應(yīng)用薄膜干涉原理進(jìn)行光譜分析ppt課件
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應(yīng)用薄膜干涉原理進(jìn)行光譜分析,1,?PART1:薄膜干涉原理及相關(guān)應(yīng)用 ?PART2:光譜分析簡(jiǎn)介及光譜分析的基本方法 ?PART3:應(yīng)用薄膜干涉進(jìn)行光譜分析,2,由薄膜產(chǎn)生的干涉稱(chēng)為薄膜干涉。 薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所夾的氣體薄層。 入射光經(jīng)薄膜上表面反射后得第一束光,折射光經(jīng)薄膜下表面反射,又經(jīng)上表面折射后得第二束光,這兩束光在薄膜的同側(cè),由同一入射振動(dòng)分出,是相干光,屬分振幅干涉。 若光源為擴(kuò)展光源(面光源),則只能在兩相干光束的特定重疊區(qū)才能觀察到干涉,故屬定域干涉。對(duì)兩表面互相平行的平面薄膜,干涉條紋定域在無(wú)窮遠(yuǎn),通常借助于會(huì)聚透鏡在其像方焦面內(nèi)觀察;對(duì)楔形薄膜,干涉條紋定域在薄膜附近。,薄膜干涉簡(jiǎn)介,3,等傾與等厚干涉,等厚干涉與等傾干涉雖說(shuō)都是薄膜干涉,但卻有所不同。等厚干涉條紋是由同一方向的入射光在厚度不均勻的薄膜上產(chǎn)生的干涉條紋; 等傾干涉條紋則是擴(kuò)展光源上的各個(gè)發(fā)光點(diǎn)沿各個(gè)方向入射在均勻厚度的薄膜上產(chǎn)生的條紋。,4,等傾干涉,在等傾干涉的情況下薄膜是均勻的,光線以?xún)A角i入射,上下兩條反射光線經(jīng)過(guò)透鏡作用匯聚一起,形成干涉。 由于入射角相同的光經(jīng)薄膜兩表面反射形成的反射光在相遇點(diǎn)有相同的光程差,也就是說(shuō),凡入射角相同的就形成同一條紋。,雙光束干涉,相長(zhǎng)干涉: 相消干涉:,可以通過(guò)控制薄膜厚度來(lái)控制兩個(gè)出射光線的光程差實(shí)現(xiàn)相長(zhǎng)或相消干涉。 應(yīng)用:增透膜、增反膜。,5,等厚干涉,等厚干涉是由平行光入射到厚度變化均勻、折射率均勻的薄膜上、下表面而形成的干涉條紋。薄膜厚度相同的地方形成同條干涉條紋,故稱(chēng)等厚干涉。(牛頓環(huán)和楔形平板干涉都屬等厚干涉。),牛頓環(huán),楔形平板干涉,6,簡(jiǎn)介: 電磁輻射與物質(zhì)相互作用引起光的吸收、反射和散射,通過(guò)研究這些現(xiàn)象的規(guī)律從而進(jìn)行物質(zhì)的分析,稱(chēng)為光譜分析。 主要的光譜分析方法有:原子發(fā)射光譜法,原子吸收光譜法,紫外可見(jiàn)吸收光譜法和紅外光譜法。,光譜分析,7,由于每種原子都有自己的特征譜線,因此可以根據(jù)物質(zhì)的光譜來(lái)鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對(duì)含量。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏,迅速。歷史上曾通過(guò)光譜分析發(fā)現(xiàn)了許多新元素,如銣,銫,氦等。根據(jù)分析原理光譜分析可分為發(fā)射光譜分析與吸收光譜分析二種。,光譜分析的原理,8,原子發(fā)射光譜法: 利用被激發(fā)原子發(fā)出的輻射線形成的光譜與標(biāo)準(zhǔn)光譜比較,識(shí)別物質(zhì)中含有何種物質(zhì)的分析方法。用電弧、火花等為激發(fā)源,使氣態(tài)原子或離子受激發(fā)后發(fā)射出紫外和可見(jiàn)區(qū)域的輻射。某種元素原子只能產(chǎn)生某些波長(zhǎng)的譜線,根據(jù)光譜圖中是否出現(xiàn)某些特征譜線,可判斷是否存在某種元素。根據(jù)特征譜線的強(qiáng)度,可測(cè)定某種元素的含量。一次檢驗(yàn)可把被檢物質(zhì)中的元素全部在圖譜上顯現(xiàn)出來(lái),再與標(biāo)準(zhǔn)圖譜比較。可測(cè)量元素種類(lèi)有七十多種。靈敏度髙,選擇性好,分析速度快。在司法鑒定中,主要用于泥土、油漆、粉塵類(lèi)物質(zhì)及其他物質(zhì)中微量金屬元素成份的定性分析。 原子吸收光譜法: 又稱(chēng)原子分光光度法,是基于待測(cè)元素的基態(tài)原子蒸汽對(duì)其特征譜線的吸收,由特征譜線的特征性和譜線被減弱的程度對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行定性定量分析的一種儀器分析的方法。 紫外可見(jiàn)吸收光譜法: 利用某些物質(zhì)的分子吸收10~800nm光譜區(qū)的輻射來(lái)進(jìn)行分析測(cè)定的方法,這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)間的躍遷,廣泛用于有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。該方法具有靈敏度高、準(zhǔn)確度好、選擇性?xún)?yōu)操作簡(jiǎn)便、分析速度好等特點(diǎn)。 紅外光譜法: 又稱(chēng)“紅外分光光度分析法”,是分子吸收光譜的一種。根據(jù)不同物質(zhì)會(huì)有選擇性的吸收紅外光區(qū)的電磁輻射來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析;對(duì)各種吸收紅外光的化合物的定量和定性分析的一種方法。物質(zhì)是由不斷振動(dòng)的狀態(tài)的原子構(gòu)成,這些原子振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)。用紅外光照射有機(jī)物時(shí),分子吸收紅外光會(huì)發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷,不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同,每個(gè)有機(jī)物分子只吸收與其分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相一致的紅外光譜,所得到的吸收光譜通常稱(chēng)為紅外吸收光譜,簡(jiǎn)稱(chēng)紅外光譜“IR”,。對(duì)紅外光譜進(jìn)行分析,可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析。各個(gè)物質(zhì)的含量也將反映在紅外吸收光譜上,可根據(jù)峰位置、吸收強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。,9,薄膜干涉測(cè)量光學(xué)參數(shù),一、通過(guò)測(cè)量得到d:薄膜厚度 通過(guò)查找資料得到R:光譜反射率 光譜反射率:光譜反射率是指地物在某波段的反射通量與該波段的入射通量之比。即地物對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波會(huì)產(chǎn)生選擇性反射。因此,地物的反射率通常指的是光譜反射率。 光線入射在平行的透明薄板上時(shí),在薄板內(nèi)將產(chǎn)生多次反射,在一些波長(zhǎng)處會(huì)出現(xiàn)相長(zhǎng)或相消干涉。如果進(jìn)行透射光譜測(cè)量,就會(huì)得到一系列條紋(薄膜干涉),由此可較準(zhǔn)確地求得折射率。 如果薄膜中存在吸收,條紋的襯度就會(huì)降低或消失,此時(shí)光譜的透射率表示為,10,薄膜干涉測(cè)量光學(xué)參數(shù),二、光垂直入射時(shí),反射波和入射波的振幅比是 由上式可得: 經(jīng)過(guò)推導(dǎo),得到折射率n和消光系數(shù)k的表達(dá)式,11,薄膜干涉測(cè)量光學(xué)參數(shù),三、相移θ 通過(guò)查找資料,得到相移的表達(dá)式: 上式表明,原則上在整個(gè)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行光譜反射率的單獨(dú)測(cè)量,能確定任何頻率的相位角。 實(shí)驗(yàn)上在有限波段測(cè)得的光譜反射率數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐馔?,然后利用上式,由?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值積分,可得到θ(ω)。,12,Q&A,13,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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