《光谱分析理论复习题要领.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光谱分析理论复习题要领.doc（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光谱分析理论复习题要领一、 名词解释类1、 跃迁几率激发原子的能级之间的跃迁将有各种可能性，不同跃迁的可能性大小称为跃迁几率。2、 激发电位使原子由基态过渡到某种激发状态时所必需的能量称为激发能，或称激发电位。3、 电离电位中性原子和其它粒子碰撞而失去最外层的价电子，成为自由电子，产生电离，失去电子的原子即成为离子，所必需的能量称为电离电位。4、 共振电位各种元素的原子被激发所需要的最小激发能称为该元素的共振电位。5、 成分灵敏度谱线强度随成份含量变化量度，如含量变化很小而谱线强度就有明显变化，可谓成份灵敏高。6、 等离子体在物理学中，等离子体状态是指物质已全部离解为电子及原子核的状态。（注：
2、实际光谱分析工作中用此名称较不严密，指等离子状态是包含有分子、原子、电子等各种粒子的集合体）。7、 偏向角入射光线和经过棱镜后的出射光线之间的夹角就叫做偏向角。8、 最小偏向角由光的色散现象可知，不同波长的光具有不同的偏向角，对某一棱镜来说，顶角A和每一波长的折射率都是一定的值。所以偏向角对每一种波长来说，只随入射角改变而改变，并且有一个最小值称为最小偏向角。（注：当棱镜顶角A和某一波长拆射率为已知时，则可根据相关公式计算出它的最小偏向角。一般都希望棱镜处于最小偏向角的位置，因为此时入射光和出射光都处于对称的结构对正似系统的像差最为有利。）9、 闪耀波长某个波长的光，如它在刻槽工作面上的反射方
3、向与它从光栅上的衍射方向相同时， 这个波长称为“闪耀”波长，这个波长所形成的谱线强度比其它波长的谱线强度都要大。10、闪耀角在刻制光栅时，控制角的大小，即可达到使某一波长的光获得最大的能量，这个角通常称为“闪耀角”，这种现象称为光栅的“闪耀”11、像差物体上的一点经过透镜折射后成像仍为一点，这是透镜理想的成像情况，实际上并非如此，只有光线限于近轴光线时物体的成像才接近理想情况，一般情况下，物体上的一个点经过透镜成像后是一个模糊的点，此种情况称为像差。（注：详细区分还有球差、慧差、像差、场曲、畸变，放大色散差等等情况）。12、角色散角色散是表示不同波长的光色散后分开的角度，它和色散元件及其在仪器
4、中安放的位置有关。13、线色散线色散是表示不同波长的光谱线在焦平面上分开的线距离。14、分辨本领通常用分辨率大小来表示，分辨率是光谱仪的一项重要指标，它表示光谱仪对两条极为相近的光谱线的分开能力。（注：在实用看谱仪中，分辨本领与棱镜的角色散、线色散、狭缝的宽度、系统像差及目镜的放大倍数等因素有关，同时仪器的正确安装和调正，对仪器的实际分辨本领也起着一定作用。）15、自准式在光路中，物镜和色散棱镜都被利用两次，这样的结构在光学仪器中称为自准式。16、相对孔径物镜的通光口径D与物镜的焦距f之比谓之相对孔径即D/f。二、慨念类：1、把复合光按波长顺序予以分离的现象，称为光的色散。色散作用，可用棱镜或
5、光栅作为散元件来实现，因此，看谱镜就分为棱镜看谱镜和光栅看谱镜两种。2、光是电磁波的一部分，人的眼睛所能观察到的可见光区的波长范围大约在3900-7000A0之间。波长小于3900 A0为紫外光区，波长大于7000 A0为红外光区，在可见光区部分，由长波到短波，人的眼睛依次有：红、橙、黄、绿、青、兰、紫各色变化的视觉，所以白光是由多种波长组成的，称复合光。3、复合光（白光）经色散元件分光之后，得到一组按波长顺序排列的光谱，凡是能把复合光分解为单色光，并进行观察和记录的仪器都称为光谱仪。用眼睛直接观察光谱的仪器又称为看谱镜。因为它常用于钢铁材料的分析，所以也称为检钢仪或验钢镜。4、对光学元件而言
6、，不同波长的光具有不同的折射率，波长越大，折射越小。所以不同的折射率标志着不同波长的光在同一界面处，其折射角的大小不同。如轻冠牌玻璃对波长6563 A0的红色光的折射率为1.5145，对波长为4047 A0的紫光的折射率为1.5318。注：为加深印象，用三角函数测算的方式，配以单位毫米将两光分开的距离展示如下：5032.6405=1.5318 紫5033.014=1.5145 红33.014-32.6405=0.3735mm0.3735mm为两光折射后分开的距离5、为使复合光分光，通常用玻璃或石英石做成三棱柱体形状的三棱镜。在这样的棱镜中，垂直于棱镜的平面称为主截面，假定有一复合光线入射，入射
7、光及折射光都处在这个平面中，复合光通过第一界面及第二界面产生两次折射，复合光通过棱镜后，则波长小的偏向角大，波长大的偏向角小。6、原子的激发形式如下五种a、热能激发一般物质在常温下都是固态或液态，原子不会被激发。如果给以高温就可能转变为气态，从而有可能存在原子状态。物质在高温状态下粒子有较大的运动速度，相互碰撞而产生激发，即所谓热激发。b、光能激发原子受电磁波辐射而获得能量，从而引起激发，叫光激发。c、电能激发带电粒子在电场作用下获得速度与原子碰撞，能量传递给原子而激发，叫电能激发。d、能量交换激发指已处于激发态的原子由于获得能量而被激发到另一激发态。也可能将其能量传递给另一原子而引起另一原子
8、激发，称为能量交换激发。e、电子和离子复合过程引起的激发电子和离子复合形成一个中性原子但此原子处于激发态。注：实际工作中，光谱分析所用的电弧或火花做为激发光源，实际上都属于热激发。因为在分析隙间的弧焰主要是物质在高温状态下首先变成气体然后产生粒子碰撞而被激发，所以主要形式应该是热激发。7、同谱线强度（亮度）相关的直接因素或成正比关系四要素： a、与单位体积内被激发到某一高能级的原子个数成正比。b、同被激发原子向低能级原子跃迁几率成正比。c、同高能级原子与低能级原子的能量差成正比d、同试样元素含量浓度成正比。8、同谱线强度相关的五个因素及其符号a、能级的退化度率gi/go b、跃迁几率A c、激
9、发能Ei d、激发温度T e、能级间的能量差hv9、影响谱线强度的因素a、样品中不同组份的存在对被测元素蒸发行为有影响，一个元素的蒸发情况随着组份的改变而变化，如铬的加入，就会降低镍的灵敏性。b、试样组分不同对电弧温度有影响，不同组分会改变发光蒸气云的成份而影响电弧的温度，对固体金属试样来说则存在第三元素的影响。c、电弧中阴离子的影响，如作为阴离子存在的某些非金属元素（氧、氯、氟等）它们能与某些金属离子形成稳定的复离子从而减少发光蒸气云中的原子数使谱线强度降低。d、试样晶体结构不同对谱线强度也有影响，因为金属组织结构不同对元素的挥发行为有影响从而影响谱线强度。实验证明，同一套标样只因淬火和退火
10、状态的区别，则谱线强度各异。（注：看谱分析实质上是存在这一问题，只因视力分析的误差，故而忽略不计）三、简述类1、原子光谱原子被激发时所发射的光谱称为原子光谱，主要用于金属元素的看谱分析，即电弧光源所产生的光谱。2、离子光谱原子电离时所发射的光谱称为离子光谱，主要用于非金属元素和部分难激发的金属元素的看谱分析，即火花光源所产生的光谱。3、光波波长是单位时间和距离内光波的一种振动频率，波长A0是指光波的具体长度，它是目前世界上最小的长度单位，如波长7000 A0相当于7/100丝的长度，具有微粒性和波动性。4、外观形象上光谱的种类线状、带状、连续光谱三种。a、线状光谱物质的原子或离子被激发而发射的
11、光谱，常用于看谱分析的谱线，称为线状光谱。b、带状光谱是由气态分子被激发而发射的光谱，是由许多波长非常接近的光谱聚集在一起所形成的光谱带。c、连续光谱连续光谱是由炽热的固体或液体所发射的背景光谱，如：白炽灯光，无明显线条和界线。5、决定看谱分析的因素是谱线的波长和谱线的强度。6、定性定量的基础当各种元素的原子被激发发光后，经棱镜或光栅分光，就可得到每一元素的特征光谱，根据某元素特征光谱中一些灵敏线是否出现，就可判断元素是否存在，特征光谱中谱线的强弱，反映了该元素含量的高低。这是定性定量的基础。7、最低能量原理电子尽可能处在最低能级，只有低能级的电子已排满，才能处在较高能级。8、关于原子能级的四
12、个量子数：a、主量子数决定一个原子能量的主要因素，原子核周围的电子层数越多，比如有1层、2层、3层、4层，电子总个数越多，该原子的能量越大。这种特性称为主量子数。电子的层数又可用符号K、L、M等来表示，如一层称K层、二层称L层、二层称M层等等。b、角量子数同一层次的电子，能量大小和运动形式也是有差别的，电子的形状也不同，有球形、哑铃形，也即不同形状的电子云和不同的电子轨道。也叫不同的电子组。电子的这一特性称为角量子数。球形电子组也叫S电子组，哑铃形也叫P电子组。c、磁量子数同一组态中的电子，还可以有不同的量子轨道，即同一形状的电子云，还可以有不同的伸展方向，如：S态最多只有一个量子轨道（伸展方
13、向）m=0P态最多只有三个量子轨道（伸展方向）m=0、1d态最多只有五个量子轨道（伸展方向）m=0、1、2f态最多只有七个量子轨道（伸展方向）m=0、1、2、3量子力学把这种特性称为磁量子数。量子轨道数等于电子层数的平方，比如第二层是22=4，即第二层的电子轨道是4个，第四层是42=16，即第四层的电子轨道是16个。d、自转量子数同一电子轨道里的电子，可以有正反转两种方式活动，量子力学上把它称为自转量子数。四个量子数也可用符号n、l、m、s来表示。9、谱线的多重性是由于总自转量子数不同，原子的一个能级分裂成多个能量差别很小的能级，从这个能级跃迁到其它能级而产生的谱线，波长很接近，形成双线、三重
14、级、多重线等，但是我们知道价电子以外的内部电子的自转是互相抵消了，所以谱线多重性M只是与价电子的总自转量子数S有关，二者的关系一般地遵循M=2S+1这个公式。10、均称线对的必要条件a、必须相距很近，便于同时观查比较。b、放电条件改变时，相对强度不变。c、强度相等时，杂质含量应当完全一定相同。严格的均称线对应当是激发电位完全相等。11、原子能级跃迁是遵循选择定则的a、单重项只能对应单重项跃迁。b、双重项只能对应双重项跃迁。12、粒子碰撞分弹性非弹性两类，产生弹性碰撞时，能量传递只使碰撞的粒子的动能有所改变。产生非弹性碰撞时则原子获得足够的能量，由原来的基态过渡到较高能级而处于激发态。处于激发态
15、的原子十分不稳定，一般在10-7秒内就要往基态转化。转化有两种情况。一者跃迁到较低能级，产生谱线发射，一者同另一粒子碰撞把能量传递给另一粒子而没有发射谱线，这一类碰撞常称为第二类碰撞。13、二次电离失去电子的原子就成为离子。使原子电离所需的电离能自然要比使原子激发的激发能要大。这个能量称谓电离电位。中性原子外层失去一个电子叫一次电离，若再失去一个电子就叫二次电离。14、电离电位的大小表明价电子与原子核结合的牢固性，是决定该元素激发难易的粗略量度。电离电位高的元素较难激发而低的则较易激发。离子也可以被激发而发射光谱。由于离子和原子的能级不同，所以两者的光谱是不一样的，实际工作中我们看到的电弧光源和火花光源的光谱所以不同就是这个道理。15、谱线的自吸与自蚀原子在高温被激发，辐射出某波长的谱线，当它通过光源的边缘部位时则被处于低温状态的同一元素的原子所吸收，使原来的谱线强度减弱，这一现象叫自吸。吸收严重时中心的辐射有可能被完全吸收，此种现象谓之自蚀或自返。严重时一条谱线变成两条谱线。如在黄绿色区钼1组Mo1线经常有自吸现象。16、核外电子能级的区别在原子核外运动的电子其能量是不同的，有的能量大，有的能量小。能量较小的电子，没
