是波动传播机械能的最直观和典型的例子。波动是自然界最广泛存在的一种运动形式，也是传递能量和信息最基本和最主要的形式。现在学习的是第11页，共39页波动天下波动天下 水波虽然直观形象，但它是一种复杂的波，因为形成水波的力主要是重力(有时还要考虑表面张力)。而机械波(广义的声波)和电磁波却主要是简单的波

4、，也就是所谓的简谐波，也称正弦或余弦波现在学习的是第12页，共39页波动天下波动天下 我们与外界交换信息的感觉器官主要是耳朵和眼睛，耳朵可以感知声波，眼睛可以感知电磁波，我们时时刻刻都处在这两种波的包围之中，所以在我们认识的自然界中，声波和电磁波占据了主导地位。现在学习的是第13页，共39页波动天下波动天下 推而广之，在非自然界领域，也有各种“力”的存在，有力就有运动的变化，这种变化常表现为波动的形式。比如，经济的波动、股市的波动、情绪的波动等等，社会学上的波动是群体的“合力”作用的结果。现在学习的是第14页，共39页 波动是：在某一点产生的振动向周围传播的一种现象。 介质 波在行进，但并没有

5、物体随波一起行进现在学习的是第15页，共39页现在学习的是第16页，共39页现在学习的是第17页，共39页hchE 著名的普朗克公式著名的普朗克公式现在学习的是第18页，共39页 计算1mol（6.022171023个）波长为200nm的光子的能量EE = 现在学习的是第19页，共39页 从现在学习的是第20页，共39页光谱光谱 光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，这些光线就如同生物体的“DNA”，标识着天体的组成成分及与我们的距离。现在学习的是第21页，共39页光谱光谱 早在1666年，牛顿用三棱镜分解日光，发现白光是由不同颜色的光混合而成，透镜对不同颜色的光有不同的折射，而由此产生的这些

6、彩虹般的色序就是“光谱”。“光谱”就像是每个天体的“户口本”一样，包含了天体化学组成、速度在内的所有物理、化学信息。现在学习的是第22页，共39页光谱光谱 被国际天文学界誉为“光谱之王”的望远镜LAMOST，The Large Sky Area Multi Object Fiber Spectroscopic Telescope，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，作为目前国际上天体光谱获取率最高的望远镜，由中国自主研发，历经12年建造，于2008年10月正式运行。现在学习的是第23页，共39页现在学习的是第24页，共39页现在学习的是第25页，共39页光谱光谱 既能看得广又能看得细 这个难题

7、被中国天文学家解开了。他们巧妙地让望远镜的一部分镜子“躺下”，就将大视场与大口径的优势结合了起来。在LAMOST的半圆穹顶中藏着的，就是“躺下”的那一部分MA反射改正镜。 现在学习的是第26页，共39页光谱光谱 MA镜采用施密特式设计，天生就具有大视场的特点。而且，这块5.7米4.4米的大镜子，是由24块六角形平面子镜拼接而成的。只说每面镜子的背后都装有34个电机，每个电机都可以遥控，使镜子产生细微的变形它们不仅用于消除安装、重力等导致的误差变形，更主要的作用是可以校正球面主镜MB的球差也就是广角镜头的鱼眼效应现在学习的是第27页，共39页现在学习的是第28页，共39页光谱之王的任务光谱之王的

8、任务 普遍巡天。所谓“普遍巡天”，也就是对天体进行“户口普查”。利用天体的光谱，确定天体的化学组成、温度、密度、磁场和运动速度、运动轨迹等物理条件。 宇宙大尺度结构研究。宇宙的结构、星系的形成和演化 。 暗能量研究。2003年形成一个以暗能量、暗物质为主的暴涨宇宙模型。 现在学习的是第29页，共39页现在学习的是第30页，共39页无所不在的放射线无所不在的放射线放射线=危险？ 检查身体 癌症放疗 器械消毒 制造半导体 烟雾传感器现在学习的是第31页，共39页无所不在的放射线无所不在的放射线 放射线的照射可能使人体受到损伤，因为放射线能损害细胞的DNA等身体中重要生命物质。 放射源：人为和自然

9、大气、大地岩石、食物、宇宙 目前低照射量对身体影响还不清楚现在学习的是第32页，共39页 原子光谱原子光谱 是原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的是原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的光谱。是由一条条明锐的彼此分立的谱线组光谱。是由一条条明锐的彼此分立的谱线组成的线状光谱。成的线状光谱。现在学习的是第33页，共39页 分子光谱分子光谱是在辐射能作用下，因分子内能级间的跃迁而产生是在辐射能作用下，因分子内能级间的跃迁而产生的光谱。的光谱。E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei分子中原子的核能：分子中原子的核能：En 分子的平移能：分子的平移能： Et电子运动能：电子运动能： Ee 原子间相对振动能：原子间相对振动能： Ev分子转动能：分子转动能： Er 基团间的内旋能：基团间的内旋能： Ei现在学习的是第34页，共39页现在学习的是第35页，共39页现在学习的是第36页，共39页光谱分析仪器光谱分析仪器基本结构：1.光源2. 分光系统3.样品池4.检测器5.记录系统现在学习的是第37页，共39页 复习和自学：复习和自学： 1.电磁波谱电磁波谱现在学习的是第38页，共39页现在学习的是第39页，共39页