光学光谱区

光学多道测量光谱物理071班 陈文龙 07180118摘要: 利用光学多道分析系统，在已知光谱的情况下，分析可见光区的Hg 的特征谱线，采用Hg 的404nm 和579nm 进行线性定标，然后得到道数与波长的转换关系。

然后利用所得到的道数与波长的转换关系，通过纳光的光谱来测量纳光的波长。

在此基础上，通过实验了解光栅光谱仪的组成及工作原理，掌握光栅光谱仪分析光谱的方法。

关键词：光学多道、光谱、定标、道数、特征谱线引言:光谱学是光学的一个分支学科，主要研究各种物质光谱的产生及其同物质之间的相互作用。

各种光由于产生条件的不同，它们的光谱都具有各自的特征。

通过对光谱的研究人们可以得到：原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面的信息。

传统的光谱测量技术由于受到光谱分辨率、灵敏度、时间、分析速度的限制，已经不适应科学技术的发展和应用的需要。

20世纪60年代激光科学技术特别是可调谐激光技术的发展，新型光谱探测元件及探测技术的发展，光电二极管自校准技术和微弱光谱信息的接收技术和处理技术以及微处理机的应用，使光谱测量技术的发展产生了一个革命性的变化，进入了一个新的发展时期。

传统的摄谱仪、光电分光光度计等光谱仪已逐渐被光学多道分析仪OMA 所取代。

正文：1、实验原理光学多通道分析仪原理为平行光束入射到平面光栅G （光栅平面的方位可由精密机械调节）时，将发生衍射，衍射时有光栅方程：sin ,0,1,2d k k θλ==±±式中d 是光栅常数，λ是入射光波长，k 是衍射级次，θ为衍射角。

由光栅方程可知，当光栅常数d 一定时，不同波长的同一级主最大，除零级外均不重合，并且按波长的大小，自零级开始向左右两侧，由短波向长波散开。

每一波长的主最大，在光栅的衍射图样中都是很细、很锐的亮线。

由dsinθ=kλ可知，级次间距对应cos ,/(cos )d d θθλθλθ∆=∆=，当角度θ较小的时，角度间隔∆θ最小，当角度θ增加时，角度间隔∆θ增加。

傅立叶变换红外光谱仪
样品池
红外光源
摆动的 凹面镜
迈克尔逊 干扰仪
参比池
摆动的 凹面镜
检测器 干涉图谱 计算机 解析 还原
M1 II
同步摆动
I M2
红外谱图
BS
D
仪器组成
第五节 红外光谱法应用
红外光谱法由于操作简单，分析速度 快，样品用量少，不破坏样品，特征性 强等优点，在有机定性分析中应用广泛。 利用红外光谱可对化合物进行鉴定或结 构测定。 但由于吸收较复杂，在定量分析方面 应用受到一定限制。
第四章 红外吸收光谱分析法（IR）
Infrared Absorption Spectrometry
第一节
红外光谱基本知识
1、红外线波长范围： 光学光谱区域：10nm ～1000μm； 其中：10nm ～400nm为紫外光区 400nm ～760nm为可见光区， 760nm ～ 1000μm为红外光区。 为表示方便，红外光不用nm（纳米） 而用微米（ μm）表示其波长。
由原理图可见，红外分光光度计也主要 由光源、样品吸收池、单色器、检测器、 记录仪等部件构成。 1、光源:能斯特灯或硅碳棒
红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用 电加热使之发射高强度的连续红外辐射。 常用的是Nernst灯或硅碳棒。 Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的 中空棒和实心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导 电并发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工作 之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳 定性较好。 硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃ 左右。
ε>100 非常强峰(vs) 20<ε<100 强 峰(s) 10<ε<20 中强峰(m) 1<ε<10 弱 峰(w)

光学光谱区 optical spectral region
远紫外(FUV- far ultraviolet) 10～200nm 真空紫外(VUV-vacuum ultraviolet) 紫外(UV- ultraviolet) 200～430nm 可见(Vis-visible) 430～750 nm(0.75µ m) 近红外(NIR-near infrared) 0.75～2.5µ m 中红外(MIR-middle infrared) 2.5～25µ m 远红外(FIR-far infrared) 25～300µ m
flash
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样品处理技术
在红外法中，样品的制备及处理，重要 且特殊。因为同一物质，当其物理状态 不同时，其红外吸收光谱将有许多差异， 这是因为不同状态时原子间的相互影响 不同，会导致吸收频率的改变。若试样 处理不当，即使仪器性能好，也得不到 满意的红外图谱。
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制备红外分析试样应注意： （1）浓度和测试厚度应选择适当，以使透光度处于 适宜范围。 若浓度太稀，厚度太薄，会使一些弱吸收峰和 光谱的细致部分不能显示；过浓、过厚，又会使 强吸收峰超过标尺刻度而无法测定。 （2）试样中应不含水份。 水会侵蚀吸收池岩窗，且水本身在红外区有吸 收，将使测得的光谱图变形。 （3）试样应是单组分纯物质。多组分试样在测定前 应预先进行组分分离(如色谱法、精密蒸馏、重结 晶等)，否则多组分光谱会相互重叠。
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UV-Vis region：
原子发射光谱法 atomic emission spectrometry AES 原子吸收光谱法 atomic absorption spectrometry AAS 原 子 荧 光 光 谱 法 atomic fluorescence spectrometry AFS 紫 外 及 可 见 吸 收 光 谱 法 ultraviolet and visible absorption spectrometry UV-VisAS 分子荧光光谱法 molecular fluorescence spec外光谱法回顾小结（1）

光学光谱学
光学光谱学是一门研究物质与光之间相互作用的学科。

它通过测量物质与光的相互作用而获得物质的特征信息。

光学光谱学研究的光谱涉及到的光包括整个电磁谱范围内的辐射，包括可见光、紫外线、红外线等。

光学光谱学研究的物质可以是固体、液体、气体，甚至是等离子体等各种不同状态的物质。

光学光谱学通过测量物质与光的相互作用，可以得到物质的各种性质和特征。

其中常见的光谱包括吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱等。

吸收光谱是通过测量物质对入射光的吸收程度来研究物质的特性。

通过分析吸收光谱，可以得到物质的能级结构、分子组成、化学键等信息。

发射光谱则是测量物质在受激发后发出的光的特性，从而得到物质的能级结构和能级跃迁等信息。

拉曼光谱则是通过测量物质散射光的频移来研究物质的分子结构和化学键。

光学光谱学在物理、化学、生物学等领域有着广泛的应用。

例如在材料科学中，可以通过光学光谱学研究材料的结构和性质；在化学分析中，可以使用吸收光谱来确定物质的组成和浓度；在生物医学中，光学光谱学可以用于诊断和监测生物体内的化学成分和生理过程。

总之，光学光谱学是一门重要的研究物质与光相互作用的学科，
通过光谱分析可以获得物质的各种性质和特征，广泛应用于各个科学领域和技术领域。