光分析导论

一、 选择题

1.在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是 ( )

(1)原子光谱 (2)分子光谱 (3)可见分子光谱 (4)红外光谱 2.可见光的能量应为 ( ) (1) 1.24×104～ 1.24×106eV (2) 1.43×102～ 71 eV (3) 6.2 ～ 3.1 eV (4) 3.1 ～ 1.65 eV 3.已知：h=6.63×10-34 J?s则波长为0.01nm的光子能量为 ( ) (1) 12.4 eV (2) 124 eV (3) 12.4×105eV (4) 0.124 eV

4..频率可用下列哪种方式表示（c------光速，λ---波长，б---波数（ ） （1）б/c （2cб （3）1/λ （4）c/б 5.光量子的能量正比于辐射的（ ）

（1）频率 （2）波长 （3波数 （4）传播速度 6. 下列四个电磁波谱区中，请指出能量最小（），频率最小（），波数最大者（），波长最短者（） （1）X射线 （2）红外区 （3）无线电波 （4）紫外和可见光区 二、填空题 ( 共 7题 12分 )

1.库仑滴定分析法, 实际上是一种___________________________电解分析法. 2. 任何一种分析仪器都可视作由以下四部分组成:________________________、

____________________、_____________________和________________________. 3. 仪器分析主要分为三大类, 它们是、

和.

4.用pH计测定某溶液pH时, 其信号源是__________________________________; 传感器是_______________________________. 5.电化学分析法是建立在基础上的一类分析方法. 6.光学分析法是建立在基础上的一类分析方法. 三、解释术语

1. 电磁波谱 2.发射光谱 3.吸收光谱 4.荧光光谱 四、计算题

1.计算下列辐射的频率（Hz）和波数（cm-1）

（1）0.25cm的微波束； （2） 324.7nm铜的发射线。 2.计算下列辐射的波长（以cm和à为单位） （1） 频率为4.47×1014Hz的可见光波 （2） 频率为1.21×108Hz的无线电波

3.计算习题1中各辐射以下列单位表示的能量。（1）erg （2）Ev

答案：

一、选择题

1. (3) 2. (4) 3. (3) 4.（2） 5.（1）（3） 6. （3），（3），（1），（1）。

二、填空题 1.控制电流

2.信号发生器、信号转换器(传感器)、读出装置、放大记录系统 3. 电化学分析法、色谱分析法、光学分析法

4.被测溶液 pH玻璃电极 5.溶液电化学性质 6.物质与电磁辐射互相作用 三、解释术语

1. 电磁波谱：电磁辐射是一种高速通过空间传播的光量子流，它既有离子性质又有波动性质。电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。

2. 发射光谱：物质的原子、离子或分子得到能量，使其由低能态或基态激发到高能态，当其跃迁回到较低能态或基态而产生光谱称为发射光谱。

1

3. 吸收光谱：当辐射通过气态、液态或固态（透明）物质时，物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态激发到较高的能态。这种因对射的选择性吸收而得到的光谱称为吸收光谱。

4. 荧光光谱：激发态原子或分子通过无辐射跃迁回到较低的激发态，然后再以辐射跃迁的形式回到基态或直接以辐射跃迁回到基态，通过这种形式获得的光谱称为荧光光谱。 四、计算题

1.计算下列辐射的频率（Hz）和波数（cm-1）

（1）0.25cm的微波束； （2） 324.7nm铜的发射线。 解：（1）ν= c/λ=3×1010/0.25=1.2×1011（Hz） б=1/λ=1/0.25=4.0（cm-1） （2）324.7nm=3.247×10-5cm ν=c/λ=3×1010/3.247×10-5=9.24×1014（Hz） б=1/λ=1/3.247×10-5=3.1×104（cm-1） 1. 计算下列辐射的波长（以cm和à为单位） （3） 频率为4.47×1014Hz的可见光波 （4） 频率为1.21×108Hz的无线电波 解：（1）λ=c/ ν=3×1010/4.47×1014=6.711×10-5（cm）=6711.0（à）

（2） λ=c/ ν=3×1010/1.21×108=2.48×102（cm）=2.48×1010（à） 2. 计算习题1中各辐射以下列单位表示的能量。（1）erg （2）Ev 解：[ 1 ] ∵E=hv=h ?c/λ 其中h=6.63×1027erg?s，c=3×1010cm?s-1

（1） λ=0.25cm的微波束 E=hv=h ?c/λ=6.63×1027×3×1010/0.25=7.96×10-16（erg）

（2） 由于1eV=1.60×10-12erg ∴E=7.96×10-16/1.60×10-12=4.98×10-4（eV） [ 2 ] λ=324.7nm 的Cu发射线 E=hv=h ?c/λ=6.63×1027×3×1010/3247×10-8=6.13×10-12（erg） ∴E=6.13×10-12/1.60×10-12=3.83（eV）

原子发射光谱法

一、选择题

1.发射光谱定量分析选用的“分析线对”应是这样的一对线 ( )

(1) 波长不一定接近，但激发电位要相近 (2) 波长要接近，激发电位可以不接近 (3) 波长和激发电位都应接近 (4) 波长和激发电位都不一定接近 2.下面几种常用的激发光源中, 分析的线性范围最大的是 ( ) (1)直流电弧 (2)交流电弧 (3)电火花 (4)高频电感耦合等离子体

3.NaD双线[?(D1)＝5895.92?, 由3P1/2跃迁至3S1/2; ?(D2)＝5889.95?, 由3P3/2跃迁至3S1/2]的相对强度比I(D1)／I(D2)应为 ( )

(1) 1/2 (2) 1 (3) 3/2 (4) 2

4.发射光谱摄谱仪的检测器是 ( ) (1) 暗箱 (2) 感光板 (3) 硒光电池 (4) 光电倍增管 5.以光栅作单色器的色散元件，若工艺精度好，光栅上单位距离的刻痕线数越多， 则： ( ) (1) 光栅色散率变大，分辨率增高 (2) 光栅色散率变大，分辨率降低 (3) 光栅色散率变小，分辨率降低 (4) 光栅色散率变小，分辨率增高 6.光栅公式 [n?= b(Sin?+ Sin?)]中的 b值与下列哪种因素有关？( )

(1) 闪耀角 (2) 衍射角 (3) 谱级 (4) 刻痕数 (mm-1) 7.原子发射光谱是由下列哪种跃迁产生的？ ( ) (1) 辐射能使气态原子外层电子激发 (2) 辐射能使气态原子内层电子激发 (3) 电热能使气态原子内层电子激发 (4) 电热能使气态原子外层电子激发 8.摄谱法原子光谱定量分析是根据下列哪种关系建立的(I——光强, N基——基态原子数,

2

?S——分析线对黑度差, c——浓度, I——分析线强度, S——黑度)？ ( ) (1) I －N基 (2) ?S －lgc (3) I － lgc (4) S－ lgN基 9.以直流电弧为光源, 光谱半定量分析含铅质量分数为10-5以下的Mg时, 内标线为 2833.07?, 应选用的分析线为 ( ) (1)MgⅠ2852.129?, 激发电位为4.3eV (2)MgⅡ2802.695?, 激发电位为12.1eV (3)MgⅠ3832.306?, 激发电位为5.9eV (4)MgⅡ2798.06?, 激发电位为8.86eV 10.对同一台光栅光谱仪，其一级光谱的色散率比二级光谱的色散率 ( ) (1) 大一倍 (2) 相同 (3) 小一倍 (4) 小两倍 11.在原子发射光谱摄谱法定性分析时采用哈特曼光阑是为了 ( ) (1) 控制谱带高度 (2) 同时摄下三条铁光谱作波长参比 (3) 防止板移时谱线产生位移 (4) 控制谱线宽度

12.以光栅作单色器的色散元件，光栅面上单位距离内的刻痕线越少，则 ( ) (1) 光谱色散率变大，分辨率增高 (2) 光谱色散率变大，分辨率降低 (3) 光谱色散率变小，分辨率增高 (4) 光谱色散率变小，分辨率亦降低 13.在下面四个电磁辐射区域中, 波数最小的是 ( ) (1)Ｘ射线区 (2)红外区 (3)无线电波区 (4)可见光区 二、填空题 ( 共 7题 27分 )

1.电感耦合等离子体光源主要由___________________、____________________、 __________________等三部分组成, 此光源具____________________________ _________________________________________________________等优点。 2.发射光谱定性分析, 常以_________________光源激发, 因为该光源使电极温度 _______ 从而使试样__________, 光谱背景__________, 但其_____________差。 3.光谱缓冲剂的作用有___________________________________________, _________ _______________________________, ____________________________________。

4.在原子发射光谱仪的激发光源中, 主要发生试样的______________________________ _______________________过程 。试样的蒸发速度主要取决于_________________, 达到稳定蒸发所需的时间称为_______________________________ 。

5.在发射光谱中, 内标法、摄谱法和光电直读法定量分析的基本公式分别是________ ___________, _________________________, ___________________________。 三、计算题

1.两根相差 0.28nm 的谱线,在一光谱仪的出射狭缝焦面上分开的距离为 0.16mm，问 该仪器单色器的倒线色散率为多少？如果出射狭缝宽为 0.15mm，问单色器通带宽度为多 少？

2.用一每毫米有 500 条刻痕线的衍射光栅观察钠光谱线 (?=589.6nm), 问光线以 30°角入射时, 最多能看到第几级条纹 ?

3.用钛元素的两条谱线 TiⅡ322.4 nm 和 TiⅡ 322.3 nm 的强度比来计算光源的T，相应的 光谱数据和测量结果如下：

?/nm E/eV g I TiⅡ322.4 5.43 20.1 30 TiⅡ322.3 3.86 3.1 90

4.有一每毫米 1200 条刻线的光栅,其宽度为 5cm, 在一级光谱中, 该光栅的分辨

率为多少? 要将一级光谱中742.2 nm 和742.4 nm两条光谱线分开, 则需多少刻线的光栅 ? 四、问答题 ( 共 4题 20分 )

1.何为内标?在原子发射光谱分析中如何使用? 2.用光谱项符号写出 Mg 的共振线。

3.请简要写出高频电感耦合等离子炬 (ICP) 光源的优点。 4.试述光谱定量分析的基本原理及何谓内标法。 答案：

一、选择题

1. (3) 2. (4) 3. (1) 4. (2) 5. (1) 6. (4) 7. (4) 8. (2) 9. (1) 10. (3) 11. (3) 12. (4) 13.(3)

3

二、填空题 ( 共 7题 27分 )

1.高频发生器、等离子炬管、雾化器；稳定性好、基体效应小、线性范围宽、检出限低、应用范围广、自吸效应小、准确度高。

2.直流电弧 高 易于蒸发 较小 稳定性

3.稳定电弧温度, 克服其它存在的元素对分析线强度的影响 稀释试样, 减少试样与标样在组成及性质上的差别 防止燃弧时试样从电极空穴中溅散损失

4.蒸发及原子离子化；气态原子、离子激发 试样的热稳定性； 预燃时间。 5.(1)lgR＝lg(I分／I内)＝blgc＋lgA (2)S＝?blgc＋?lgA (3)lgV＝blgc＋lgA 三、计算题 ( 共 4题 20分 ) d?1.[答]

dl?0.280.16?1.75nm/nm

d?dl?0.15?1.75?0.15?0.263nm 倒线色散率为 1.75 nm/mm。通带宽度为

0.263 nm。 2.[答]根据光栅公式 n? = b(sin? + sin?) 当 ? = 30°时 sin? = 1/2

最多能看到衍射级次 n 的最大值对应于反射角 ? = 90°即 sin? = 1 b 为光栅上二刻痕线间距离,故 b = 1/500 mm = 1/5000 cm

b(sin?+sin?) 0.5 + 1

所以 n = ─────── = ────────── = 5.09 ? 5 ? 5000×5896×10-8 答：最多能看到第 5 级条纹。 3.[答] 由两谱线强度比公式得

T?5040(E1?E2)5040（5.43?3.86）(lgg1?2I1?20.?613.93K

g??lg)(lg1?322.3?lg30)21I23.1?322.490

4.[答](1) 设光栅的分辨率为

R = nN = 1×(5×10×1200) = 60,000 (2) 需如下刻线的光栅

? (742.2+742.4)/2 R’= ─── = ───────── = 3711 ?? 742.4-742.2 N = R’/n = 3711/1 = 3711 条

四、问答题 ( 共 4题 20分 )

1.内标是指置于各试样及标样中的一定浓度的某元素。使用方法如下：

取定量的内标物分别置于被测试样及标准物之中，在选定波长下分别测定发射强度计算 出内标在各试样中及标样中的相对强度以及待测物成分的相对强度，用待测物与内标物 两相对强度之比求出各试样的浓度。 2.31S0- 31P0

3.[答]温度高可达 10000 K，灵敏度高可达10-9； 稳定性好，准确度高，重现性好； 线性范围宽可达 4~5 个数量级；

可对一个试样同时进行多元素的含量测定； 自吸效应小； 基体效应小。

4