原子发射光谱法的基本原理.ppt

第六章第六章 原子发射光谱法原子发射光谱法一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生二、谱线强度二、谱线强度三、谱线自吸与自蚀三、谱线自吸与自蚀第二节 原子发射光谱法的基本原理2024/11/12 周二一、原子发射光谱的产生一、原子发射光谱的产生在在正正常常状状态态下下，元元素素处处于于基基态态，元元素素在在受受到到热热（火火焰焰）或或电电（电电火火花花）激激发发时时，由由基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态，返返回回到到基基态态时，发射出时，发射出特征光谱特征光谱（线状光谱线状光谱）；）；特征辐射特征辐射基态元素基态元素M激发态激发态M*热能、电能热能、电能E2024/11/12 周二 Na 能级图能级图 由由各各种种 高高 能能 级级跃跃 迁迁 到到 同同一一 低低 能能 级级时时 发发 射射 的的一一 系系 列列 光光谱线；谱线；2024/11/12 周二 K 元元素素的的能能级级图图 2024/11/12 周二 Mg 元素的能级图元素的能级图2024/11/12 周二原子的共振线与离子的电离线原子的共振线与离子的电离线第一共振线第一共振线:原子由第一激发态到基态的跃迁。原子由第一激发态到基态的跃迁。最易发生，能量最小最易发生，能量最小；离子线离子线:离子由第一激发态到基态的跃迁离子由第一激发态到基态的跃迁 (离子发射的谱线离子发射的谱线)其与电离能大小无关，离子的特征共振线其与电离能大小无关，离子的特征共振线。原子谱线表原子谱线表：I 表示原子发射的谱线；表示原子发射的谱线；II 表示一次电离离子发射的谱线；表示一次电离离子发射的谱线；III表示二次电离离子发射的谱线；表示二次电离离子发射的谱线；Mg I 285.213nm；II 279.553 nm；182.8972024/11/12 周二二、谱线强度二、谱线强度 原原子子由由某某一一激激发发态态 i 向向低低能能级级 j 跃跃迁迁，所所发发射射的的谱谱线线强强度度与激发态原子数成正比。与激发态原子数成正比。在在热热力力学学平平衡衡时时，单单位位体体积积的的基基态态原原子子数数N0与与激激发发态态原原子数子数Ni的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律：gi、g0为为激激发发态态与与基基态态的的统统计计权权重重；Ei：为为激激发发能能；k为为玻耳兹曼常数；玻耳兹曼常数；T为激发温度；为激发温度；发射谱线强度发射谱线强度：Iij=Ni Aijh ijh为为Plank常常数数；Aij两两个个能能级级间间的的跃跃迁迁几几率率；ij发发射射谱谱线线的频率的频率。将将Ni代入上式，得：代入上式，得：2024/11/12 周二谱线强度谱线强度影响谱线强度的因素影响谱线强度的因素：（1）激发能越小，谱线强度越强；）激发能越小，谱线强度越强；（2）温度升高，谱线强度增大，但）温度升高，谱线强度增大，但易电离。易电离。2024/11/12 周二三、谱线的自吸与自蚀三、谱线的自吸与自蚀等等离离子子体体：以以气气态态形形式式存存在在的的包包含含分分子子、离离子子、电电子子等等粒粒子子的的整整体体电电中中性性集集合合体体（电电离离度度大大于于0.1%）。等等离离子子体体内内温温度度和和原原子子浓浓度度的的分分布布不不均均匀匀，中中间间的的温温度度、激激发发态态原原子子浓度高，边缘反之。浓度高，边缘反之。自自吸吸：中中心心发发射射的的辐辐射射被被边边缘缘的的同同种种基基态态原原子子吸吸收收，使使辐射强度降低的现象。辐射强度降低的现象。元元素素浓浓度度低低时时，不不出出现现自自吸吸。随随浓浓度度增增加加，自自吸吸越越严严重重，当当达达到到一一定定值值时时，谱谱线线中中心心完完全全吸吸收收，如如同同出出现现两条线，这种现象称为两条线，这种现象称为自蚀自蚀。谱线表，谱线表，r：自吸；自吸；R：自蚀；自蚀；2024/11/12 周二