分析仪常用光学知识

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1、第一章生化分析仪所用光学基础知识一个工程技术人员，要了解掌握仪器的使用，提高分析测试结果的准确性与检定结果的可信性，更应该对此仪器各方面知识有个全面了解·通常工程技术人员同时需要掌握多种仪器的使用，计量、测试、安装、维修。可以设想当对整个仪器分析法有了概括了解后就容易做到融汇贯通，甚至触类旁通。仪器分析法的研究对象是化学物质，测量的不是物质本身的化学性质，而是其物理性质。长期以来，人们已经发现除物质的质量与体积之外，还有许多其它物理性质(如对光的吸收，发射、电离程度；通过载体的滞留时间等等)同它们的化学组成、含量

2、、结构之间存在着内在联系。通过测量这些物理性质就可以获得所需要的定性或定量分析的信息，仪器分析方法通常就是根据最后测量过程中所观测到的性质加以分类的。譬如，比色法、分光光度法、原子吸收法等，最终测量的是物质对辐射的吸收，所以归为一类。随着电子技术，计算机技术，激光技术等新技术的发展，新的仪器分析方法不断出现，仪器种类繁多，但基本上可归为如下几大类：1·光学分析法(建立在物质与辐射能相互作用的基础上；2·电化学分析法(以电，化学的原理为基础)，3·色谱分析法；4·热分析法。光分析法中物质与辐射能关系表现的主要物理性

3、质及测量此相应性质为基础的分析方法列于表I-1。当物质与辐表1-l被测物理性质相应分析方法光谱法辐射的吸收辐射的发射辐射的散射分光光度法(X射线、紫外、可见，红外)，此色法；原子吸收法；核磁共振波谱法等发射光谱法；火焰光度法，荧光法，放射化学法浊度法，散射浊度法，拉曼光谱法非光辐射的折射辐射的衍射折射法，干涉法X射线衍射法，电子衍射法·162谱法辐射的旋转偏振法；旋光色散法等射能作用时，物质内部产生量子化的能级跃迁(即组成物质的分子发生转动，振动，组成分子的原子核外层电子，内层电子及核发生能级的变化)时，测量由此

4、产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度的方法称之为光谱法。而物质内部：在与辐射作用时，不牵涉能级间跃迁，仅改变传播方向，速度或如偏振面旋转等某些物理性质的情况，属于非光谱法测量。本书内容都是由物质对辐射吸收光谱法引起的介绍与讨论。生化分析仪器是利用光谱分析方法的仪器之一，它主要工作在紫外光和可见光光波谱区内。以仪器的原理看，它基本是由一台比色计或一台分光光度计组成。所以了解一些基本的光学知识。无论对生化分析仪原理的理解和对仪器的维修及计量都十分必要。故这里对光的基础知识做一些简单介绍。第一节光的基本性质光具有波动

5、性和微粒性，统称为光的波粒两象性或两重性。在一些场合，光的波动性比较明显，在另一些场合，光则表现出微粒性（光粒子）。当我们研究光电仪器时，需要对光的基本性质有所了解。物理实验证明，光是在一定频率范围，以横波形式传播的电磁波。它和任何类型波的运动一样，它也以波长，速度，等参数来表示它们的特征。波长实用的单位有微米，纳米，埃等等。1微米=10000埃。不同波长的光子具有不同的特征。光子的能量E与频率成正比。E=hγ=he/λ式中：E为光子的能量（J：焦耳），h为普郎克常量（6.63×10-34J·s），γ为频率，λ为

6、波长。从能量公式可知，由于紫外波长比红外波长短，所以紫外辐射的光子比红外辐射的光子具有更高的能量。通常波长越短，能量越大，波长越长，能量越小。电磁波谱；就广义而言，各种电磁辐射都属于光谱。我们通常讲的光谱往往仅指电磁波谱中的光波区(本书中讨论的光谱也仅为光波区)，而人类眼睛能辨认的光又仅为光波区内波长为380～780nm范围的可162见光，国际照明委员会(简称CIE)根据标准观察者的试验定义了此波长范围的辐射为可见光。下图给出了按波长划分波谱区的电磁辐射。图中显见可见光在波谱中的位置及其邻近波谱情况我们以下讨论的

7、分析方法和仪器绝大多数是在这一主要谱区。各种不同波长的光，按其波长和频率的不同可以分为若干个谱区。人们日常所见的白光如日光，光的波长范围为400—760纳米的混合电波，它是由红橙黄绿青蓝紫等颜色的光按一定比例混合而成的复合光。不同波长的光被人感觉的颜色是不同的，各种颜色光的近似波长如下：各种颜色的波长范围颜色波长范围（nm）红620----------760橙590----------620黄560----------590绿500----------560青480----------500蓝430-------

8、---480紫400----------430162上表中波长范围的光是我们视觉可以观察到的，故称可见光。波长小于400nm或大于760nm的紫外或红外光都是人们眼睛看不见的光，称为不可见光。复习题：1.了解光谱的大概范围。记住波长的单位换算关系。(米、分米、厘米、毫米、纳米等)第二节光对物质的选择吸收一、光对物质的选择吸收不同溶液呈现不同的颜色，这是由于物质对光选择性吸