原子光谱宽度与原子寿命

原子光谱宽度与原子寿命

原子光谱宽度与原子寿命之间存在一定的关系。

原子光谱宽度是指原子中能级之间的能量差产生的谱线的宽度。而原子寿命是指原子中一个特定能级的激发态能级维持时间的长短。

根据不确定性原理，能级之间的能量差越小，精确测量能量差的误差就越大，于是对应的谱线宽度也会增大。相反，能级之间的能量差越大，精确测量能量差的误差就越小，谱线宽度也会减小。

原子寿命和光谱宽度之间也存在一定的关系。原子寿命长的激发态能级对应的谱线宽度通常较窄，而原子寿命短的激发态能级对应的谱线宽度通常较宽。这是因为，原子寿命长的激发态能级在激发态能级之间的跃迁过程中相对稳定，能级之间的能量差较小，谱线宽度较窄。相反，原子寿命短的激发态能级在激发态能级之间的跃迁过程中比较不稳定，能级之间的能量差较大，谱线宽度较宽。

总的来说，原子光谱宽度与原子寿命之间存在一定的关系，但并非一定成正比或反比关系，而是受到原子的能级结构和跃迁过程等因素的综合影响。

光谱学课程总结

《光谱学与光谱技术》课程总结 第一章 氢原子光谱的基础 1. 氢原子的旧量子理论是由玻尔创立的，玻尔并成功地解释了氢原子光谱。 2. 在光谱学中波数定义为波长的倒数，即 。 3光谱图强度曲线中横坐标可用波长表示，也可用波数表示，还可用频率表示。 4. 当原子被激发到电离限之下时其光谱线为分立谱；当原子被激发到接近或高 于电离限的位置时其光谱线为连续谱。原子光谱是原子的结构的体现。 5. 针对H 原子的Pfund 系光谱, 22115R n ν??=- ??? H ， R H =109677.6cm -1 为已知常数。请计算该线系的最长波长和最短波长。 221115R n νλ??==- ???H n =6, 22115R n ??- ??? H 最小，λ最大 n →∞，221115R n νλ??= =- ???H 最大，λ最短 6. 激光作为光谱学研究的光源有优势 （1）单色性好：普通光源发射的光包含各种不相同的频率，含有多种颜色；而激光发射的光频宽极窄, 是最好的单色光源。 （2）相干性好：由于激光是受激辐射的光放大，具有很好的相干性；而普通光 源的光由自发辐射产生是非相干光。 （3）方向性好:激光束的发散角很小,几乎是一平行的光线，便于调整光路；而普 通光源发出的光是发散的，不便于调整光路。 （4）高亮度:激光的亮度可比普通光源高出1012-1019倍，便于做各种实验。 7. 使H 原子解除简并的两种效应及其异同。 部分解除简并是由相对论（速度）效应和LS 耦合（自旋与轨道作用）作用共同 导致的，要想完全解除简并, 则需加磁场（与原子磁矩相互作用产生附加能导致 1λ

能级跃迁对原子光谱的影响

能级跃迁对原子光谱的影响 原子光谱是研究原子结构和性质的重要手段之一。通过观察原子在吸收或发射 光线时的特定波长和能量，可以揭示原子内部的能级结构和电子跃迁过程。能级跃迁是原子光谱形成的基础，它对原子光谱的特性产生着重要的影响。 首先，能级跃迁决定了原子光谱的频率和波长。原子的能级结构是离散的，电 子在不同能级之间跃迁时，会吸收或发射特定频率的光线。这些频率对应着特定的波长，从紫外到可见再到红外，形成了原子光谱的不同区域。因此，能级跃迁直接决定了原子光谱的频率和波长分布。 其次，能级跃迁还决定了原子光谱的强度和谱线形状。在能级跃迁过程中，电 子的跃迁概率与能级之间的距离以及电子在能级上的分布有关。如果能级之间的距离较大，电子跃迁的概率较小，光谱线的强度也相对较弱。而如果能级之间的距离较小，电子跃迁的概率较大，光谱线的强度相对较强。此外，电子在能级上的分布也会影响光谱线的形状。如果能级上的电子分布均匀，光谱线会呈现出较为均匀的线形。而如果能级上的电子分布不均匀，光谱线会呈现出复杂的线形，如多重峰和肩峰等。 能级跃迁还对原子光谱的谱线宽度产生影响。原子光谱的谱线宽度反映了能级 跃迁的不确定性和能级的寿命。根据能级跃迁的选择定则和量子力学理论，电子在能级之间的跃迁需要满足一定的条件。这些条件包括角动量守恒、能量守恒和自旋守恒等。当这些条件不完全满足时，电子跃迁的概率会降低，从而导致谱线的增宽。此外，能级的寿命也会影响谱线的宽度。能级的寿命越长，电子在能级上停留的时间越长，谱线的宽度就越窄。反之，能级的寿命越短，电子在能级上停留的时间越短，谱线的宽度就越宽。 最后，能级跃迁还与原子光谱的发展和应用密切相关。通过研究原子光谱，科 学家们不仅可以揭示原子的内部结构和性质，还可以利用原子光谱来进行元素分析和物质识别。基于能级跃迁的原理，科学家们发展了许多原子光谱技术，如原子吸

原子吸收光谱

原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，即原子吸收分光光度法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。此法是20世纪50年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法，它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。 中文名 原子吸收光谱 外文名 Atomic Absorption Spectroscopy 简称 AAS 应用领域 地质、冶金、机械、化工 别称 原子吸收分光光度分析 检测器 光电倍增管 基本原理 原子吸收光谱原理图 每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比：式中K为常数；C为试样浓度；I0v为原始光源强度;Iv为吸收后特征谱线的强度。按上式可从所测未知试样的吸光度，对照着已知浓度的标准系列曲线进行定量分析。

由于原子能级是量子化的，因此，在所有的情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。基本定义 （Atomic Absorption Spectrometry,AAS）又称原子吸收分光 原子吸收分光光度计基本构造示意图 光度分析。 原子吸收光谱分析是基于试样蒸气相中被测元素的基态原子对由 光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一定范围内与蒸气相中被测元素的基态原子浓度成正比，以此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。 谱线轮廓 编辑 原子吸收光谱线并不是严格几何意义上的线，而是占据着有限的相当窄的频率或波长范围，即有一定的宽度。原子吸收光谱的轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半宽度来表征。中心波长由原子能级决定。半宽度是指在中心波长的地方，极大吸收系数一半处，吸收光谱线轮廓上两点之间的频率差或波长差。半宽度受到很多实验因素的影响。影响原子吸收谱线轮廓的两个主要因素： 原子吸收光谱曲线 1、多普勒变宽。多普勒宽度是由于原子热运动引起的。从物理学中已知，从一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观测者，则在观测者看来，其频率较静止原子所发的光的频率低；反之，如原子向着观测者运动，则其频率较静止原子发出的光的频率为高，这就是多普勒效应。原子吸收分析中，对于火焰和石墨炉原子吸收池，气态原子处于无序热运动中，相对于检测器而言，各发光原子有着不同的运动分量，即使每个原子发出的光是频率相同的单色光，但检测器所接受的光则是频率略有不同的光，于是引起谱线的变宽。 2、碰撞变宽。当原子吸收区的原子浓度足够高时，碰撞变宽是不可忽略的。因为基态原子是稳定的，其寿命可视为无限长，因此对原

(完整word版)原子吸收光谱法习题及答案

原子吸收分光光度法 1．试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？ 答：相同点：二者都为吸收光谱，吸收有选择性，主要测量溶液，定量公式：A=kc，仪器结构具有相似性． 不同点：原子吸收光谱法紫外――可见分光光度法 (1) 原子吸收分子吸收 (2) 线性光源连续光源 (3) 吸收线窄，光栅作色散元件吸收带宽，光栅或棱镜作色散元件 (4) 需要原子化装置(吸收池不同)无 (5) 背景常有影响，光源应调制 (6) 定量分析定性分析、定量分析 (7) 干扰较多，检出限较低干扰较少，检出限较低 2．试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？ 答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析． 不同点：原子发射光谱法原子吸收光谱法原子荧光光谱法 (1)原理发射原子线和离子线基态原子的吸收自由原子(光致发光) 发射光谱吸收光谱发射光谱 (2)测量信号发射谱线强度吸光度荧光强度 (3)定量公式lgR=lgA + blgc A=kc I f=kc (4)光源作用不同使样品蒸发和激发线光源产生锐线连续光源或线光源 (5)入射光路和检测光路直线直线直角 (6)谱线数目可用原子线和原子线(少)原子线(少) 离子线(谱线多) (7)分析对象多元素同时测定单元素单元素、多元素 (8)应用可用作定性分析定量分析定量分析 (9)激发方式光源有原子化装置有原子化装置 (10)色散系统棱镜或光栅光栅可不需要色散装置 (但有滤光装置) (11)干扰受温度影响严重温度影响较小受散射影响严重 (12)灵敏度高中高 (13)精密度稍差适中适中 3．已知钠蒸气的总压力（原子＋离子）为1.013 l0-3Pa，火焰温度为2 500K时，电离平

原子发射光谱

原子发射光谱概述 原子发射光谱法，是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法。 原子发射光谱法是光学分析法中产生与发展最早的一种。在近代各种材料的定性、定量分析中，原子发射光谱法发挥了重要作用。特别是新型光源的研制与电子技术的不断更新和应用，使原子发射光谱分析获得了新的发展，成为仪器分析 中最重要的方法之一。 （1）原子发射光谱分析的优点： ①具有多元素同时检测能力。可同时测定一个样品中的多种元素。 ②分析速度快。若利用光电直读光谱仪，可在几分钟内同时对几十种元素进行定量分析。分析试样不经化学处理，固体、液体样品都可直接测定(电弧火花法）。 ③检出限低。 一般光源可达10～0.1mg/mL， 绝对值可达1～0.01mg。 电感耦合高频等离子体原子发射光谱（ICP-AES）检出限可达ng/mL级。 ④准确度较高。一般光源相对误差约为5％~10％，ICP-AES相对误差可达l％以下。 ⑤试样消耗少。 ⑥ ICP光源校准曲线线性范围宽可达4～6个数量级。 （2）原子发射光谱分析的缺点：高含量分析的准确度较差；常见的非金属元素如氧、硫、氮、卤素等谱线在远紫外区．一般的光谱仪尚无法检测；还有一些非金属元素，如P、Se、Te等，由于其激发电位高，灵敏度较低。 原子发射光谱的产生 通常情况下，原子处于基态，在激发光作用下，原子获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能级状态即激发态。处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于10-8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。 谱线波长与能量的关系如下： λ= h c/（E2 — E1） 式中E2、E1分别为高能级与低能级的能量， λ为波长，h为Planck常数，c为光速。处于高能级的电子经过几个中间能级跃迁回到原能级，可产生几种不同波长的光，在光谱中形成几条谱线。一种元素可以产生不同波长的谱线，它们组成该元素的原子光谱。 不同元素的电子结构不同，其原子光谱也不同，具有明显的特征。 由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同，据此可对样品进行定性分析； 而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。原子发射光谱法包括了三个主要的过程: 由光源提供能量使样品蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射；

下册2.4.9.10.13.14.15.16.18.19章《分析化学》武汉大学等编(第五版)作业参考答案

《仪器分析》作业参考答案 第2章 光谱分析法导论 2-1 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？ 参考答案： （1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱； （2）试样引入系统 （3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带； （4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化输出的信号； （5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。 2-2 单色器由几部分组成，它们的作用分别是什么？ 参考答案： （1）入射狭缝—限制杂散光进入； （2）准直装置—使光束成平行光线传播，常采用透镜或反射镜； （3）色散装置—将复合光分解为单色光； （4）聚焦透镜或凹面反射镜—使单色光在单色器的出口曲面上成像； （5）出射狭缝—将额定波长范围的光射出单色器。 2-5 对下列单位进行换算： （1）150pm Z 射线的波数（cm － 1） （2）Li 的670.7nm 谱线的频率（Hz ） （3）3300 cm － 1波数对应的波长（nm ） （4）Na 的588.995nm 谱线相应的能量（eV ） 参考答案： （1）1 7110 1067.610 15011 ---⨯=⨯= = cm cm λ σ （2）)(1047.4)(10 7.670100.314 7 10Hz Hz c ⨯=⨯⨯==-λν （3）)(3030)(1003.3)(3300 1 1 4nm cm cm =⨯== = -ν λ （4）)(1.2)(10 602.110995.588100.310625.619 98 34eV eV c h E =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---λ 2-6 下列种类型跃迁所涉及的能量（eV ）范围各是多少？ （1）原子内层电子跃迁； （4）分子振动能级跃迁； （2）原子外层电子跃迁； （5）分子转动能级跃迁； （3）分子的电子跃迁 参考答案 跃迁类型 波长范围 能量范围/eV 原子内层电子跃迁 10－ 1 ～ 10nm 1.26×106 ～1.2×102 原子外层电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子的电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子振动能级跃迁 0.75 ～ 50μm 1.7～0.02 分子转动能级跃迁 50 ～ 1000μm 2×10－2～4×10－ 7

光分析习题解答

第二章 光学分析法导论 3、 计算：（1）670.7 nm 锂线的频率；（2）3300 cm -1谱线的波长；（3）钠588.99 nm 共振线的激发电 位。 解：（1）1141 101047.47.670100.3--⨯=⋅⨯==s nm s cm c v λ （2）nm cm 303033001 1 1 == = -σ λ （3）J eV nm s cm s eV c h E 19-110151077.33107.299.588) 100.3()10136.4(⨯==⋅⨯⨯⋅⨯=⋅=--λ 第三章 紫外－可见吸收光谱法 1、已知丙酮的正己烷溶液的两个吸收峰 138nm 和279nm 分别属于л→л*跃迁和n→л*跃迁，试计算л、n 、 л*轨道间的能量差，并分别以电子伏特（ev ），焦耳（J ）表示。 解：对于л→л*跃迁，λ1＝138nm ＝1.38×10－ 7m 则ν＝νC ＝C/λ1=3×108/1.38×10－ 7=2.17×1015s -1 则E=hv=6.62×10-34×2.17×1015=1.44×10-18J E=hv=4.136×10 －15 ×2.17×1015＝8.98ev 对于n→л*跃迁，λ2＝279nm ＝2.79×10－ 7m 则ν＝νC ＝C/λ1=3×108/2.79×10－ 7=1.08×1015s -1 则E=hv=6.62×10-34×1.08×1015=7.12×10-19J E=hv=4.136×10 －15 ×1.08×1015＝4.47ev 答：л→л*跃迁的能量差为1.44×10-18J ，合8.98ev ；n→л*跃迁的能量差为7.12×10-19J ，合4.47ev 。 2、何谓生色团及助色团？试举例说明。 生色团（Chromophore ）：分子中能吸收紫外或可见光的结构单元。生色团是指含有π键的不饱和基团。如--C=C--，苯等 助色团（Auxochrome ）：它们本身不能吸收紫外或可见光，但是当它们与生色团相连时能使化合物的λmax 向长波方向位移（红移）并增强其强度的官能团（氧、氮、卤素、硫等）。这些基团中都含有孤对电子。如-NH 2，-OH ，-SR ，-Cl 、-Br 、-I 等。 3、作为苯环的取代基，－NH 3＋ 不具有助色作用，－NH 2却具有助色作用；－OH 的助色作用明显小于 －O － 。试说明原因。 答：助色团中至少要有一对非键电子n ，这样才能与苯环上的л电子相互作用产生助色作用，由于 －NH 2中有一对非键n 电子，因此有助色作用，而形成－NH 3＋ 基团时，非键n 电子消失了，则助色作用也就随之消失了。 由于氧负离子O － 中的非键n 电子比羟基中的氧原子多了一对，因此其助色作用更为显著。 8、比较双波长分光光度计与双光束分光光度计有什么不同？

原子吸收答案

原子吸收答案 1. 引起原子谱线变宽的因素有哪些？对原子吸收光谱分析有什么影响？ 自然变宽：无外界因素影响时由于激发态原子有限寿命而使谱线具有的宽度。 (1) 多普勒变宽：又称热变宽，是由于原子无规则的热运动而导致的谱线变宽。 (2) 碰撞变宽(压力变宽），原子之间相互碰撞而引起的变宽称为碰撞变宽。由于压力增大后这种变宽增大，也称为压力变宽。分为洛伦兹（Lorentz）变宽和赫尔兹马（Holtsmark ) 变宽。 （3）场致变宽（电场致宽、磁场致宽）：在外界电场或磁场的作用下，引起原子核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。由于磁场作用引起谱线变宽，称为Zeeman (塞曼)变宽。 (4) 自吸变宽：谱线自吸引起的变宽称为自吸变宽。 在分析测试工作中，谱线的变宽往往会导致原子吸收分析的灵敏度下降。2.什么是积分吸收和峰值吸收？在原子吸收光谱分析中，什么情况下可以用峰值吸收代替积分吸收？ 积分吸收：吸收线轮廓内的总面积即吸收系数对频率的积分。(在原子吸收光谱分析中，把测量气态基态原子吸收共振线的总能量称为积分吸收测量法) 峰值吸收：测量吸收线的峰值的吸收。 以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件： ①锐线光源辐射的发射线与原子吸收线的中心频率υ 0(或波长λ )完全一致； ②锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度的1/5~l/10。 3.简述原子吸收光谱仪的主要组成部件及其作用。 仪器主要由五部分组成。 锐线光源（空心阴极灯，发射谱线宽度很窄的元素共振线） 原子化器（将试样蒸发并使待测定元素转化为基态原子蒸气） 分光系统（使锐线光源辐射的共振发射线能正确地通过或聚焦于原子化区，并把透过光聚焦于单色器的入射狭缝。并且待测元素的吸收线与邻近谱线分开） 检测系统（的作用是将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、数据处理后显示结果）

仪器分析作业2022

仪器分析作业2022 光分析导论 1、原子光谱与分子光谱，吸收光谱与发射光谱有何不同？ 答：原子光谱是气态原子发生能级跃迁时，能发射或吸收一定频率 （波长）的电磁辐射，经过光谱仪得到的一条条分立的线状光谱。分子光 谱则是由于处于气态或溶液中的分子发生能级跃迁时所发射或吸收的一定 频率范围的电磁辐射组成的带状光谱。两者的发生对象跟光谱形状不一样，原子光谱是气态原子跃迁产生线状光谱，而分子光谱是气态或溶液中分子 跃迁产生带状光谱。 吸收光谱和发射光谱产生光谱的方式不同。吸收光谱是物质受到光辐 射作用时，物质中的分子或原子以及强磁场中的自旋原子核吸收了特定的 光子之后，由基态被激发跃迁到激发态所记录的吸收的光辐射。发射光谱 则是由于吸收光谱能处于高能态的分子或原子，其寿命很短，当它们回到 基态或较低能态时，有时以热的形式释放所吸收的能量，由于这种热量很小，一般不易察觉，有时重新以光辐射形式释放出来获得光谱。 2、什么是复合光和单色光，光谱分析中如何获得单色光？ 答：物质发出的光，是包含多种频率成分的光，称为复合光。单色光 是只包含一种频率成分的光。基本上有两种手段： 一种是用激光光源直接产生单色光另一种是白光经过棱镜或者光栅分 光 3、为什么原子吸收是线状的，而分子吸收是带状的？

答：在分子中，电子态的能量比振动态的能量大50～100倍，而振动态的能量又比转动态的能量大50～100倍。因此在分子的电子态之间的跃迁中，总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成分子光谱。因此，分子光谱又叫做带状光谱。在原子中，当原子以某种方式从基态提升到较高的能态时，原子内部的能量增加了，这些多余的能量将被以光的形式发射出来，于是产生了原子的发射光谱，亦即原子光谱。因为这种原子能态的变化是非连续量子性的，所产生的光谱也由一些不连续的亮线所组成，所以原子光谱又被称作线状光谱。 原子发射 1、何谓元素的共振线、灵敏线、最后线、分析线？答：共振线：激发态与基态之间跃迁所产生的谱线。 灵敏线：一般是指一些强度较大的谱线。 最后线：是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后仍能观察到的光 谱线。它也是该元素的最灵敏线。 分析线：进行分析时所使用的谱线。 2、光谱定性分析的基本原理是什么？ 答：由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发作用下，可以产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析的基础。

原子的光谱分析与谱线的特征解析

原子的光谱分析与谱线的特征解析 光谱分析是一种重要的科学方法，通过对物质发射、吸收光的特性进行研究， 可以了解物质的组成、结构和性质。而原子的光谱分析则是光谱分析的重要分支之一，它通过研究原子在不同能级间的跃迁所产生的谱线，揭示了原子的内部结构和性质。 在原子的光谱分析中，谱线是一种重要的特征。谱线是由原子在不同能级间跃 迁时所产生的特定频率的光线。每个原子都有一组特定的能级，当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或发射特定频率的光线。这些特定频率的光线就构成了原子的光谱，也被称为谱线。 原子的谱线具有一些独特的特征，可以通过这些特征来解析原子的结构和性质。首先，谱线的位置可以反映原子的能级结构。不同元素的原子具有不同的能级结构，因此它们的谱线位置也不同。通过测量谱线的位置，我们可以确定原子的成分和组成。 其次，谱线的强度可以反映原子的跃迁概率。原子从一个能级跃迁到另一个能 级的概率取决于两个能级之间的能量差、原子的密度和温度等因素。因此，谱线的强度可以提供关于原子的跃迁概率和原子的状态信息。 此外，谱线的形状和宽度也包含了有关原子的信息。谱线的形状可以受到多种 因素的影响，例如原子的速度分布、相互作用和碰撞等。通过研究谱线的形状和宽度，我们可以了解原子的运动状态和相互作用方式。 除了这些基本特征外，原子的谱线还可以通过一些高级技术进行进一步的解析。例如，通过测量谱线的偏振性质，可以了解原子的自旋和轨道角动量等信息。通过测量谱线的时间延迟，可以研究原子的寿命和衰变过程。通过测量谱线的频率变化，可以研究原子与外界环境的相互作用。

总之，原子的光谱分析是一种重要的科学方法，通过研究原子的谱线特征，可以揭示原子的内部结构和性质。谱线的位置、强度、形状和宽度等特征都包含了有关原子的信息，通过对这些特征的解析，我们可以深入了解原子的性质和行为。随着科学技术的不断发展，原子的光谱分析将在更广泛的领域中发挥重要作用，推动科学研究和技术创新的进展。

仪器分析 知识点 补充后

仪器分析知识点 原子光谱属于线光谱分子光谱属于带光谱 连续光谱:在一定范围内。各种波长的光都有，连续不断，无明显的谱线和谱带的光谱 光谱仪器基本组成:光源,单色器（波长选择系统）,样品引入系统,检测器（光电转换器、电子读出、数据处理及记录)。 棱镜分光的特点 ① 对不同波长的光分辨率不同，对短波的光的色散能力大于对长波的光的色散 ② 棱镜色散的光谱为“非匀排光谱”。长波区密，短波区稀，因此不适合长波（远红外）和短波（远紫外)区的分光 ③玻璃棱镜不能用于紫外区;石英棱镜不能用于红外区;红外区一般用卤化物晶体制备) ④棱镜分辨率低，体积大 光栅公式（产生明条纹的条件） （n:光栅光谱级数)nλ = d(sinφ± sinθ）当入射光与衍射光在法线同侧时，取“+”;反之,取“—” 光栅的性能指标分辨率R：光栅的分辨率可以通过增加n 及N 达到。

光栅光谱特点：光栅光谱一般使用一级光谱，是利用光的衍射和干涉进行分光的 ①当入射光为复合光时，n=0的谱线即零级光谱是未经色散的白光②零级光谱有最大的光强,n越大,光强越弱；③当n、 和d固定时，如果入射光波长不同，产生光谱位置不同.光栅光谱是由短波到长波排列的光谱④不同级数的光谱间可能重叠⑤光栅光谱的排列在不同位置都是均匀的 常用光电检测器 （1）光子检测器（光电检测器）主要用于紫外、可见及近红外辐射的检测；即可以用于光学原子光谱、紫外—可见分子吸收光谱、分子荧光光谱等 （2）热检测器主要用于红外辐射的检测;即主要用于红外及拉曼光谱的检测—-———--—---———-——--—--—————-——------—-——--——---------—--—--——-—--—--————---——— 原子发射光谱法(AES)的定义：依据每一种元素的原子或离子在热激发下由高能态向低能态跃迁时发射的特征谱线进行定性或定量分析的光谱方法 AES属于原子光谱,为线光谱 AES是由非光能激发的发射光谱(热能激发） AES涉及的原子外层电子的跃迁,产生的是紫外－可见区的光谱,属于光学原子光谱AES是最古老的元素分析方法之一 AES的特点 优点 1、可实现多元素的同时定性或定量分析 2、分析速度快 3、选择性好 4、检出限低（10-3－10—4 g/mL） 5、准确度高、精密度好（RSD一般在5％左右，ICP—AES的RSD可达到1%以下；其精 密度与样品浓度有关） 6、试剂耗量少 7、线性范围宽 缺点 1、大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线，测定困难 2、对激发电位较高的元素如Se、Te等，测定准确度不高 3、只能分析元素的种类和含量，不能进行形态分析 4、在经典的摄谱法中，影响谱线强度的因素较多，尤其是试样组分的影响较为显著,所 以对内标元素要求较高。 5、摄谱法操作繁琐、费时 谱线强度的经验式 粒子在i（高能态）和j（低能态）两能级间跃迁，谱线强度（I ij）可表示为： 影响谱线强度的因素 统计权重跃迁概率激发能激发温度基态原子数目 AES中光源的作用:提供试样蒸发、解离、原子化、激发所需要的能量（同时在光源中发射出特征谱线）

原子光谱分析

原子光谱分析 §1概论 §1-1光学分析法及其分类 广义地说，光学分析法是基于物质和电磁波（包括从γ射线到无线电波的整个电磁波谱）的相互作用，即光学分析法是基于测量物质所发射或吸收的电磁波的波长和强度的分析方法。 所有的光学分析法可以分为两大类： 1.光谱法：测量的信号是物质内部能级跃迁所产生的发射、吸收或散射光谱的波长和强度。 2.非光谱法：基于当电磁波和物质相互作用时，电磁波只改变了方向和物理性质，如：折 射、反射、散射、干涉、衍射和偏振等现象。非光谱技术包括折射法、干涉法、旋光测定法，浊度法，X-射线衍射法等。 §1-2电磁波谱 实验证明，光是一种电磁波（或称电磁辐射），电磁波具有波动性和粒子性。 所有的电磁波在真空中的传播速度都等于3×1010cm/s，但在波长或频率上有差别，按照它们的波长或频率次序排列成谱，称为电磁波谱。 2.中间部分：包括紫外区、可见区和红外区，统称为光学光谱区。 3.长波部分：包括微波和射频，通常称为波谱。 §1-3光谱和光谱分析法的分类 电磁波和物质相互作用（即交换能量）的结果，可以产生发射、吸收和联合散射三种类型的光谱。 1.发射光谱 物质从能量较高的激发态M*过渡到能量较低的状态M，多余的能量以光的形式发射出来：M*→M+hν 通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。根据发射光谱所在的光谱区和激发方式的不同，发射光谱分析法有：

（1）γ射线光谱法 （2）荧光X射线光谱法 （3）原子发射光谱分析法 （4）原子荧光分析法 （5）分子荧光法 2.吸收光谱 入射的电磁波和物质中的电荷或磁矩相互作用，就产生吸收光谱。M+hν→M* 要产生吸收光谱，入电磁波的能量hν应该正好等于原子核、原子或分子的两个能级跃迁的能量差值，即hν=E2-E1 利用物质的特征吸收光谱进行分析的方法叫做吸收光谱分析法。根据所在的光谱区不同，吸收光谱分析法有： （1）穆氏堡尔光谱法 （2）紫外和可见分光光度法 （3）原子吸收光谱法 （4）红外分光光度法 （5）顺磁共振光谱法 （6）核磁共振光谱法 3.联合散射光谱：主要用于研究分子结构（和红外光谱相补充），也可对物质进行定量测 定。 §2原子发射光谱分析 §2-1原理 原子在外界能量作用下，即能发射其特征光谱。测量原子发射光谱强度来推断样品中待测元素含量的分析方法，就是原子发射光谱分析法。 §2-2激发光源 光源一般应该符合以下条件： 1.分析的绝对灵敏度高； 2.激发过程中，光源应有；良好的稳定性及再现性。 3.要求获得的光谱没有背景或背景小。 4.光源要有足够的亮度，曝光时间便可缩短，以加快分析速度。 §2-2-1常用的激发光源 目前常用的激发光源，按其特性分类可概括为： 1.热激发光源 （1）火焰：常用的火焰温度在2000-3000K左右，视火焰的组成而改变。用火焰作激发源的优点是设备简单，稳定性好，在测定谱线强度时可以读取瞬时强度，分 析速度快。但火焰温度低，只能激发有低激发能谱线的元素，因此能够分析的 元素有限，而且容易产生化学干扰和背景干扰（带状光谱）。 （2）电弧：无论是低压或常压下的自激放电，当电路中功率比较大，能提供较大电流时，称为电弧放电。电弧放电分为直流电弧和交流电弧两种。电弧放电有以 下特点：激发温度高，仅次于火花放电；蒸发能力强，检出限较低，因电极温 度高，电弧不易低熔点的金属和合金试样；由于稳定性较差，故分析精度差。 （3）火花放电：电极间部连续的气体放电叫火花放电，火花放电的电流是由周期性充电的电容供给。火花放电分为高压火花、控制火花、高频火花和低压火花四

原子光谱实验报告

原子光谱实验报告 原子光谱实验报告 引言： 原子光谱是研究原子结构和性质的重要实验方法之一。通过对原子的电子跃迁和辐射现象进行观察和分析，可以得到关于原子能级和光谱特征的信息。本实验旨在通过测量氢气的光谱线，探究原子光谱的基本原理和方法。 实验步骤： 1. 实验仪器与材料准备： 本实验使用的仪器包括：氢气放电管、光栅光谱仪、高压电源、电流表、电压表等。实验材料为氢气。 2. 实验操作： a. 将氢气放电管与高压电源连接，并调整电流和电压，使氢气放电管正常工作。 b. 将光栅光谱仪与氢气放电管连接，打开光栅光谱仪的光源和接收系统。 c. 调整光栅光谱仪的光栅角度，使其与氢气放电管的光线平行，并观察光栅光谱仪的光谱图像。 实验结果： 通过实验观察，我们得到了氢气的光谱图像。在光谱图像中，我们可以看到一系列明亮的谱线，这些谱线代表了氢气原子的电子跃迁过程。 讨论与分析： 1. 谱线的解释： 根据实验结果，我们可以将氢气的谱线分为几个系列，如巴耳末系列、帕邢

系列等。这些系列对应了不同的电子跃迁过程，每个谱线都代表了一个特定的能级差。 2. 能级结构的推测： 根据氢原子的能级结构理论，我们可以推测出氢气的能级结构。例如，巴耳末系列的谱线对应的是电子从第二能级跃迁到第一能级，而帕邢系列的谱线对应的是电子从第三能级跃迁到第一能级。 3. 能级差的计算： 根据谱线的波长，我们可以计算出不同能级之间的能级差。通过对能级差的分析，我们可以验证氢原子能级结构理论的准确性。 4. 光谱线的宽度： 在实验中，我们还可以观察到谱线的宽度。谱线的宽度反映了原子能级的寿命，宽度越窄，能级寿命越长。通过对谱线宽度的测量，我们可以研究原子的寿命和相应的能级跃迁过程。 结论： 通过本实验，我们成功地观察和分析了氢气的光谱线，并对原子光谱的基本原理和方法有了更深入的了解。通过测量谱线的波长和宽度，我们可以推测原子的能级结构和能级差，并验证相关理论的准确性。原子光谱实验为研究原子结构和性质提供了重要的实验手段。

原子吸收光谱AAS的原理与应用

原子吸收光谱AAS的原理与应用 1.原子吸收光谱分析定义 2.原子吸收光谱发展历史 1802年 Wollaston发现太阳光谱中存在很多暗线。 1804~1820解释了暗线是太阳周围大气对太阳光辐射产生了吸收。 1860年系统研究了碱金属及碱土金属光谱，证实了Na产生的光通过Na蒸汽时会引起Na谱线的吸收，认为任何物质能发射特定的波长的辐射 就能吸收该波长的辐射。 1939年报道了用原子吸收法测定空气中的汞。 1953年 Walsh建议使用原子吸收光谱分析法。 1955年 Walsh发表了著名论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》奠定了原子吸收光谱分析的理论基础。由于激光、电子学、计算机等技术 领域的发展，原子吸收光谱分析技术也日臻完善。 3.原子吸收光谱的原理与特点 3.1原理 3.1.1共振线和吸收线 共振发射线：电子从激发态跃迁到基态所产生的发射谱线。 共振吸收线：电子从基态跃迁到激发态所产生的吸收谱线。 特征谱线：各种元素的原子结构和和外电子排布不同，不同元素的原 子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸收

（或发射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所 以这种共振线是元素的特征谱线。 3.1.2吸收定律 透过光的强度与原子蒸汽的厚度的关系，服从朗伯定律 式中kν是基态原子对频率为ν的光的吸收系数。 3.1.3谱线轮廓及变宽的原因 1.谱线轮廓：原子群从基态跃迁至激发态所吸收的谱线（吸收线）并 不是绝对单色的几何线，而是具有一定的宽度。 Kν是光源辐射频率的函数，因此透射光的强度Iν随光的频率而变化。 最大吸收对应的频率V0称为峰值吸收频率或中心频率。峰值吸收处 的吸收系数K0称为最大吸收系数（或峰值吸收系数）。在峰值吸收一半 时（1/2K0），吸收线对应的频率范围称为谱线的半宽度。 表征吸收线的轮廓特征的值：中心频率和半宽度。 中心频率由原子的能级分布特征决定，而吸收线的半宽度除本身具有 的自然宽度外，还受多种因素的影响。 2.谱线变宽效应 （1）自然宽度（ΔνN）：在无外界影响下，谱线仍具有一定的宽度，这种变宽称为自然宽度。 ΔνN与原子发生能级间跃迁时激发态原子的有限寿命有关，是客观 存在的。谱线的自然宽度约为ΔνN =10-5 nm，可忽略不计。

原子光谱的理解

我们知道,太阳光或白炙灯发出的白光,是由红,橙,黄,绿,蓝,紫等不同波长的光组成的一种混合光,其谱线是连续的. 但我们获得的任何原子的光谱都是线状的.而且每种原子都具有自己的特征光谱,如图3-8所示。 氢原子光谱是最简单的一种原子光谱，图3-9和3-10为氢原子发射光谱实验示意图和光谱图。

开天辟地之一 论电子结构与原子光谱问题 谭星军 Email:txj731@https://www.sodocs.net/doc/9519183743.html, 序 上个世纪初，玻尔理论在解释氢原子光谱问题时获得了巨大的成功，许多人以为解决原子光谱问题指日可待。然而一晃一百多年过去了，众多的有志之士为之不懈奋斗，或心有余而力不足，或是有劲无处使，英雄无用武之地，陷身其中，不能自拔，除了增加了一些晦涩难懂的“理论”、“假设”以外，人们并没有取得突破性的进展。所有的研究成果仅仅只是停留在对已有实验数据的解释上，就连原有的卢瑟福的原子行星模型也被改成一团云雾的“电子云”模型，真是不改还清楚，越改越模糊了。愚以为就人类目前的科技水平而言，要解释原子光谱问题，主要是思维方法问题而不是实验设备问题。这样讲有些人可能会勃然大怒，真是看人挑担不费力，站着说话不腰疼，有本事你试试看！不错，本文的目的就是阐述彻底解决原子光谱问题的方法，既然号称开天辟地，必然有独到的见解，但仅仅有独到的见解还不够，关键是诸位看过以后心服口服，并且立即扔掉以前固执的想法，掌握运用解决原子光谱问题的新观点、新方法，在原子光谱领域干出一番事业来。倘能如此，则足矣。 *1、光子是电子的组成部分 (本节的目的是弄清楚发光现象究竟是由原子的哪一部分来完成的)

燃烧的蜡烛、通电的灯泡、太阳以及宇宙中无数的恒星都能够发光，尽管它们发出的光颜色可能不同；通常我们见到的物体也可以“发光”，只不过这些光属于红外线，肉眼看不见。从广义上来讲，自然界中的一切物质，只要其温度在绝对零度以上，就可以向外辐射电磁波，而人眼能够看到的可见光仅仅是电磁波中的极小一部分。那么，物质是如何发光的？光子是由物质的哪一部分发出的呢？ 分子运动论指出，物质是由原子（分子）构成的。在化学变化中，伴随着电子的得失，常常有光子（能量）放出，其它的许多事实也表明，原子是物质中最小的发光单位。既然光子是由原子放出的，那么原子又是如何发光的呢？要弄清这个问题首先必须明白光子是由原子的哪一部分放出的。我们知道，原子是由原子核和核外的电子构成的。在原子发光以前，光子作为一种物质实体，独立于人类的意识而存在，它是不以人们的意识为转移的，那么光子究竟存在于原子中的哪一部分呢？显然，光子或者存在于电子之中，或者存在于原子核中，二者必居其一，而不可能有别的选择。通常情况下，原子核的结合能极大，当原子核裂变以后放出的能量往往在兆电子伏数量级上，而且放出的光子也都是γ射线之类的高能光子，而我们通常所指的发光现象，如可见光、红外线之类的电磁波，其能量都在几个电子伏的数量级上，所以一般的发光现象，都是由原子核外的电子放出光子。我们讨论的焦点也集中在电子发光上。 既然电子可以放出光子，那么在电子发光前光子必然是电子的组成部分，或者说电子有一定的内部结构，光子是其组成部分之一。我们知道，电子带有一个单位的负电荷，而光子却是中性的不带电，这说明电子内部的负电荷不是均匀分布的（因为如果电子内部的负电荷是均匀分布的，那么光子也应该带负电）。我们还不知道电子内部的其它组成部分是什么，但我们可以肯定的是：光子一定是电子的基本组成部分（当然电子内部必然还有带负电荷的其它粒子）。知道上述两点对我们解决原子光谱问题已经足够了。我们从最简单的氢原子入手分析。氢原子是由质子和一个电子组成的。质子带一个单位正电荷，电子带一个单位负电荷，它们之间的距离很小，在纳米的数量级上，所以它们之间的静电力很强。由于电子内部的电荷不是均匀分布的，带负电的粒子在原子核强大的静电引力作用下，必然被吸引向靠近原子核的一方，此时电子产生了形变；如果原子核的静电引力足够强，那么电子就可能发生裂变，作为裂变的产物━━光子就诞生了。电子裂变放出光子以后，其质量变小，体积也相应减小，于是各个部分之间结合得更加紧密，此时电子处于饥饿状态，适当的时候还可能吸收一个光子，这就为电子的下一次裂变放出光子准备了前提条件。而原子主要是通过电子不断地吸收、放出光子来和外界交换能量的。 从前面的分析我们知道，决定电子能否裂变放出光子的因素有两个：原子核的引力和电子内部的凝聚力。这两个力是相互矛盾的，电子就是在这一对相互矛盾的力的作用下处于平衡状态。很显然，原子核的引力总是力图使电子发生形变━━进而产生裂变━━直至放出光子，而电子内部的凝聚力则总是力图使电子凝聚成一个整体━━并尽可能地再吸收一个或多个光子。由于光子有一定的质量，所以电子吸收一个光子后其质量必然增大，放出一个光子后其质量必然减小。可以简单地认为，原子核的引力总使电子质量减小，而电子自身的凝聚力总使其质量增大。正是这一对相互矛盾的作用力平衡的结果导致了电子在原子中能够稳定