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1、生物学仪器分析光学分析概论第1页，本讲稿共14页一一一一 、光学分析法概述、光学分析法概述、光学分析法概述、光学分析法概述 基于物质发射或吸收电磁波基于物质发射或吸收电磁波基于物质发射或吸收电磁波基于物质发射或吸收电磁波(光谱分析），物质与电磁波光谱分析），物质与电磁波光谱分析），物质与电磁波光谱分析），物质与电磁波的相互作用（非光谱光学分析）的一系列分析方法。的相互作用（非光谱光学分析）的一系列分析方法。的相互作用（非光谱光学分析）的一系列分析方法。的相互作用（非光谱光学分析）的一系列分析方法。常见的光学分析方法有常见的光学分析方法有常见的光学分析方法有常见的光学分析方法有:原子发射光谱分析
2、原子发射光谱分析原子发射光谱分析原子发射光谱分析 原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法 紫外紫外紫外紫外-可见光光谱分析可见光光谱分析可见光光谱分析可见光光谱分析 红外吸收光谱分析法红外吸收光谱分析法红外吸收光谱分析法红外吸收光谱分析法 折射、旋转、衍射、比浊等折射、旋转、衍射、比浊等折射、旋转、衍射、比浊等折射、旋转、衍射、比浊等第2页，本讲稿共14页 光光光光待测物待测物待测物待测物光信号光信号光信号光信号(产生或变化产生或变化产生或变化产生或变化)检测处理检测处理检测处理检测处理定性定量定性定量定性定量定性定量(1)(1)(1)(1)光谱分析法光谱分析
3、法光谱分析法光谱分析法:测定待测物质的光谱测定待测物质的光谱测定待测物质的光谱测定待测物质的光谱,根据光谱的频率特征和强度特征分别进行定根据光谱的频率特征和强度特征分别进行定根据光谱的频率特征和强度特征分别进行定根据光谱的频率特征和强度特征分别进行定性和定量。性和定量。性和定量。性和定量。(2)(2)(2)(2)非光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法:利用光的非频率性质利用光的非频率性质利用光的非频率性质利用光的非频率性质(折射、衍射、反射、干涉、旋转等折射、衍射、反射、干涉、旋转等折射、衍射、反射、干涉、旋转等折射、衍射、反射、干涉、旋转等)的变化作的变化作的变化作的变化作为分析信
4、息的方法。为分析信息的方法。为分析信息的方法。为分析信息的方法。光谱分析法是现代仪器分析中应用最广泛的一类分析方法光谱分析法是现代仪器分析中应用最广泛的一类分析方法光谱分析法是现代仪器分析中应用最广泛的一类分析方法光谱分析法是现代仪器分析中应用最广泛的一类分析方法第3页，本讲稿共14页 1 1 1 1、电磁波的基本性质、电磁波的基本性质、电磁波的基本性质、电磁波的基本性质（1 1 1 1）、光的波动性）、光的波动性）、光的波动性）、光的波动性光是一种电磁波光是一种电磁波光是一种电磁波光是一种电磁波 是振动电场与振动磁场在空间的传播；是振动电场与振动磁场在空间的传播；是振动电场与振动磁场在空间的
5、传播；是振动电场与振动磁场在空间的传播；光的传播速度光的传播速度光的传播速度光的传播速度 与媒质有关，在真空中的传播速度为与媒质有关，在真空中的传播速度为与媒质有关，在真空中的传播速度为与媒质有关，在真空中的传播速度为3 3 3 3101010108 8 8 8m/s;m/s;m/s;m/s;光具有波动性和粒子性光具有波动性和粒子性光具有波动性和粒子性光具有波动性和粒子性 具有波动性的光量子流具有波动性的光量子流具有波动性的光量子流具有波动性的光量子流第4页，本讲稿共14页描述光的波动性的参数有：描述光的波动性的参数有：描述光的波动性的参数有：描述光的波动性的参数有：光速（光速（光速（光速（C
6、 C C C），波长（），波长（），波长（），波长（）；波数（）；波数（）；波数（）；波数（）；频率（）；频率（）；频率（）；频率（）光的空间参数：光的空间参数：光的空间参数：光的空间参数：与与与与 光的时间参数：光的时间参数：光的时间参数：光的时间参数：=C C C C/=C C C C*只取决于光源；与介质无关；只取决于光源；与介质无关；只取决于光源；与介质无关；只取决于光源；与介质无关；或或或或不但取决于光源，也与传播介质有关；不但取决于光源，也与传播介质有关；不但取决于光源，也与传播介质有关；不但取决于光源，也与传播介质有关；第5页，本讲稿共14页光在介质中传播时的速度光在介质中传播时
7、的速度光在介质中传播时的速度光在介质中传播时的速度 小于在真空中的传播速度，其速度的变化与介质的折射小于在真空中的传播速度，其速度的变化与介质的折射小于在真空中的传播速度，其速度的变化与介质的折射小于在真空中的传播速度，其速度的变化与介质的折射率有关：率有关：率有关：率有关：n=Sin n=Sin n=Sin n=Sin i i i i /Sin/Sin/Sin/Sin r r r r=C C C C/第6页，本讲稿共14页互补色：互补色：互补色：互补色：*光线照射在物体表面后，部分光线发生反射或透射；光线照射在物体表面后，部分光线发生反射或透射；光线照射在物体表面后，部分光线发生反射或透射；
8、光线照射在物体表面后，部分光线发生反射或透射；*反射或透射光线在强度和光谱组成方面会发生改变（物反射或透射光线在强度和光谱组成方面会发生改变（物反射或透射光线在强度和光谱组成方面会发生改变（物反射或透射光线在强度和光谱组成方面会发生改变（物体对光谱成分的不同吸收造成）；体对光谱成分的不同吸收造成）；体对光谱成分的不同吸收造成）；体对光谱成分的不同吸收造成）；*光线到达人眼后形成颜色光线到达人眼后形成颜色光线到达人眼后形成颜色光线到达人眼后形成颜色*物体的颜色是由于物体吸收了某种色光；物体的颜色是由于物体吸收了某种色光；物体的颜色是由于物体吸收了某种色光；物体的颜色是由于物体吸收了某种色光；*物
9、体颜色与物体吸收色光的颜色称为物体颜色与物体吸收色光的颜色称为物体颜色与物体吸收色光的颜色称为物体颜色与物体吸收色光的颜色称为互补色互补色互补色互补色；第7页，本讲稿共14页第8页，本讲稿共14页互互 补补 色色第9页，本讲稿共14页光谱分析中的几种色光：光谱分析中的几种色光：光谱分析中的几种色光：光谱分析中的几种色光：*单色光：只含有一种（或范围很小）频率或波长的光；单色光：只含有一种（或范围很小）频率或波长的光；单色光：只含有一种（或范围很小）频率或波长的光；单色光：只含有一种（或范围很小）频率或波长的光；*复合光：含多种（指定）频率或波长的光；复合光：含多种（指定）频率或波长的光；复合光
10、：含多种（指定）频率或波长的光；复合光：含多种（指定）频率或波长的光；*杂散光：指定波长或频率以外的光；杂散光：指定波长或频率以外的光；杂散光：指定波长或频率以外的光；杂散光：指定波长或频率以外的光；在光谱分析中所使用的光通常为单色光或复合光，即在光谱分析中所使用的光通常为单色光或复合光，即在光谱分析中所使用的光通常为单色光或复合光，即在光谱分析中所使用的光通常为单色光或复合光，即分析光，它负载了分析信息；而杂散光在光谱分析中干扰分析光，它负载了分析信息；而杂散光在光谱分析中干扰分析光，它负载了分析信息；而杂散光在光谱分析中干扰分析光，它负载了分析信息；而杂散光在光谱分析中干扰对分析信息的测定
11、，称为干扰光；对分析信息的测定，称为干扰光；对分析信息的测定，称为干扰光；对分析信息的测定，称为干扰光；第10页，本讲稿共14页（2 2 2 2）光的微粒性）光的微粒性）光的微粒性）光的微粒性 描述光的微粒性的参数是能量（描述光的微粒性的参数是能量（描述光的微粒性的参数是能量（描述光的微粒性的参数是能量（E E E E）；）；）；）；光的微粒性参数与波动性参数的关系：光的微粒性参数与波动性参数的关系：光的微粒性参数与波动性参数的关系：光的微粒性参数与波动性参数的关系：E =E =E =E =hv hv hv hv =h c/h c/h c/h c/h h h h为普朗克常量；为普朗克常量；为普
12、朗克常量；为普朗克常量；v v v v为频率；为频率；为频率；为频率；c c c c为真空中光速；为真空中光速；为真空中光速；为真空中光速；为波长；为波长；为波长；为波长；第11页，本讲稿共14页（3 3）电磁波谱电磁波谱 光是一种电磁波，具有不同的波长（波动性参数）和光是一种电磁波，具有不同的波长（波动性参数）和不同的能量（微粒性参数）；因此，根据光的波动性参数不同的能量（微粒性参数）；因此，根据光的波动性参数或微粒性参数，可以把光谱分为不同的谱区：或微粒性参数，可以把光谱分为不同的谱区：第12页，本讲稿共14页第13页，本讲稿共14页能能能能 谱谱谱谱 区区区区：波长小于波长小于波长小于波
13、长小于10101010纳米的电磁波，其微粒特性突出子能量高；以能谱区电磁波纳米的电磁波，其微粒特性突出子能量高；以能谱区电磁波纳米的电磁波，其微粒特性突出子能量高；以能谱区电磁波纳米的电磁波，其微粒特性突出子能量高；以能谱区电磁波作为分析光的分析技术为作为分析光的分析技术为作为分析光的分析技术为作为分析光的分析技术为能谱分析能谱分析能谱分析能谱分析；光学光谱区光学光谱区光学光谱区光学光谱区：波长界于波长界于波长界于波长界于10101010纳米到纳米到纳米到纳米到1 1 1 1毫米之间的电磁波；以光学光谱区的光作为分析毫米之间的电磁波；以光学光谱区的光作为分析毫米之间的电磁波；以光学光谱区的光作为分析毫米之间的电磁波；以光学光谱区的光作为分析光的分析技术为光的分析技术为光的分析技术为光的分析技术为光谱分析光谱分析光谱分析光谱分析；波波波波 谱谱谱谱 区区区区：波长大于波长大于波长大于波长大于1 1 1 1毫米的电磁波，其波动特性突出；以波谱区电磁波为分析光毫米的电磁波，其波动特性突出；以波谱区电磁波为分析光毫米的电磁波，其波动特性突出；以波谱区电磁波为分析光毫米的电磁波，其波动特性突出；以波谱区电磁波为分析光的分析技术为的分析技术为的分析技术为的分析技术为波谱分析波谱分析波谱分析波谱分析；第14页，本讲稿共14页