光学分析方法的发展
光学分析方法的发展
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光学分析法是利用待测定组分所显示出的吸收光谱或发射光谱，既包括原子光谱也包括分子光谱。利用被测定组分中的分子所产生的吸收光谱的分析方法，即通常所说的可见与紫外分光光度法、红外光谱法；利用其发射光谱的分析方法，常见的有荧光光度法。利用被测定组分中的原子吸收光谱的分析方法，即原子吸收法；利用被测定组分的发射光谱的分析方法，包括发射光谱分析法、原子荧光法、X射
线原子荧光法、质子荧光法等。
（一）比色法
分光光度法的前身是比色法。比色分析法有着很长的历史。1830年左右，四氨络铜离子的深蓝色就被用于铜的测定。奈斯勒的氨测定法起源于1852年，大约在同一年，硫氰酸盐被用来分析铁。1869年，舍恩报道说钛盐与过氧化氢反应会产生黄色，1882年，韦勒（Weller）将此黄色反应改进成一种钛的比色法。钒也能与过氧化物发生类似的反应，生成一种橙色络合物。1912年，梅勒一方面利用1908年芬顿发现的一个反应（二羟基马来酸与钛反应呈橙黄色，与钒反应无此色），另一方面利用与过氧化物的反应，得出了一种钛和钒这两种元素的比色测定法。
吸收光度分析法提供了非化学计量法的一个很好例子。有色化合物的光吸收强弱随着所用辐射波长的大小而变化。因此早期的比色法主要凭经验将未知物与浓度近似相等的标准溶液进行对比。比如象奈斯勒在氨测定法中所作的比较。比色剂，如杜波斯克比色计，是通过改变透光溶液的厚度和利用比尔定律，来对未知物的颜色与标准液的浓度进行对比的，这种仪器并不适用于所有的有色物质，它充其量也不过经验程度很高罢了。
1729年，P·布古厄（Bouguer）观察到入射光被介质吸收的多少与介质的厚度成正比。这后来又被J·H·兰贝特（Lambert，1728—1777）所发现，他对单色光吸收所作的论述得到了下列关系式：
上式中I是通过厚度为x的介质的光密度，a是吸收系数。利用边界条件x=0时，I=I0，积分得到：
I=I0e-ax
1852年，A·比尔（Beer）证实，许多溶液的吸收系数a是与溶质的浓度C成正比的。尽管比尔本人没有建立那个指数吸收定律公式，但下列关系式
I=I0e-acx
仍被叫做比尔定律，式中浓度和厚度是作为对称变数出现的。这个名称似乎是在1889年就开始使用了。
1940年以前，比色法一直是最直观的分析法，往往是以高度经验为根据的——实际上依靠了奈斯勒管、杜波斯克比色计和拉维邦色调计。色调计利用可叠加有色玻璃盘作为颜色比较的载片。某些测定甚至是将颜色与彩纸和有色玻璃作比较来进行的。T·W·理查兹在有关卤化银的测定方面，发明了一种散射浊度计，用通过微浊溶液来测量光散射。
1940年初左右，分光光度计开始广泛使用，几种高质量、应用简便的工业仪器使比色法更加普及，最著名的仪器，如蔡斯—普尔费利希、希尔格、斯佩克尔、贝克曼和科尔曼分光光度计，采用滤波器、棱镜和光栅，使光的波长限制在一个很窄的范围内。光吸收一般是用光电管测量的。
典型的比色试剂是二苯基硫卡巴腙（diphenyl-thiocarbazone）通常叫做双硫腙dithizone，是艾米尔·费歇尔在1882年发现的，他观察到双硫腙很容易和金属离子形成有色化合物，但他没有继续这项研究。1926年，海尔穆特·费歇尔研究了这个化合物，并报道了把它用于分析的可能性，这种可能性在30年代得到了最充分的利用。这种试剂与大量阳离子所形成的有色螯合物极易溶解于氯仿那样的有机溶剂中。于是，这种络合物就可从大量的水溶液中萃取到少量的溶剂中，从而使这种方法对痕量物质也非常灵敏。
比色法借助仪器可用于波长短到2000?的紫外区。向紫外区的进一步扩展是不
可能的。因为容器、棱镜及空气本身也会吸收光。记录方法（起初主要是照相记录），随着实用光电管的发展得到了明显的改进。紫外分光光度法在测定芳香化合物，如苯酚、蒽和苯乙烯方面特别有价值。
紫外吸收在研究有机化合物的结构时也很有用，它同束缚松散的电子缔合，如出现在双键中的电子。乙烯、乙炔、羰基化合物和氰化物中的不饱和键吸收2000?
以下的光，因此处于紫外分光光度计可测范围之外。不饱和键周围有取代基时，会使光的吸收向长波方向移动，但仍远离实际可测的范围。偶氮基、硝基、亚硝酸盐、硝酸盐和亚硝基的吸收光范围在2500～3000?之间。不饱和键发生共轭现象会使吸收增强。引起光向长波方向移动。芳香环具有一个特征吸收本领，可用于鉴定。
（二）红外光谱法
辐射能吸收用作一种分析工具的最大进展也许是在红外光谱领域。1920年以
前，利用波长在8000?到几十分之一毫米光谱区的仪器就已经有了，但红外光谱研
究的真正进展却发生在1940年以后。这个光谱区含有象分子振动所包括的那样一些频率的光。原子质量、键强和分子构型这样一些重要因素与所吸收的能量有联系。因此某些波段易与OH、NH、C=C和C=O那样一些基团相对应。
红外光谱的兴起靠的是发展热电堆以及辐射计、放大器和记录器方面所取得的进展。许多年来，这些仪器的光学部分比检测和记录机构要令人满意得多。
红外光谱主要是作为一种定性工具使用的。同时如果大量的日常分析工作——比如，工业实践中常常必需的分析工作——证明红外光谱有利于这种工作的操作的话，那么它也可用于定量分析。定量红外光谱法已经用于分析硝基烷混合物。甲酚混合物和六氯化苯异构体方面。六氯化苯的γ—异构体可用作杀虫剂。红外光谱法已经是测定混杂有相关异构体的γ—六氯化苯的有用工具。红外光谱法在定性分析中极有价值，因为吸收位置和吸收强度能提供大量数据。过去人们曾做了大量的工作，绘制了许多键和基的光吸收性质图，使得有可能利用这种数据迅速确定出新化合物的结构。工业方面，红外光谱也有助于研究聚合作用方面的进展，因为单体和聚合体的红外吸收带相互间是有区别的。
目前红外光谱（IR）是给出丰富的结构信息的重要方法之一，能在较宽的温度范围内快速记录固态、液态、溶液和蒸气相的图谱。红外光谱经历了从棱镜红外、光栅红外，目前已进入傅里叶变换红外（FT—IR）时期，积累了十几万张标准物质的图谱。FT—IR具有光通量大、信噪比高、分辨率好、波长范围宽、扫描速度快等特点。利用IR显微技术和基本分离技术（matrixisolation，MI—IR）可对低达ng 量和pg量级的试样进行记录，FT—IR和色谱的结合，被称为鉴定有机结构的“指纹”，这些优点是其他方法所难于比拟的。红外光谱近年来发展十分迅速，在生物化学高聚物、环境、染料、食品、医药等方面得到广泛应用。
（三）荧光分析
当紫外光照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外光停止照射时，这种光线也随之很快地消失，这种光线称为荧光。
第一次记录荧光现象的是16世纪西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes，1575年他提到在含有一种称为“LignumNephriticum”的木头切片的水溶液中，呈现了极为可爱的天蓝色，在17世纪，Boyle（1626—1691）和Newton（1624—1727）等著名科学家再次观察到荧光现象，并且给予更详细的描述。尽管在17世纪和18世纪中还发现了其它一些发荧光的材料和溶液，然而在解释荧光现象方面却几乎没有什么进展。直到1852年Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍为长些，才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光，而不是由光的漫射作用所引起的，从而导入了荧光是光发射的概念，他还由发荧光的矿物“萤石”推演而提出“荧光”这一术语。Stokes还对荧光强度与浓度之间的关系进行了研究，描述了在高浓度时以及外来物质存在时的荧光猝灭现象。此外，他似乎还是第一个（1864年）提出应用荧光作为分析手段的人。1867年，Goppelsr?der）进行了历史上首次的荧光分析工作，应用铝—桑色
素配合物的荧光进行铝的测定。1880年，Liebeman提出了最早的关于荧光与化学结构关系的经验法则，到19世纪末，人们已经知道了包括荧光素、曙红、多环芳烃等600种以上的荧光化合物。
20世纪以来，荧光现象被研究得更多了。例如，1905年Wood发现了共振荧光；1914年Frank和Hertz利用电子冲击发光进行定量研究；1922年Frank和Cario
发现了增感荧光；1924年Wawillous进行了荧光产率的绝对测定；1926年Gaviola 进行了荧光寿命的直接测定等等。
荧光分析方法的发展，与仪器应用的发展是分不开的。19世纪以前，荧光的观察是靠肉眼进行的，直到1928年，才由Jette和West提出了第一台光电荧光计。早期的光电荧光计的灵敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman发明光电倍增管以后，在增加灵敏度和容许使用分辨率更高的单色器等方面，是一个非常重要的阶段。1943年Dutton和Bailey提出了一种荧光光谱的手工校正步骤，1948年由Studer推出了第一台自动光谱校正装置，到1952年才出现商品化的校正光谱仪器。
近十几年来，在其它学科迅速发展的影响下，随着激光、微处理机和电子学的新成就等一些新的科学技术的引入，大大推动了荧光分析法在理论方面的进展，促进了诸如同步荧光测定、导数荧光测定、时间分辨荧光测定、相分辨荧光测定、荧光偏振测定、荧光免疫测定、低温荧光测定、固体表面荧光测定、荧光反应速率法、三维荧光光谱技术和荧光光纤化学传感器等荧光分析方面的某些新方法、新技术的发展，并且相应地加速了各式各样新型的荧光分析仪器的问世，使荧光分析法不断朝着高效、痕量、微观和自动化的方向发展，方法的灵敏度、准确度和选择性日益提高，方法的应用范围大大扩展，遍及于工业、农业、医药卫生、环境保护、公安情报和科学研究等各个领域中。如今，荧光分析法已经发展成为一种重要且有效的光谱化学分析手段。
在我国，50年代初期仅有极少数的分析化学工作者从事荧光分析方面的研究工作，但到了70年代后期，荧光分析法已引起国内分析界的广泛重视，在全国众多的分析化学工作者中，已逐步形成一支从事这一领域工作的队伍。近年来，国内发表的有关荧光分析方面的论文数量增长较快，所涉及的内容也已从经典的荧光分析法逐步扩展到新近发展起来的一些新方法和新技术，在仪器应用方面也陆续有几种类型的国产的荧光分析光度计问世，为这一分析方法的发展和普及提供了一定的物质条件。
（四）原子吸收光度法
20世纪50年代初又发展出了原子吸收光度法。这是吸收光度法的又一次重大突破。这种方法的初始形式是将试样溶液雾化，喷入火焰，使雾滴溶剂迅速蒸发，形成溶质固体微粒。它很快熔化、挥发，并被热解为组成原子。这时利用一束锐线辐射穿过一定厚度的待测试样蒸气，辐射的一部分便被蒸气中待测元素的基态原子所吸收。对透过的辐射，经单色器后，测定其减弱的程度。这样利用在一定条件下消光度与火焰中原子浓度成正比的关系，求得待测元素的含量。
原子吸收共振光谱线的性质很早就被观察到。1802年，英国化学家武拉斯顿就曾观察到太阳光谱中存在着许多暗线。对这种现象，英国光学家布鲁斯特（David Brewster，1781—1868）对此作出了科学解释。但是对此现象付诸应用，则是20
世纪的事情。
1953年，澳大利亚物理学家沃尔什（A.Walsh）正式提出利用原子吸收光谱建立新的吸收光度法，并于1954年在墨尔本物理研究所展示出了第一台简单的原子
吸收分光光度计。次年，他发表了专题论文《原子吸收光谱在化学分析中的应用》，从理论上探讨了这种方法。在此同时，荷兰化学家阿克马德（J.T.J.Alkemade）也报导了采用原子火焰的吸收实验，指出原子吸收可以做为一个普遍应用的分析方法。到1958年，这种方法便有了实际应用，例如，这年化学家德威得（D.J.Dvid）发表了他用原子吸收法测定植物中锌、镁、铜、铁等元素的实验报告。但在50年代，这种方法主要还仅在澳大利亚进行研究。
作为原子吸收法的一个关键性问题是如何使待分析物质充分原子化，并形成稳定的原子蒸气。这就需要提高原子化装置的温度。在最初时，沃尔什是将试样作成圆筒状空心阴极，通过放电和阴极溅射而原子化。当时也有人利用火焰光度法中所常用的煤气—空气和丙烷—空气的低温火焰。其后又有人利用氢—空气或乙炔—空气。但对耐高温化合物，这些火焰的温度都嫌不足。到1965年，化学家维利斯（J.B.Willis）提出用乙炔—氧化亚氮火焰；曼宁（D.C.Maning）提出用乙炔—氧化氮火焰，它们的温度皆可高达近3000℃，这样就使测定Be、Al、Si、Ti、Zr、V、Sc、稀土等元素有了可能。1968年和1969年马斯曼（H.Massmann）和苏联科学家吕沃夫（Б.В.Львов）分别研究了石墨管原子化法（非火焰法）。他们将试样放于密闭的石墨管中（两端装石英窗），充以惰性气体，用交流电加热产生原子蒸气，这样既可达到较高的温度，又可使吸收层中没有氧（有利于氧化物试样热解），并且这种装置可以使试样中待测元素都进入吸收光路中，因而提高了分析的绝对灵敏度。1969年威斯特（T.S.West）则提出采用电加热炭丝而使试样原子化的方法，效果也很好。
作为原子吸收法的另一个关键问题是光源设计。它既需要有高稳定性和强辐射能力，又能发出强烈的待测元素共振线辐射，并且没有自吸收和连续背影。至今原子吸收光度计中最常用的光源是空心阴极灯。在20世纪初，这种光源就被用来研究原子光谱。1955年，克劳斯怀特（H.M.Crosswhite）等发展了这种光源。制造阴极内壁用的材料一般就是高纯的待测元素，对低熔点金属元素，则采用其合金。管中充以氩或氖气。当两极施加电压后，引起阴极溅射，溅射出来的原子再与氩、氖原子或离子碰撞而被激发发光。另外一种光源是充以某些元素蒸气的放电灯。这类元素都是较易挥发的，例如碱金属和汞。
原子吸收光度法因为具有灵敏、快速、简便、准确、经济、适应普通等诸多优点，所以发展极快，只在十几年中就几乎在冶金、化工、地球化学、农业、生化和药物研究各实验室中得到普及。
（五）发射光谱
发射光谱的发展比其它任何领域都要迅速。早在1920年，它的应用就达到了很高的水平。用于鉴定金属和非金属的实际操作法已获得了发展，这表明除了单质气体、硫和卤素之外所有物质都可以进行普通分析操作。这种技术的灵敏度达到百万分之几，对鉴定痕量杂质非常有用。
定量分析随着底片、仪器和操作手续的规格化变得实际可行了，每种元素的含量都可通过比较不同元素的某些发射谱线的密度来确定。这种比较起初是目视进行
的。后来出现了显微光度计，银在底片上沉积的密度就可以精确测量了。定量和定性发射光谱很适合大规模的日常分析操作。小规模的临时光谱操作在解释问题上存在着困难，要花很大的费用；而使用其它某些分析技术却较付钱雇几位解释者要好些，合算些。
大型工业光谱实验室正越来越倾向于完全自动化地去解释和记录结果。在高分辨率的光谱仪中，光电管安置在待测元素的重要谱线会出现的位置，当发射光通过仪器后，经过适当的放大、计算和记录，几秒钟后就可得到复印的结果记录。这种自动化程度自然需要大量的投资和精心的保养，并且还要限制待分析元素的数目和种类，不能任意改变。然而，在每天都能生产出许多批相似合金的工业操作中，工时和劳力的节省会使这种大型投资较为合算。
主要由中性原子的谱线组成的电弧光谱和主要由离子的谱线组成的火花光谱很久以来就是分析工作的实用光谱。火焰光谱尽管是由较少量的低能跃迁谱线组成，但它完全适用于许多分析工作，特别是碱金属和碱土金属的分析，不过因为他们的谱线又弱又不稳定，所以一般不用于定量分析。
1929年以后，产生了两种操作法，使火焰光谱的应用得到了扩展。拉梅奇介绍过一种火焰法，用来分析土壤提取物和植物灰分，分析中利用了石英喷灯中的氧煤气焰，这种喷灯设计成可使吸饱样品的滤纸卷送入火焰。大约与此同时，伦德加德也发明了一种仪器，把呈细流的溶液引到乙炔—压缩空气火焰里，他自称成功地对32种金属作了定量测定。以上两种方法对铅、锌和汞那样一些金属却不敏感。基于伦德加德原理的火焰光谱仪已有商品出售，它们对钠和钾的日常分析测定特别有用。60年代以后，利用光电倍增管为接受器的多道光谱仪问世，使光谱定量分析的速度和自动化程度大为提高。
光学分析部分习题.docx
第二章光分析方法导论 一、选择题 1、 请按能量递增的次序，排列下列电磁波谱区：红外、射频、可见光、紫外、X 射线、微波、丫射 线（ A 、 微波、射频、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 B 、 射频、微波、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 C 、 丫射线、X 射线、紫外、可见光、红外、微波、射频 D 、 丫射线、X 射线、紫外、可见光、红外、射频、微波 2、 请按波长递增的次序，排列下列电磁波谱区：红外、射频、可见光、紫外、X 射线、微波、丫射线（ 微波、射频、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 射频、微波、红外、可见光、紫外、X 射线、丫射线 Y 射线、X 射线、紫外、可见光、红外、微波、射频 丫射线、X 射线、紫外、可见光、红外、射频、微波 请按能量递增的次序，排列下列电磁波谱区：远红外、可见光、近紫外、近红外、远紫外（ 某分了的转动能级差△ E=0.05eV ,产生此能级跃迁所需吸收的电磁辐射的波长为（ 248pm D 、2480pm A 、 B 、 D 、 3、 A 、 远红外、 近红外、 可见光、近紫外、 远紫外 B 、 远红外、 近红外、 可见光、远紫外、 近紫外 C 、 远紫外、 近紫外、 可见光、近红外、 远红外 D 、 近紫外、 远紫外、 可见光、近红外、 远红外 4、 A 、 请按波长递增的次序，排列下列电磁波谱区：远红外、可见光、近紫外、近红外、远紫外（ 可见光、近紫外、 远红外、 近红外、 远紫外 B 、 远红外、 近红外、 可见光、远紫外、 近紫外 C 、远紫外、 近紫外、 可见光、近红外、 远红外 D 、 近紫外、 远紫外、 可见光、近红外、 远红外 5、 下列哪种光谱分析法不属于吸收光谱（ A 、 C 、 分了荧光光谱法 原了吸收光谱法 B 、 D 、 紫外■可见分光光度 法 6、 A 、 下列哪种光谱分析属于发射光谱法（ 紫外■可见分光光度法 B 、 原了吸收分光光度法 C 、 原了荧光光谱法 D 、 激光拉曼光谱法 7、 A 、 2.48pm 24.8屮Yi C 、
光学分析法概论
第九章光学分析法概论 1、光学分析法有哪些类型。 基于辐射的发射建立的发射光谱分析法、火焰光度分析法、分子发光分析法、放射分析法等；基于辐射的吸收建立的UV-V is光度法、原子吸收光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法等；基于辐射的散射建立的比浊法、拉曼光谱法；基睛辐射的折射建立的折射法、干涉法；基于辐射的衍射建立的X-射线衍射法、电子衍射法等；基于辐射的旋转建立的偏振法、旋光法、圆二色光谱法等。 2、吸收光谱法和发射光谱法有何异同？ 吸收光谱法为当物质所吸收的电磁辐射能由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到的光谱发射光谱法为物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生的光谱。 3、什么是分子光谱法？什么是原子光谱法？ 原子光谱法：是由原子外层或内层电子能级的变化产生的光谱，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法、原子吸收光谱法，原子荧光光谱法以及X射线荧光光谱法等。 分子光谱法：是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的光谱，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法，红外光谱法，分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。 4、简述光学仪器三个最基本的组成部分及其作用。 辐射源（光源）：提供电磁辐射。 波长选择器：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。 检测器：将光信号转换成电信号。 5、简述常用的分光系统的组成以及各自作用特点。 分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。分光系统又分为单色器和滤光片。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。 棱镜：色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。 光栅：利用多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用产生光栅光谱。 干涉仪：通过干涉现象，得到明暗相间的干涉图。 滤光器是最简单的分光系统，只能分离出一个波长带或只能保证消除给定消长以上或以下的所有辐射。 6、简述常用辐射源的种类典型的光源及其应用范围。
光学薄膜现代分析测试方法
一、金相实验室 ? Leica DM/RM 光学显微镜 主要特性：用于金相显微分析，可直观检测金属材料的微观组织，如原材料缺陷、偏析、初生碳化物、脱碳层、氮化层及焊接、冷加工、铸造、锻造、热处理等等不同状态下的组织组成，从而判断材质优劣。须进行样品制备工作，最大放大倍数约1400倍。 ? Leica 体视显微镜 主要特性：1、用于观察材料的表面低倍形貌，初步判断材质缺陷； 2、观察断口的宏观断裂形貌，初步判断裂纹起源。 ?热振光模拟显微镜 ?图象分析仪 ?莱卡DM/RM 显微镜附 CCD数码照相装置 二、电子显微镜实验室 ?扫描电子显微镜(附电子探针) (JEOL JSM5200，JOEL JSM820，JEOL JSM6335) 主要特性： 1、用于断裂分析、断口的高倍显微形貌分析，如解理断裂、疲劳断裂（疲劳辉纹）、晶间断裂（氢脆、应力腐蚀、蠕变、高温回火脆性、起源于晶界的脆性物、析出物等）、侵蚀形貌、侵蚀产物分析及焊缝分析。 2、附带能谱，用于微区成分分析及较小样品的成分分析、晶体学分析，测量点阵参数/合金相、夹杂物分析、浓度梯度测定等。 3、用于金属、半导体、电子陶瓷、电容器的失效分析及材质检验、放大倍率：10X—300,000X；样品尺寸：0.1mm—10cm；分辩率:1—50nm。 ?透射电子显微镜（菲利蒲 CM-20,CM-200） 主要特性： 1、需进行试样制备为金属薄膜，试样厚度须<200nm。用于薄膜表面科学分析，带能谱，可进行化学成分分析。 2、有三种衍射花样：斑点花样、菊池线花样、会聚束花样。斑点花样用于确定第二相、孪晶、有序化、调幅结构、取向关系、成象衍射条件。菊池线花样用于衬度分析、结构分析、相变分析以及晶体精确取向、布拉格位移矢量、电子波长测定。会聚束花样用于测定晶体试样厚度、强度分布、取向、点群、空间群及晶体缺陷。 三、X射线衍射实验室 ? XRD-Siemens500—X射线衍射仪 主要特性： 1、专用于测定粉末样品的晶体结构（如密排六方，体心立方，面心立方等），晶型，点阵类型，晶面指数，衍射角，布拉格位移矢量，已及用于各组成相的含量及类型的测定。测试时间约需1小时。 2、可升温（加热）使用。 ? XRD-Philips X’Pert MRD—X射线衍射仪 主要特性： 1、分辨率衍射仪，主要用于材料科学的研究工作，如半导体材料等，其重现性精度达万分之一度。 2、具备物相分析（定性、定量、物相晶粒度测定；点阵参数测定），残余应力及织构的测定；薄膜物相鉴定、薄膜厚度、粗糙度测定；非平整样品物相分析、小角度散射分析等功能。 3、用于快速定性定量测定各类材料（包括金属、陶瓷、半导体材料）的化学成分组成及元素含量。如：Si、P、S 、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Fe、Co、W等等，精确度为0.1%。 4、同时可观察样品的显微形貌，进行显微选区成分分析。
第九章 光学分析法概论
. 第九章光学分析法概论 1、光学分析法有哪些类型。 基于辐射的发射建立的发射光谱分析法、火焰光度分析法、分子发光分析法、放射分析法等；基于辐射的吸收建立的UV-V is光度法、原子吸收光度法、红外光谱法、核磁共振波谱法等；基于辐射的散射建立的比浊法、拉曼光谱法；基睛辐射的折射建立的折射法、干涉法；基于辐射的衍射建立的X-射线衍射法、电子衍射法等；基于辐射的旋转建立的偏振法、旋光法、圆二色光谱法等。 2、吸收光谱法和发射光谱法有何异同？ 吸收光谱法为当物质所吸收的电磁辐射能由低能态或基态跃迁至较高的能态（激发态），得到的光谱发射光谱法为物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子，当从激发态过渡到低能态或基态时产生的光谱。 3、什么是分子光谱法？什么是原子光谱法？ 原子光谱法：是由原子外层或内层电子能级的变化产生的光谱，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法、原子吸收光谱法，原子荧光光谱法以及X射线荧光光谱法等。 分子光谱法：是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的光谱，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法，红外光谱法，分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。 4、简述光学仪器三个最基本的组成部分及其作用。 辐射源（光源）：提供电磁辐射。 波长选择器：将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。 检测器：将光信号转换成电信号。 5、简述常用的分光系统的组成以及各自作用特点。 分光系统的作用是将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。分光系统又分为单色器和滤光片。单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜以及色散元件，如棱镜或光栅等组成。 棱镜：色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。 光栅：利用多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用产生光栅光谱。 干涉仪：通过干涉现象，得到明暗相间的干涉图。 滤光器是最简单的分光系统，只能分离出一个波长带或只能保证消除给定消长以上或以下的所有辐射。 6、简述常用辐射源的种类典型的光源及其应用范围。 1 / 1'.
光学分析方法的发展
光学分析方法的发展 北京温分分析仪器技术开发有限公司 光学分析法是利用待测定组分所显示出的吸收光谱或发射光谱，既包括原子光谱也包括分子光谱。利用被测定组分中的分子所产生的吸收光谱的分析方法，即通常所说的可见与紫外分光光度法、红外光谱法；利用其发射光谱的分析方法，常见的有荧光光度法。利用被测定组分中的原子吸收光谱的分析方法，即原子吸收法；利用被测定组分的发射光谱的分析方法，包括发射光谱分析法、原子荧光法、X射 线原子荧光法、质子荧光法等。 （一）比色法 分光光度法的前身是比色法。比色分析法有着很长的历史。1830年左右，四氨络铜离子的深蓝色就被用于铜的测定。奈斯勒的氨测定法起源于1852年，大约在同一年，硫氰酸盐被用来分析铁。1869年，舍恩报道说钛盐与过氧化氢反应会产生黄色，1882年，韦勒（Weller）将此黄色反应改进成一种钛的比色法。钒也能与过氧化物发生类似的反应，生成一种橙色络合物。1912年，梅勒一方面利用1908年芬顿发现的一个反应（二羟基马来酸与钛反应呈橙黄色，与钒反应无此色），另一方面利用与过氧化物的反应，得出了一种钛和钒这两种元素的比色测定法。 吸收光度分析法提供了非化学计量法的一个很好例子。有色化合物的光吸收强弱随着所用辐射波长的大小而变化。因此早期的比色法主要凭经验将未知物与浓度近似相等的标准溶液进行对比。比如象奈斯勒在氨测定法中所作的比较。比色剂，如杜波斯克比色计，是通过改变透光溶液的厚度和利用比尔定律，来对未知物的颜色与标准液的浓度进行对比的，这种仪器并不适用于所有的有色物质，它充其量也不过经验程度很高罢了。 1729年，P·布古厄（Bouguer）观察到入射光被介质吸收的多少与介质的厚度成正比。这后来又被J·H·兰贝特（Lambert，1728—1777）所发现，他对单色光吸收所作的论述得到了下列关系式： 上式中I是通过厚度为x的介质的光密度，a是吸收系数。利用边界条件x=0时，I=I0，积分得到： I=I0e-ax 1852年，A·比尔（Beer）证实，许多溶液的吸收系数a是与溶质的浓度C成正比的。尽管比尔本人没有建立那个指数吸收定律公式，但下列关系式 I=I0e-acx 仍被叫做比尔定律，式中浓度和厚度是作为对称变数出现的。这个名称似乎是在1889年就开始使用了。
1.光学分析法导论
第一章 光学分析法导论 （An Introduction to Optical Analysis ） 1.1 电磁辐射的性质 电磁辐射（electromagnetic radiation ）是一种以极大的速度（在真空中为 2.9979× 1010cm ·s －1）通过空间，不需要任何物质作为传播媒介的能量。它包括无线电波、微波、红外光、紫外-可见光以及X 射线和γ射线等形式。电磁辐射具有波动性和微粒性。 1.1.1 电磁辐射的波动性 根据Maxwell 的观点，电磁辐射的波动性可以用电场矢量E 和磁场矢量M 来描述，如图1.1.1所示。它是最简单的单个频率的平面偏振电磁波。平面偏振就是它的电场矢量E 在一个平面内振动，而磁场矢量M 在另一个与电场矢量相垂直的平面内振动。电场和磁场矢量都是正弦波形，并且垂直于波的传播方向。与物质的电子相互作用的是电磁波的电场，所以磁场矢量可以忽略，仅用电场矢量代表电磁波。波的传播以及反射、衍射、干涉、折射和散射等现象表现了电磁辐射具有波的性质，可以用以下波参数来描。 图1.1.1 电磁波的电场矢量E 和磁场矢量M 1）周期T 相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所需要的时间间隔称为周期，单位为s （秒）。 2）频率ν 单位时间内通过传播方向上某一点的波峰或波谷的数目，即单位时间内电磁场振动的次数称为频率，它等于周期的倒数1/T ，单位为1/s （1/秒），称为赫兹，以Hz 表示。电磁波的频率只取决于辐射源，与通过的介质无关。 3）波长λ 相邻两个波峰或波谷的直线距离。若电磁波传播速度为c ，频率为ν，那么波长λ为： νλ1 ?=c （1.1.1） 不同的电磁波谱区可采用不同的波长单位，可以是m ，cm ，μm 或nm ，他们之间的换算关系为1m=102cm=106μm=109nm 。 4）波数 每厘米长度内含有波长的数目，即波长的倒数： c νλ== 1 （1.1.2） 单位为cm －1（厘米－1），将波长换算成波长的关系式为：
光学分析法导论习题
光学分析法导论习题 一．填空题 1. 光速c≈3×1010cm·s-1是在中测得的。 2．原子内层电子跃迁的能量相当于光,原子外层电子跃迁的能量相当于光和。 3．分子振动能级跃迁所需的能量相当于光,分子中电子跃迁的能量相当于光。 4．钠的基态光谱支项为 ,钠的共振谱线以表示。 5．，和三种光分析方法是利用线光谱进行检测的。 6．指出下列电磁辐射所在的光谱区（光速为3×1010cm·s-1）。 （1）波长588.9nm ；（2）波数400cm-1； （3）频率2.5×1013Hz ；（4）波长300nm 。 二．选择题 1．电磁辐射的微粒性表现在下述哪种性质上 A. 能量 B. 频率 C. 波长 D. 波数 2.当辐射从一种介质传播到另一种介质中时,下述哪种参量不变? A. 波长 B.频率 C.速度 D.方向 3.镁的L=2光谱项可具有几个J值? A.1 B.2 C.3 D.4 4.下述哪种分析方法是基于发射原理的? A.红外光谱法 B.荧光光度法 C.核磁共振波谱法 D.分光光度法 5.带光谱是由于 A 炽热固体发射的结果 B 受激分子发射的结果
C 受激原子发射的结果 D 简单离子发射的结果 ?习题 一．填空题 1. 光速c≈3×1010cm·s-1是在头真空中测得的。 2．原子内层电子跃迁的能量相当于 X 光,原子外层电子跃迁的能量相当于紫外光和可见光。 3．分子振动能级跃迁所需的能量相当于红外光,分子中电子跃迁的能量相当于紫外可见光。 4．钠的基态光谱项为 32S 1/2 ,钠的共振谱线以 32P 3/2 或32P 312 表 示。 5．原子发射，原子吸收和原子荧光三种光分析方法是利用线光谱进行检测的。 6．指出下列电磁辐射所在的光谱区（光速为3×1010cm·s-1）。 （1）波长588.9nm ；（2）波数400cm-1； （3）频率2.5×1013Hz ；（4）波长300nm 。 二．选择题 1．电磁辐射的微粒性表现在下述哪种性质上（A） A. 能量 B. 频率 C. 波长 D. 波数 2.当辐射从一种介质传播到另一种介质中时,下述哪种参量不变?（B） A. 波长 B.频率 C.速度 D.方向 3.镁的L=2光谱项可具有几个J值?（C） A.1 B.2 C.3 D.4 4.下述哪种分析方法是基于发射原理的?（B） A.红外光谱法 B.荧光光度法 C.核磁共振波谱法 D.分光光度法 5.带光谱是由于（B） A 炽热固体发射的结果 B 受激分子发射的结果 C 受激原子发射的结果 D 简单离子受激发射的结果 一、选择题 1、请按能量递增的次序，排列下列电磁波谱区：红外、射频、可见光、紫外、X射线、
第二章 光学分析法导论
第二章 光学分析法导论 1、解释下列名词 （1）原子光谱和分子光谱 （2）发射光谱和吸收光谱 （3）统计权重和简并度 （4）分子振动光谱和分子转动光谱 （5）禁戒跃迁和亚稳态 （6）光谱项和光谱支项 （7）分子荧光、磷光和化学发光 （8）拉曼光谱 答：（1）由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称原子光谱； 由分子成键电子能级跃产生的光谱称分子光谱。 （2）原子受外界能量（如热能、电能）作用时，激发到较高能态，但很不稳定，再返回基态或较低能态而发射特征谱线形成的光谱称原子发射光谱。 由基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能态产生的原子特征光谱称原子吸收光谱。 （3）由能级简并引起的概率权重称为统计权重。 在磁场作用下，同一光谱支项会分裂成2J+1个不同的支能级，2J+1称为简并度。 （4）由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称分子振动光谱； 由分子在不同转动能级间跃迁称分子转动光谱。 （5）不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁； 若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子有较长寿命，称为亚稳态。 （6）光谱项：用n 、L 、S 、J 四个量子数来表示能量状态，符号n 2S+1L J ； 光谱支项： J 值不同的光谱项。 （7）荧光和磷光都是光致发光。 荧光是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态产生的二次辐射； 磷光是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁产生的光辐射； 化学发光是化学反应物或产物受反应释放的化学能激发产生的光辐射。 （8）拉曼光谱：入射光子与溶液中试样分子间非弹性碰撞引起能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光谱。 2、阐明光谱项中各符号的意义和计算方法。 答：光谱项：n 2S+1L J ； 其中 n 为主量子数，与个别单独价电子的主量子数相同，取值仍为1，2，3，…任意正整数。 L 为总角量子数，其数值为外层价电子角量子数l 的矢量和，即：∑=i i l L 两个价电子耦合所得的总角量子数与单个价电子的角量子数l 1、l 2有如下的取值关系： L = (l 1+l 2)，(l 1+l 2 －1)，(l 1+l 2 －2)，…，｜l 1－l 2｜ 其值可能为L ＝0，1，2，3，…，相应的光谱项符号为S ，P ，D ，F ，…。若价电子数为3时，应先把2个价电子的角量子数的矢量和求出后，再与第三个价电子求出矢量和，就是3个价电子的总角量子数，依此类推。 S 为总自旋量子数，价电子自旋与自旋之间的相互作用也是较强的，多个价电子的总自旋量子数是单个价电子量子数m s 的矢量和，即：∑=i i s m S ,
光学分析法导论发射光谱习题
第二章光学分析法导论习题（P223） 1、光谱法的仪器由哪几部分组成？它们的作用是什么？ 2、单色器由几部分组成？它们的作用是什么？ 3、简述光栅和棱镜分光的原理。 4、影响光栅色散率（线色散率）的因素有哪些？线色散率的单位是什么？ 5、波长为500nm和520nm的光谱线垂直照射到光栅上，经焦距为两米的成像物镜系统进 行光谱测量，若光栅刻线数分别为600条/mm，1200条/mm，问一级光谱和二级光谱中这两条线之间的距离为多少？ 6、一台配有长63.5mm，刻线数为600条/mm光栅的光谱仪，理论上至少要用哪一级光谱 才能分辨开309.990nm和309.997nm的铁双线？ 7、某光谱仪光栅长5cm，刻线数为1000条/mm，暗箱物镜焦距为1m，光线垂直光栅入射， 问分别用一、二级光谱时在衍射为30°处的波长各为多少？在此波长下所能分辨开的最小波长差各为什么？此时的倒线色散率为多大？ 第三张原子发射光谱法习题（P242） 1、光谱项的意义是什么？ 2、光谱分析常用的激发光源有哪几种？比较它们各自的特点？ 3、发射光谱分析中，如何选择分析线和分析线对？ 补充题 1、原子发射光谱是怎样产生的？其特点是什么？ 2、原子发射光谱仪由哪几部分组成？其主要作用是什么？ 3、名词解释：（1）激发电位；（2）电离电位；（3）原子线；（4）；离子线；（5）共振线；（6） 灵敏线（7）等离子体；（8）自吸；（9）基体效应 4、简述ICP的形成原理及其特点。 5、光谱定性分析摄谱时，为什么要使用哈特曼光阑？为什么要同时摄取铁光谱？ 6、光谱定量分析的依据是什么？为什么要采用内标法？简述内标法的原理。 7、为什么原子发射光谱可采用内标法来消除实验条件的影响？ 8、采用原子发射光谱分析下列试样时，选用什么光源为宜？ （1）矿石中组分的定性、半定量分析； （2）合金中铜的质量分数（10-2数量级） （3）钢中锰的质量分数（10-4~10-3数量级） （4）污水中的Cr、Mn、Cu、Fe等的质量分数（10-6~10-3数量级） 9、某合金中Pb的光谱的定量测定，以Mg作为内标，实验测得数据如下：根据下面数据，（1） 绘制工作曲线； （2）求溶液中A、B、C的质量浓度。 溶液黑度计读数（透光率）Pb的浓度（mg mL-1） Mg Pb 1 7.3 17.5 0.151 2 8.7 18.5 0.201 3 7.3 11.0 0.301 4 10.3 12.0 0.402 5 11. 6 10.4 0.502 A 8.8 15.5 B 9.2 12.5 C 10.7 12.2
光学分析法
1．光量子的能量正比于辐射的 ( Ａ ) Ａ．频率 Ｂ．波长 Ｃ．波数 Ｄ．周期 2．原子发射光谱的产生是由于 （ Ｂ） Ａ．原子的次外层电子在不同能态间跃迁 Ｂ．原子的外层电子在不同能态间跃迁 Ｃ．原子外层电子的振动和转动 Ｄ．原子核的振动 3．在原子吸收分析中, 过大的灯电流除了产生光谱干扰外, 还使发射共振线的谱线 轮廓变宽. 这种变宽属于 ( Ｄ ) Ａ．自然变宽 Ｂ．压力变宽 Ｃ．场致变宽 Ｄ．多普勒变宽(热变宽) 4．原子吸收法测定钙时, 加入EDTA 是为了消除下述哪种物质的干扰? ( Ｂ ) Ａ．盐酸 Ｂ．磷酸 Ｃ．钠 Ｄ．镁 5．在原子吸收分析中，如灯中有连续背景发射，宜采用 ( Ｂ ) Ａ．减小狭缝 Ｂ．用纯度较高的单元素灯 Ｃ．另选测定波长 Ｄ．用化学方法分离 6．在原子吸收分析中, 有两份含某元素M 的浓度相同的溶液1 和溶液2 , 在下列哪 种情况下, 两份溶液的吸光度一样？ ( Ｃ ) Ａ．溶液2的粘度比溶液1大 Ｂ．除M 外溶液2中还含表面活性剂 Ｃ．除M 外溶液2中还含10mg/mL KCl Ｄ．除M 外溶液2中还含1mol/L NaCl 溶液 7．下列化合物中λmax 最大的是 （ A ） 8．一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( Ｃ ) Ａ．玻璃 Ｂ．石英 Ｃ．卤化物晶体 Ｄ．有机玻璃 9．下列是原子质量数与原子序数的几种组合,使原子核的自旋角动量为零的组合是 （D ） A ．奇数, 奇数 B ．奇数, 偶数 C ．偶数, 奇数 D ．偶数, 偶数 10．非色散型原子荧光光谱仪、原子发射光电直读光谱仪和原子吸收光谱仪的相同 部件是 ( Ａ ) Ａ．检测器 Ｂ．单色器 Ｃ．原子化器 Ｄ．光源 11．下列哪些元素于酸性介质中，在还原剂(硼氢化钠，金属锌等)的作用下、可生成易挥发 的氢化物．而进入等离子体光源进行蒸发和激发? （ B ） A ．Fe B ．Ge C ．Mo D ．W 12．在原子吸收分析法中, 被测定元素的灵敏度、准确度在很大程度上取决于( Ｃ ) Ａ．空心阴极灯 Ｂ．火焰 Ｃ．原子化系统 Ｄ．分光系统 13．在原子吸收分光光度计中，目前常用的光源是 ( Ｂ ) Ａ．火焰 Ｂ．空心阴极灯 Ｃ．氙灯 Ｄ．交流电弧 14．若原子吸收的定量方法为标准加入法时, 消除了下列哪种干扰？ ( Ｄ ) Ａ．分子吸收 Ｂ．背景吸收 Ｃ．光散射 Ｄ．基体效应 15．原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是 ( Ａ ) A.CH CH 2 B.CH 2CH C. CH 3 H 3C D.CH 3H 3C
光学分析现状或发展趋势
光学分析法导论 第一节光学分析法及其分类 光学分析法：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立起来的分析方法。 电磁辐射范围：包括从 射线到无线电波的所有电磁波谱范围(不只局限于光学光谱区)。 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等； 光学分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其它方法不可替代的地位； 三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物之间的相互作用；（3）产生信号。 基本特点：（1）所有光学分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，不涉及混合物分离；（不同于色谱分析）（3）涉及大量光学元器件。 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。 光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。 光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。 原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的
表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有：原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。 分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有：紫外-可见分光光度法（UV-Vis），红外光谱法（IR），分子荧光光谱法（MFS）和分子磷光光谱法（MPS）等。 非光谱法不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质；如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。光谱组成: 线光谱(Line spectra): 由处于气相的单个原子发生电子能级跃迁所产生的锐线，线宽大约为10-4?。 带状光谱(Band spectra): 由气态自由基或小分子振动-转动能级跃迁所产生的光谱，由于各能级间的能量差较小，因而产生的谱线不易分辨开而形成所谓的带状光谱(其带宽达几个至几十个nm)； 第二节光谱仪器 用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐射强度和波长关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。 光谱仪或分光光度计一般包括五个基本单元：光源；单色器；样品容器；检测器；读出器件(显示与数据处理) 一、光源
第2章 光谱分析法导论
第2章光谱分析法导论 2.1 内容提要 2.1.1 基本概念 光分析法—以物质的光学性质为基础建立的分析方法，称为光学分析法，简称光分析法。 光谱分析法—以测量光与物质相互作用，引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁产生的发射、吸收、散射等波长与强度的变化关系为基础的光分析法，称为光谱分析法。 非光谱分析法—利用光与物质作用时所产生的折射、干涉、衍射和偏振等基本性质的变化来达到分析测定目的的光分析法，主要有折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等。 光发射—受激粒子由高能态跃迁回到低能态（包括基态）时，以光辐射形式释放多于能量的现象。 光吸收—当光与物质接触时，某些频率的光被选择性的吸收并使其强度减弱，这种现象被称为物质对光的吸收。 光散射—光通过不均匀介质时，如果有一部分光沿着其他方向传播，这种现象称为光的散射。 光折射—当光从一种透明介质进入另一种透明介质时，光束的前进方向发生改变的现象，称为光的折射。 光衍射—光波绕过障碍物而弯曲向后传播的现象，称为光的衍射。 光偏振—天然光通过某些物质后，变为只在一个固定方向有振动的光，称为平面偏振光，这种现象称为偏振。 光的旋光色散—平面偏振光进入旋光活性物质时，使得构成偏振光的左、右两圆偏振光的传播速度变得不一样，这种现象称为旋光色散。 光的圆二色性—偏振光与物质相互作用后，由于对左、右圆偏振光的吸收情况不同导致两圆偏振光的振幅和能量也不相同，并形成一个沿着椭圆运动的椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。 光的波粒二象性—指光既有波动性又有粒子性。 吸收光谱—物质的粒子吸收某特定的光子后，由低能级跃迁到较高能级，当把物质对光的吸收情况按照波长的次序排列记录下来，就得到
光学分析法导论
第2章光学分析法导论 【2-1】解释下列名词。 （1）原子光谱和分子光谱（2）发射光谱和吸收光谱 （3）闪耀光栅和闪耀波长（4）光谱通带 答：（1）原子光谱：由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱。 分子光谱：由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。 （2）发射光谱：原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱。 吸收光谱：物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。 （3）闪耀光栅：当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上。从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀，这种光栅称为闪耀光栅。 闪耀波长：在这样刻成的闪耀光栅中，起衍射作用的槽面是个光滑的平面，它与光栅的表面一夹角，称为闪耀角。最大光强度所对应的波长，称为闪耀波长。 （4）光谱通带：仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。 【2-2】简述棱镜和光栅的分光原理。 【2-3】简述光电倍增管工作原理。 答：光电倍增管工作原理： 1）光子透过入射窗口入射在光电阴极K上。 2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。 3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。 4）经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流，在负载RL上产生信号电压。 【2-4】何谓多道型检测器？试述多道型检测器光电二极管阵列、电荷耦合器件和电荷注入器件三者在基本组成和功能方面的共同点。 【2-5】请按能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外，无线电波，可见光，紫外光，X射线，微波。 答：能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。 波长递增顺序：X射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。 【2-6】计算下列电磁辐射的频率和波数。
光学分析法导论思考题与练习题
思考题与练习题 1.对下列的物理量单位进行换算： （1）150pm X射线的波数（cm-1）； （2）670.7nm Li线的频率（Hz）； （3）3300cm-1波数的波长（μm）； 答案:(1)；（2）；（3）3.03μm。 2.计算下列电磁辐射的频率（Hz）、波数（cm-1）及光量子的能量（用电子伏eV、尔格erg 及千卡/摩尔表示）： （1）波长为589.0nm的钠D线； 答 ； 案: （2）在12.6μm的红外吸收峰。 答 。 案: 3.将波长443nm的光通过折射率为1.329的甲醇溶液时，试计算： （1）在甲醇溶液中的传播速度； （2）频率； （3）能量（J）； （4）周期（s）。 答案:（1）；（2）；（3）；（4）。 4.辐射通过空气（n=1.00027）与某玻璃（n=1.7000）界面时，其反射损失的能量大约有多 少？ 答案:6.7% 5.何谓光的二象性？何谓电磁波谱？
6.请按照能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外线，无线电波，可 见光，紫外光，X射线，微波。 7.光谱法的仪器通常由哪几部分组成？它们的作用是什么？ 自测题 1.电磁辐射的二象性是指: A．电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成； B．电磁辐射具有波动性和电磁性； C．电磁辐射具有微粒性和光电效应； D．电磁辐射具有波动性和电磁性。 2.光量子的能量与电磁辐射的哪一个物理量成正比？ A．紫外；B．波长； C．波数；D．周期。 3.可见区、紫外区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为 A．紫外区和无线电波区； B．可见光区和无线电波区； C．紫外区和红外区； D．波数越大。 4.有机化合物成键电子的能级间隔越小，受激跃迁时吸收电磁辐射的 A．能量越大；B．频率越高； C．波长越长； D．波数越大。 5.波长为0.0100nm的电磁辐射的能量是多少eV？(已知)