PPT《光谱》

光谱 光谱是光的频率成份和强度分布的关系图牛顿1704年:若要了解物质内部的情况,只要看其光谱 光谱类别: 线状谱――原子发光带状谱――分子发光连续谱――固体发光 光谱-光源-物质 氢灯-氢光谱汞灯\钠灯\氖灯白炽灯\铁光谱 氢原子光谱 实验发现 氢光谱: ?? ? 间隔?,强度? 谱线 颜色 波长(?) H? 红6562.

10 n=2 n'=3 H? 深绿 4860.74 n=2 n'=4 H? 青4340.10 n=2 n'=5 H? 紫4101.20 n=2 n'=6 1885年巴耳末公式(J. J. Balmer):经验公式(可见光区) 里德伯常数(J. R. Rydberg) 若n=1,紫外.n=2,可见光,n=3,4,5红外 1889年,里德伯提出普遍方程 里德伯常量:经验参量 光谱仪(分光仪器): 分光计、棱镜摄谱仪、光度计、分光光度计、单色仪,法布里-珀罗干涉仪、光栅光谱仪等光谱仪组成:光源、准直系统,色散系统,观察系统.色散系统:棱镜,光栅.观察系统:望远镜,照相透镜和底片,物镜和出射缝,光电倍增管,CCD,计算机.分光原理:色散,衍射和干涉. 光谱仪的参数: 1.色散:角色散率.注意:指出射,与波长有关. 0.5nm/mm, 1nm/mm 2.分辨率:任何光谱仪器的分辨率本领的定义都是一样的. 常用的辨别方法是一根谱线的衍射极大,正好落在另一根谱线的衍射极小上.二谱线可分辨:定义:分辨本领主要决定于通光孔径的有效宽度以及色散率3.集光本领: 4.光谱透射特性:1.元件透射率.2.透镜有效截面积3.元件角色散率.4.狭缝高度与焦距比值.5.最佳缝宽(临界缝宽) f,D是准直透镜的焦距与直径. 一.摄谱仪以仪器色散(线)分类:小型摄谱仪:2-10nm/mm中型摄谱仪:0.8-2nm/mm大型摄谱仪:0.1-0.8nm/mm 摄谱仪结构:恒偏向镜、哈特曼光栏,入射缝,准直与照相透镜,光谱底片盒. 摄谱仪的调整:1.照明系统的调整(光谱仪通用):单透镜照明、双透镜照明、三透镜照明.2.恒偏向棱镜的调整:最小偏向角.3.入\出射缝.准直与物镜调节.4.光谱感光板的倾斜度. 摄谱仪的特点与应用:优点:灵敏度高,可同时记录同一时间光源的能谱分布.应用:例如:氦-氖激光管内杂质气体的分析感光底片\曝光\显影\定影本身摄谱仪基本参数的测量. 比较光谱:铁光谱等比长仪,光谱投影仪 单色仪棱镜单色仪:透射式棱镜单色仪,反射式棱镜单色仪.(指准直透镜和会聚物镜)入\出射缝,光强定量.定标与定标曲线.单色仪的几种主要光路: 光栅:平面光栅和凹面光栅. 光栅光谱仪:光电探测器:硅光电池,光电二极管,光电三极管光电管,光电倍增管,CCD. 平面光栅:平板玻璃上蒸镀上铝或其它高反射的金属,镀层上刻上锯齿形槽.一般1200条/mm2400条/mm,3600条/mm.细槽:理想平直、严格平行、等间隔、严格等同形状.偏差:鬼线普通光栅、闪耀光栅(相位光栅)光强主极大移到了一级. 光栅的分光原理:对于1-1`光线和2-2`光线: 光栅的闪耀角与闪耀波长:非闪耀光栅:中央零级主极大.闪耀波长:多缝干涉的一级主极大方向与单缝衍射零级方向重合. 光栅光谱仪的参数: 1.色散: 对此式两边微分 3.自由光谱区:光谱范围,决定分光计的级间不重垒区. 2.光栅光谱仪的分辨率 4.相对孔径 收集光功率的能力.定义A= A越小,集光本领越大. 5.自由光谱区 光谱范围,干涉仪的级间不重叠区. 例:短波限:200nm,m:一级.自由光谱区:200nm-400nm.如m:二级.自由光谱区:200nm-300nm 法布里-珀罗干涉仪(F-P干涉仪):目前分辩率最高的仪器.结构极为简单. F-P干涉仪的特点:优点:分辩率高、色散大.自由光谱区小,防震要求高.不平度小于所用波长的1/50,内表面反射率80%-90%.楔角不超过1°. F-P干涉仪的分辩率:R=mFF:为有效干涉光束数.约20-50.m与板距h成正比.例:h=100mm, 波长500nm,n=1,m=? F-P干涉仪的自由光谱区 例: h=100mm,波长500nm时,自由光谱区:0.00125nm. 光谱实验与应用:1.光源光谱的测量.2.氦-氖激光管管内杂质气体的分析.3.氦-氖激光管气体成份的测定.4.溶液浓度的测定5.滤色片性能的测量.6.荧光光谱\吸收光谱\喇曼光谱 塞曼效应 1896年(Pieter Zeeman)将钠光灯放入强度约1T的磁场中,并在垂直于磁场方向发现钠的黄线展宽了.正常塞曼效应:1.光谱线在外磁场中分裂成三个成分.2.裂距的大小为一个洛伦兹单位. WGD-8组合式多功能 光栅光谱仪规格参数:焦距:500mm,相对孔径 D/F=1/7杂散光 5*104,作高分辨率. 塞曼效应可以证实空间量子化和电子具有自旋角动量.研究原子结构的重要实验方法. 单色仪的基本参数:光谱透射特性、适用的光谱范围. 荧光分析法 溶液浓度的测定 正常与反常塞曼效应 反常塞曼效应:分裂的不是三个成分.裂距也多数不是一个洛伦兹单位. 光栅的闪耀角与闪耀波长