应用薄膜干涉原理进行光谱分析.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/10/29,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/10/29,#,应用薄膜干涉原理进行光谱分析,1,PART1:,薄膜干涉原理及相关应用,PART2:,光谱分析简介及光谱分析的基本方法,PART3:,应用薄膜干涉进行光谱分析,2,由薄膜产生的干涉称为薄膜干涉。,薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层。,入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。,若光源为扩展光源（面光源），则只能在两相干光束的特定重叠区才能观察到干涉，故属定域干涉。对两表面互相平行的平面薄膜，干涉条纹定域在无穷远，通常借助于会聚透镜在其像方焦面内观察；对楔形薄膜，干涉条纹定域在薄膜附近。,薄膜干涉简介,3,等倾与等厚干涉,等厚干涉与等倾干涉虽说都是薄膜干涉，但却有所不同。等厚干涉条纹是由同一方向的入射光在厚度不均匀的薄膜上产生的干涉条纹；,等倾干涉条纹则是扩展光源上的各个发光点沿各个方向入射在均匀厚度的薄膜上产生的条纹。,4,等倾干涉,在等倾干涉的情况下,薄膜是均匀,的，光线以倾角i入射，上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起，形成干涉。,由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹。,双光束干涉,相长干涉：,相消干涉：,可以通过控制薄膜厚度来控制两个出射光线的光程差实现相长或相消干涉。,应用：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变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹。薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉。（牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉。）,牛顿环,楔形平板干涉,6,简介：,电磁辐射与物质相互作用引起光的吸收、反射和散射，通过研究这些现象的规律从而进行物质的分析，称为光谱分析。,主要的光谱分析方法有：原子发射光谱法，原子吸收光谱法，,紫外可见吸收光谱法,和红外光谱法。,光谱分析,7,由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量。其优点是灵敏，迅速。历史上曾通过光谱分析发现了许多新元素，如铷，铯，氦等。根据分析原理光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析二种。,光谱分析的原理,8,原子发射光谱法：,利用被激发原子发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较，识别物质中含有何种物质的分析方法。用电弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受激发后发射出紫外和可见区域的辐射。某种元素原子只能产生某些波长的谱线，根据光谱图中是否出现某些特征谱线，可判断是否存在某种元素。根据特征谱线的强度，可测定某种元素的含量。一次检验可把被检物质中的元素全部在图谱上显现出来，再与标准图谱比较。可测量元素种类有七十多种。灵敏度髙，选择性好，分析速度快。在司法鉴定中，主要用于泥土、油漆、粉尘类物质及其他物质中微量金属元素成份的定性分析。,原子吸收光谱法：,又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。,紫外可见吸收光谱法：,利用某些物质的分子吸收10800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好等特点。,红外光谱法,：,又称“红外分光光度分析法”，是分子吸收光谱的一种。根据不同物质会有选择性的吸收红外光区的电磁辐射来进行结构分析；对各种吸收红外光的化合物的定量和定性分析的一种方法。物质是由不断振动的状态的原子构成，这些原子振动频率与红外光的振动频率相当。用红外光照射有机物时，分子吸收红外光会发生振动能级跃迁，不同的化学键或官能团吸收频率不同，每个有机物分子只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱，所得到的吸收光谱通常称为红外吸收光谱，简称红外光谱“IR”，。对红外光谱进行分析，可对物质进行定性分析。各个物质的含量也将反映在红外吸收光谱上，可根据峰位置、吸收强度进行定量分析。,9,薄膜干涉测量光学参数,一、通过测量得到,d:,薄膜厚度,通过查找资料得到,R,：光谱反射率,光谱反射率：光谱反射率是指地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。即地物对不同波长的电磁波会产生选择性反射。因此，地物的反射率通常指的是光谱反射率。,光线入射在平行的透明薄板上时，在薄板内将产生多次反射，在一些波长处会出现相长或相消干涉。如果进行透射光谱测量，就会得到一系列条纹（薄膜干涉），由此可较准确地求得折射率。,如果薄膜中存在吸收，条纹的衬度就会降低或消失，此时光谱的透射率表示为,10,薄膜干涉测量光学参数,二、光垂直入射时，反射波和入射波的振幅比是,由上式可得：,经过推导，得到折射率,n,和消光系数,k,的表达式,11,薄膜干涉测量光学参数,三、相移,通过查找资料，得到相移的表达式：,上式表明，原则上在整个频率范围内进行光谱反射率的单独测量，能确定任何频率的相位角。,实验上在有限波段测得的光谱反射率数据的基础上进行适当的外推，然后利用上式，由计算机进行数值积分，可得到,（）。,12,Q&A,13,