固体物理实验方法电子教案.pot资料文档下载
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会有热辐射。
物质存在的形式物质存在的形式:
固体、气体、液体、等固体、气体、液体、等离子体等离子体等南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系化学发光化学发光：
在辐射过程中物：
在辐射过程中物质内部发生化学变化的；
质内部发生化学变化的；
比如：
燃烧比如：
燃烧例如加热铁块，随着温度的升高例如加热铁块，随着温度的升高:
开始不发光开始不发光黄白色黄白色橙色橙色暗红暗红南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系发光就是指物质在不发生化学变化发光就是指物质在不发生化学变化除热辐射除热辐射之之外以光的外以光的形式形式发射出多余的发射出多余的能量能量，通常具有一，通常具有一定的定的持续时间持续时间。
可见光或近可见光可见光或近可见光的电磁波形式的电磁波形式光照、电场、电子光照、电场、电子束等轰击束等轰击南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系分类分类按激发方式分按激发方式分光致发光光致发光电致发光电致发光阴极射线发光阴极射线发光x射线发光及高能粒子发光射线发光及高能粒子发光化学发光、生物发光化学发光、生物发光热致、声致、应力发光热致、声致、应力发光南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光致发光光致发光：
用外来的光或任何其他辐射不断：
用外来的光或任何其他辐射不断地或预先地照射物质而使之发光的；
地或预先地照射物质而使之发光的；
荧光（受激）、磷光（激发停比如：
荧光（受激）、磷光（激发停止）止）荧光荧光：
1616世纪：
在矿物和植物提取液中发现荧光；
世纪：
15751575年：
年：
MonardesMonardes植物愈创木切片黄植物愈创木切片黄色水溶液天兰色荧光；
色水溶液天兰色荧光；
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系18521852年：
StokesStokes阐明荧光发射机制（分光阐明荧光发射机制（分光计观测奎宁和叶绿素的荧光），发现波长稍计观测奎宁和叶绿素的荧光），发现波长稍长于入射光的波长认识到荧光为“重新长于入射光的波长认识到荧光为“重新发光”而不是漫射光；
发光”而不是漫射光；
19051905年：
WoodWood发现气体分子的共振荧光；
发现气体分子的共振荧光；
19261926年年:
Gaviola:
Gaviola直接测定了荧光寿命；
直接测定了荧光寿命；
19231923年：
荧光年：
荧光XX射线光谱；
射线光谱；
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系19641964年：
原子荧光光谱分析的建立；
19651965年：
荧光分析在生物分析中广泛应用；
磷光磷光：
1515世纪被发现（重晶石在强烈阳光下的发世纪被发现（重晶石在强烈阳光下的发光）光）19441944年：
LewisLewis提出磷光用于分析的可能性提出磷光用于分析的可能性；
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系19571957年：
KeirsKeirs将磷光分析用于定将磷光分析用于定量分析及多组份混合物分析；
量分析及多组份混合物分析；
19631963年：
广泛用于血液及尿液中痕年：
广泛用于血液及尿液中痕量药物及农药残留量分析；
量药物及农药残留量分析；
余辉余辉南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系电致（场致）发光电致（场致）发光：
由电场作用引起辐射的：
由电场作用引起辐射的过程；
过程；
电弧放电、火花放电、辉光放电比如：
电弧放电、火花放电、辉光放电南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系阴极发光阴极发光：
通过电子轰击引起固体产生辐射：
通过电子轰击引起固体产生辐射的过程；
的过程；
x射线发光及高能粒子发光射线发光及高能粒子发光：
x射线、射线、射射线、线、粒子、粒子、粒子；
粒子；
以上发光统称为以上发光统称为非热非热辐射。
辐射。
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系化学发光、生物发光化学发光、生物发光：
热致、声致、应力发光：
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系二、发光的机理二、发光的机理基质晶格或激活剂（发光中心）吸收激发基质晶格或激活剂（发光中心）吸收激发能能基质晶格将吸收的激发能传递给激活剂基质晶格将吸收的激发能传递给激活剂被激活的激活剂发出荧光而返回基态，同被激活的激活剂发出荧光而返回基态，同时伴随有部分非发光跃迁时伴随有部分非发光跃迁发光过程：
发光过程：
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系发光机理：
发光机理：
结构、杂质缺陷结构、杂质缺陷缺陷能级缺陷能级光光照照能级跃迁能级跃迁各种发光现象各种发光现象南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系导带导带价带价带
（1）（6）（3）
（2）（4）（5）（7）A1A2A3半导体型发光材料的能带图半导体型发光材料的能带图A1、A2：
掺入激活：
掺入激活剂产生的能级剂产生的能级A3：
电子俘获能级：
电子俘获能级南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系普勒纳和威廉斯的能级图普勒纳和威廉斯的能级图A1：
从价带俘获空穴：
从价带俘获空穴A2：
从导带俘获电子：
从导带俘获电子施主施主-受主模型受主模型导带导带价带价带辐射辐射A1A2南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系三、发光材料的表征及测量A.各种光谱各种光谱1）、了解各种光谱的特点及成因；
2）、了解光谱分析的原理和意义；
3）、了解分光镜的构造原理。
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系阅读思考题：
1、什么是光谱？
2、分光镜的构造？
3、什么叫发射光谱？
连续光谱和线状光谱的产生条件和形式？
4、什么叫吸收光谱？
它的产生条件和形式？
5、什么是光谱分析？
它利用什么原理？
它有什么优点？
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光分析法及其特点光分析法及其特点概念概念基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法立起来的分析方法南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系电磁辐射基本性质电磁辐射基本性质
（1）
（1）吸收物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低吸收物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；
能级跃迁到高能级；
（2）
（2）发射将吸收的能量以光的形式释放出；
发射将吸收的能量以光的形式释放出；
（3）（3）散射丁铎尔散射和分子散射；
散射丁铎尔散射和分子散射；
（4）（4）折射折射是光在两种介质中的传播速度不同；
折射折射是光在两种介质中的传播速度不同；
（5）（5）反射反射（6）（6）干涉干涉现象；
干涉干涉现象；
（7）（7）衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
（8）（8）偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系三个基本三个基本过程：
过程：
（1）能源提供能量）能源提供能量
（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）产生信号）产生信号基本特点基本特点（11）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（22）选择性测量，不涉及混合物分离）选择性测量，不涉及混合物分离（33）涉及大量光学元件）涉及大量光学元件南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系ASL1PL2BMNL3分光镜的构造原理：
分光镜的构造原理：
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光分析法光分析法光分析法光分析法光谱分析法光谱分析法光谱分析法光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法原子光谱分析法原子光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法分子光谱分析法分子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光光光光谱谱折折射射法法圆圆二二色色性性法法X射射线线衍衍射射法法干干涉涉法法旋旋光光法法紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱法法南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光谱分析法光谱分析法吸收光谱法吸收光谱法发射光谱法发射光谱法原子光谱法原子光谱法分子光谱法分子光谱法原原子子发发射射原原子子吸吸收收原原子子荧荧光光X射射线线荧荧光光原原子子吸吸收收紫紫外外可可见见红红外外可可见见核核磁磁共共振振紫紫外外可可见见红红外外可可见见分分子子荧荧光光分分子子磷磷光光核核磁磁共共振振化化学学发发光光原原子子发发射射原原子子荧荧光光分分子子荧荧光光分分子子磷磷光光X射射线线荧荧光光化化学学发发光光南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系各种光分析法简介各种光分析法简介1.原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法2.原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法而进行的定量分析方法南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系3.原子荧光分析法原子荧光分析法气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法定荧光强度进行定量分析的方法4.分子荧光分析法分子荧光分析法某些物质被紫外光照射激发后，在回到基某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法通过测量荧光强度进行定量分析的方法南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系5.分子磷光分析法分子磷光分析法处于第一最低单重激发态分子以无辐射处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。
测定磷光强度进行定量分析的方态发出磷光。
测定磷光强度进行定量分析的方法法6.X射线荧光分析法射线荧光分析法原子受高能辐射，其内层电子发生能级原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征跃迁，发射出特征XX射线（射线（XX射线荧光），测射线荧光），测定其强度可进行定量分析定其强度可进行定量分析南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系7.化学发光分析法化学发光分析法利用化学反应提供能量，使待测分子被利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，依据激发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法量分析的方法8.紫外吸收光谱分析法紫外吸收光谱分析法利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系9.红外吸收光谱分析法红外吸收光谱分析法利用分子中基团吸收红外光产生的振利用分子中基团吸收红外光产生的振动动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法分析的方法10.核磁共振波普分析法核磁共振波普分析法在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析行有机化合物结构分析南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系11.顺磁共振波谱分析法顺磁共振波谱分析法在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析谱可进行结构分析12.旋光法旋光法溶液的旋光性与分子的非对称结构有溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量含量南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系13.衍射法衍射法X射线衍射：
研究晶体结构，不同晶体具有不射线衍射：
研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图电子衍射：
电子衍射是透射电子显微镜同衍射图电子衍射：
电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质的内部组织结构的基础，研究物质的内部组织结构南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光谱分析：
1、光谱：
按一定次序排列的彩色光带。
2、光谱分析：
由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。
这种方法叫做光谱分析。
3、光谱分析的的原理：
利用发射光谱和吸收光谱。
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系三种光分析法测量过程示意图三种光分析法测量过程示意图南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系4、光谱分析的优点：
非常灵敏而且迅速。
5、光谱分析的应用：
发现新元素和研究天体的化学组成。
南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光谱发射光谱发射光谱定义：
由发光体直接产生的光谱定义：
由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：
产生条件：
炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压高压气体气体发光形成的发光形成的光谱的形式：
光谱的形式：
连续连续分布，一切波长的分布，一切波长的光都有光都有线状光谱线状光谱（原子光谱）（原子光谱）产生条件：
稀薄气体发光稀薄气体发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：
一些光谱形式：
一些不连续的明线不连续的明线组成，组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）光谱）南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系光谱吸收光谱吸收光谱定义：
连续光谱中某些波长的光被物质定义：
连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱吸收后产生的光谱产生条件：
炽热的白光通过温度较白炽热的白光通过温度较白光低光低的气体后，再的气体后，再色散色散形成的形成的光谱形式：
用分光镜观察时，见到连续光谱形式：
用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现光谱背景上出现一些暗线一些暗线（与（与特征谱线特征谱线相对应）相对应）南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系练习：
1、下列物质能产生线状谱的是：
（）A、炽热的钢水B、炽热的高压气体C、发光的白炽灯D、试电笔内氖管D南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系2、下列产生吸收光谱的是：
（）A、霓红灯发光产生的光谱B、蜡烛火焰C、高压水银灯发光产生的光谱D、白光通过温度较低的钠蒸气D南京航空航天大学应用物理系南京航空航天大学应用物理系3、关于光谱的下列说法中正确的是：
（）A、连续光谱和线状光谱都是发射光谱B、线状光谱的谱线含有原子的特征谱线C、固体、液体和气体的发射光谱是连续光谱，只有金属蒸气的发射光谱是线状光谱D、在吸收光谱中，低温气体原子吸收的光恰好就是这种气体原子在高
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