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《光谱分析法导论》复习题
1.所谓“真空紫外区”，其波长范围是（ ）
A.200~400nm B.400~800nm C.10~200nm D.200~800 2. 下述哪种光谱法是基于发射原理？（ ）
A.红外光谱法 B.荧光光度法 C.分光光度法 D.核磁共振波谱法 3.已知光束的频率为105Hz，该光束所属光区为（ ） A.紫外光区 B.微波区 C.可见光区 D.红外光区 4.波长为0.01nm的光子能量为（ ）
A.12.4eV B.124eV C.1.24×105eV D.0.124eV 5.可见光的能量范围为（ ）
A.12400~1.24×10eV B.1.43×10~71eV C.6.2~3.1eV D.3.1~1.65eV 6.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.简单离子受激发射的结果 7.基于电磁辐射吸收原理的分析方法是（ ）
A.原子荧光光谱法 B.分子荧光光谱法 C.化学发光光谱法 D.紫外-可见分光光度法 8.可以概述三种原子光谱（吸收、发射、荧光）产生机理的是（ ）
A.能量使气态原子外层电子产生发射光谱 B.辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁C.能量与气态原子外层电子相互作用 D.辐射能使院子内层电子产生跃迁 9. 若光栅宽度为50mm，刻痕数为1200条·mm-1，此光栅的一级光谱理论分辨率应为 60000 。 10.原子外层电子跃迁的能量相当于紫外光和可见光；原子核自旋跃迁激发能对应于射频辐射区。
11.欲在200～400nm光区进行分析，可选用的棱镜摄谱仪是 ( ) A.玻璃棱镜 B.萤石棱镜 C.石英棱镜 D.以上三种均可
12.下述哪种分析方法是以散射光谱为基础的 （ ） A.原子发射光谱 B.拉曼光谱 C.原子吸收光谱 D.X荧光光谱法
13.红外光谱仪的主要部件包括： 光源 ， 吸收池 ， 单色器 、 检测器 及记录系统。
14.指出下列电磁辐射所在的光谱区
(1)波长588.9nm 可见光 （2）波数400cm-1 红外 （3）频率2.5×1013Hz 红外 （4）波长300nm 紫外
15.常见光谱分析中， 原子吸收 、 原子发射 和 原子荧光 三种光分析方法的分析对象为线光谱。
16.红外光谱是基于分子的 振动 和 转动 能级跃迁产生的。
17.L=2的镁原子的光谱项数目为 4 ，其中多重态为3的光谱项数目为 3 。
18.物质的分子、原子、离子等都具有不连续的量子化 能级 ，只有当某波长光波的能量与物质的基态和激发态的 能量差相等 时，才发生物质对某光波的吸收，也就是说物质对光的吸收是 有选择性 。
19.在光谱法中，通常需要测定试样的光谱，根据其特征光谱的 波长 可以进行定性分析；而光谱的 强度 与物质含量有关，所以测量其 强度 可以进行定量分析。 20.根据光谱产生的机理，光学光谱通常可分为： 原子光谱 ， 分子光谱 。 21.紫外可见分光光度计用 钨丝灯 ， 氢灯或氘灯 做光源。 22.红外光谱仪用 能斯特灯 与 硅碳棒 做光源。
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计算题常见主要考察内容主要有：有关激发电位、波长、频率等的计算，有关单色器的色散率和分辨率的计算等，单色器部分重点掌握光栅 需掌握内容：（1）光栅公式：d(sin??sin?)?n? （2）光栅光学参数计算公式： 线色散率 D?dld??Fd?d?d?d???Fndcos?Fn??dnFFn?（??20） d(??20)
b?1d)
?倒线色散率 D?1?分辨率 R????dcos??nN?nlb(b为刻痕密度，-1
单色器通带：W=D·S 定义：单色器出射光束的波长区间。
17.当一级光谱线波长为500nm时，其入射角为60°，反射角为-40°。该光栅的刻线数目应为
多少？
解：此题中入射线与反射线位于法线两侧，故应用式d(sin??sin?)?n?中应取“-”号。
d(sin??sin?)?d(sin60?sin40)?1?500 d?1?5000.866?0.643?2.242?10?3mm
每毫米光栅的刻线数为1/d=460条/mm
18.已知光栅刻痕密度为2400mm，暗箱物镜的焦距为1m，求使用一级和二级衍射光谱时，光栅光谱仪的倒线色散率。 解：n=1时， D?1-1
?d?dl?dnF?1nFb?11?1?10mm?2400mm3?1?1?10nm2.4?10mm66?0.42nm?mm?1n
=2时， D?1?d?dl?dnF?1nFb?12?1?10mm?2400mm3?1?1?10nm4.8?10mm66?0.21nm?mm?11
9.已知光栅刻痕密度为1200mm-1，当入射光的入射角φ=45°时，求波长为300nm的光在一级光谱中的衍射角θ为多少度？（假设入射线和衍射线在光栅法线的异侧。） 解：d?1b?11200mm?1?8.3?10?4mm
代入光栅公式 d(sin??sin?)?n? 8.3?10?4mm?(sin45?sin?)?1?300nm
?解得 θ=20.49°
20.某光栅光谱仪的光栅刻痕密度为2400mm-1，光栅面积为5×5cm2，计算此光谱仪对一级光谱的理论分辨率。该光谱仪能否将波长为309.418nm和309.271nm的两条谱线分开？为什么？
解：R理?nN?nlb?1?50mm?2400mm?1?1.2?10
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（1）用比较分辨率来判断 R?????(309.418?309.271)/2309.418?309.2713?2.1?10
由于R理?R，所以该光谱仪可以将这两条谱线分辨开来。
（2）用波长差来判断 根据R理可求得分辨谱线的最小波长差Δλ理，即
??理??R理?309.344nm1.2?105?0.0026nm
Δλ=（309.418-309.271）nm=0.147nm
由于Δλ理?Δλ，所以该光谱仪可以将这两条谱线分辨开来。 21. 某原子吸收分光光度计的光学参数如下： 光栅刻数：1200条/mm，光栅面积：50×50mm
倒线色散率：20?/mm，狭缝宽度：0.05，0.1，0.2，2mm四档可调，试问： （1）此仪器的一级光谱理论分辨率是多少？
（2）欲将K404.4nm和K404.7nm两线分开，所用狭缝宽度应是多少？
（3）Mn279.48nm和279.83nm双线中，前者是最灵敏线，若用0.1mm和0.2mm的狭缝宽度分别测定Mn279.48nm，所得灵敏度是否相同？为什么？ 解：（1）R理? （2）S?WD2
?????m?N?1?1200?50?60000 4047?404420?0.15(mm)
即分开K双线所需狭缝宽度应为0.15mm （3）所得灵敏度不同，因为：
用0.1mm狭缝时，其通带W=D?S=20×0.1=2（?） 用0.2mm狭缝时，其通带W=D?S=20×0.2=4（?）
Mn双线波长差为2798.3-2794.8=3.5（?）
若用0.2mm狭缝时，通带为4 ?，Mn双线同时通过狭缝进入检测器检测，但因双线灵敏度不同，所以测到的是双线灵敏度的平均值。
若用0.1mm狭缝时，通带是2 ?，此时可将双线分开，只测到最灵敏线Mn2794.8 ?。所以其灵敏度高于0.2mm。
《原子光谱法基础》复习题
1.解释术语：
激发电位：原子外层电子由基态激发到高能态时所需要的能量。 电离电位：使原子发生电离所需要的最低能量。 原子线：原子外层电子跃迁时发射的谱线。 离子线：离子外层电子跃迁时发射的谱线。
共振线：原子的光谱线各有其相应的激发电位，具有最低激发电位的谱线称为共振线。 谱线的自吸：在原子化过程中，处于高、低能级的粒子比例与原子化器的温度等因素有关。处于高能级的粒子可以发射光子，处于低能级的粒子可以吸收光子。辐射能被发射原子自身吸收而使谱线发射强度减弱的现象称为谱线的自吸。
多普勒变宽：由原子在空间作无规则运动所引起的谱线变宽。又称热变宽。
自然变宽：在无外界影响的情况下，谱线具有一定的宽度，这种宽度称为自然变宽，它与激发态原子的平均寿命有关。
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压力变宽：凡是非同类微粒（电子、离子、分子、原子等）相互碰撞或同种微粒相互碰撞所引起的谱线宽度统称为压力变宽。因前者原因变宽被称为劳伦兹变宽，后者原因变宽被称为共振变宽或赫尔兹马克变宽。压力变宽又称碰撞变宽，可随气体压力的增大而增大。 自吸变宽：谱线自吸引起的变宽称为自吸变宽。
2.在原子发射光谱分析中，电离度增大会产生 原子 线减弱， 离子 线增强。 原子线变宽的原因有 自然宽度 ， 多普勒变宽 和 压力变宽 。 3.下述哪种跃迁不能产生，为什么？
（1）3S0—3P1 （2）3S0—3D2 （3）3P2—3D3 （4）4S1—4P1
提示：根据量子力学原理，电子的跃迁不能在任意两个能级间进行，而必须遵循一定的“选择定则”。即：（1）Δn=0或任意正整数；
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（2）ΔL=±1，跃迁只允许在S项和P项，P项和S项或D项之间，D项和P项或F项之间，等；
（3）ΔS=0，即单重态只跃迁到单重态，三重态只跃迁到三重态； （4）ΔJ=0，±1。但当J=0时， ΔJ=0的跃迁是禁戒的。
由于31S0—31D2不符合选择定则中的ΔL=±1，所以这种跃迁是禁阻的。 4.理解光谱项的含义并会书写。
例：写出Ca原子的基态与激发态的光谱项
n L S J 光谱项 光谱支项 多重性 简并度
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4s基态 4 0 0 0 4S 4S0 单 1
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激发态 4 1 0 1 4P 4P1 单 3 (4s,4p) 1 2 4P2 5 1 4P 4P1 三 3 0 43P0 1 5. 在火焰中钠原子被激发发射了589.0nm的黄光，若火焰温度分别为2500K和3000K时，求此谱线的激发态与基态原子数的比值，并简述计算结果说明什么？（已知
PjP0?2）
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解：?E?NPjP0hc??6.626?10?34?2.997?10?98589.0?10?3.371?10?19
jN0?e??E/kT
PjP0??2
?19T=2500K时，
N3.371?101.38?10?23jN0?2?e?2500?1.15?10?19?4
同理，T=3000K时，
Nj?3.371?101.38?10?23N0?2?e?3000?5.83?10?4
计算结果表明，Nj与N0的比值很小，说明了处于激发态原子数与处于基态原子数相比是很小的，虽然温度升高，会影响Nj数目（稍增加），但影响很小，与N0相比，仍是很小，可以忽略不计。一般原子化温度都在3000K以下，所以在原子吸收分析中，可以认为原子蒸气中基态原子数近似地等于总原子数。即可将参与吸收的基态原子数看作是原子总数。而参与吸收的原子总数正比于溶液中元素浓度c，这正是原子吸收法基本原理的依据。
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