仪器分析答案
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（2） E 6.63 10
34
（3） E 6.63 10 （4） E 6.63 10
34
2.38 1013 1.58 10 20 J 9.86 10 2 eV 1.50 108 9.94 10 26 J 6.2110 7 eV
34
d
刻线数为
4 10 4 mm 4.896 10 4 mm 0.643 0.174
1 2042 条 4.896 10 4
8 若光栅的宽度为 50.0 mm， 每毫米有 650 条刻线，则该光栅的一级光谱的理论分辨率是 多少？一级光谱中波长为 310.030 nm 和 310.066 nm 的双线能否分开？ 解：分辨率为：
7 一平面反射光栅， 当入射角为 400， 衍射角为 100 时， 为了得到波长为 400 nm 的一级光谱， 光栅上每毫米的刻线为多少？ 解：由光栅方程公式 d (sin sin ) k ，得
d
k 1 400 10 6 sin sin sin 40 0 sin 10 0
-0.429 0.3274 1.0792 1.8302 2.5899 1.3889
3.0 2.5 2.0
log(IMg/IMo)
1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 0 1 2 3 4
logc
样品 log
I Mg I Mo
1.3889 ，由图查得 c x 6.3ng / mL 。
原子吸收光谱法
S 0.05nm, S 0.1nm, S 0.2nm, S 2.0nm,
S S Pb S Cu
-8 13 29 45 20
50 40 30 20
log c
-1.07 -0.89 -0.70 -0.52 logx
S
10 0 -10 -1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5
logc
cx = 0.16% 11 用内标法火花光源测定溶液中的镁。钼作为内标元素。用蒸馏水溶解氯化镁，以制备一 系列标准镁溶液，每一标准溶液和分析样品溶液中含有 25.0 ng/ mL 的钼，钼溶液用溶解钼 酸铵而得到。用移液管移取 50 L 的溶液置于铜电极上，溶液蒸发至干。测得 279.8 nm 处 的镁谱线强度和 281.6 nm 处的钼谱线强度。试确定分析样品溶液中镁的浓度。
(4)
5．以焦耳（J）和电子伏特（eV）为单位计算上题中每个光量子的能量。 解：由公式 E
h ，得，
34
（1） E 6.63 10
3.33 1017 2.2110 16 J 1.39 103 eV 5.09 1014 3.36 10 19 J 2.10eV
（3）一级光谱的倒线色散率：
1 DL
1 10 6 d 1200 0.83nm / mm kf 1 1000
10 分析硅青铜中的铅，以基体铜为内标元素，实验测得数据列于下表中，以△S 对 lg c 作 图，并求硅青铜中铅的百分含量。 分析编号 标样-1 标样-2 标样-3 标样-4 标样-5 解： 铅含量 （%） 0.08 0.13 0.20 0.30 x 黑度 （S） Pb， 287.3 nm 285 323 418 429 392 Cu, 276.88 nm 293 310 389 384 372
解：光谱通带为：
1 W S DL
1 DL
W 0.19 1.9nm / mm S 0.1
1 W S DL 0.05 2.0 0.1nm 1 W S DL 0.1 2.0 0.2nm 1 W S DL 0.2 2.0 0.4nm 1 W S DL 2.0 2.0 4.0nm
E 5eV
，
E 10eV ，
E 20eV ，
4． 试计算下列电磁辐射的频率（以 Hz 为单位）和波数（以 cm-1 为单位） 。 （1） （2） （3） （4） 解：由公式 波长为 0.9nm 的单色 X 射线； 589.0nm 的钠 D 线； 12.6m 的红外吸收线； 波长为 200cm 的微波辐射。
(3)
3.00 1010 1 2.38 1013 Hz ， 7.94 10 2 cm 1 4 4 12.6 10 12.6 10 3.00 1010 1 1.50 10 8 Hz ， 5.00 103 cm1 200 200
dn 为 120 (mm-1)，试求要达到上述光栅同样分辨率时，该棱镜的底边应为多长？ d
解：分辨率为：
R
kN
R 1 600 50.0 30000
R
600.0 0.02nm 30000
由公式 R mb
dn ，得 d
b
R 30000 250mm dn 1 120 m d
镁的浓度，ng/ mL 279.8 nm 1.05 10.5 105 1050 10500 分析样品 解： 0.67 3.4 18 115 739 2.5
相对强度 281.6 nm 1.8 1.6 1.5 1.7 1.9 1.8
log
I Mg I Mo
log c
0.0211 1.0211 2.021 3.021 4.021 logx
E 1eV ，
hc 6.63 10 34 3.00 1010 1242nm E 1.602 10 19 hc 6.63 10 34 3.00 1010 248.4nm E 5 1.602 10 19 hc 6.63 10 34 3.00 1010 124.2nm E 10 1.602 10 19 hc 6.63 10 34 3.00 1010 62.1nm E 20 1.602 10 19
14 原子吸收光谱法测定某元素的灵敏度为 0.01gmL-1/1%A， 为使测量误差最小， 需要得到 0.436 的吸收值，在此情况下待测溶液的浓度应为多少？ 解：灵敏度表达式为：
0.0044c gmL1 / 1% A S A 0.01 0.436 c 1.00gmL1 0.0044 0.0044 S
c
,
1
（1）
3.00 1010 1 3.33 1017 Hz ， 1.11 10 7 cm 1 7 0.9 10 0.9 10 7
3.00 1010 1 5.09 1014 Hz ， （2） 1.70 10 4 cm 1 7 7 589.0 10 589.0 10
R
kN
R 1 1200 50.0 6.0 10 4
（2）一级光谱适用的波长范围：
2
(1)
k 0.5
(1)
2d sin i k 570 570 1.5 0.5
1 10 6 sin 20 0 1200 570nm 1
即 380nm 1140nm
光学分析法导论
1． 阐述下列术语的含义：光谱，发射光谱，吸收光谱和荧光光谱。 2． 解释原子光谱，分子光谱及荧光光谱产生的原因。 3． 电子能级间的能量差E 若为 1 ～ 20 eV， 试计算在 1、 5、 10、 20eV 时所相应的波长 （以 nm 为单位） 。 解：由公式 E
h
c
，得，
R
kN
R 1 650 50.0 32500 1 (310.030 310.066) 2 310.048 0.0095nm R 32500 32500
即理论分辨率为 32500 的光栅能够分开波长差为 0.0095 nm 的谱线， 310.030 nm 和 310.066 nm 的双线波长差为 0.036 nm，所以能够分开。 9 有一垂直对称式光栅摄谱仪，装一块 1200 条/ mm 刻线的光栅，其宽度为 5.0 cm，闪耀角 为 200。计算： （1）在第一级光谱中，该光栅的理论分辨率； （2）一级光谱适用的波长范围； （3）若暗箱物镜的焦距 f = 1000 mm 试求一级光谱的倒线色散率。 解： （1）分辨率为：
15 原子吸收分光光度计三档狭缝调节，以光谱通带 0.19, 0.38 和 1.9 nm 为标度，其所对应 的狭缝宽度分别为 0.1， 0.2 和 1.0 mm，求该仪器色散元件的线色散率倒数；若单色仪焦面 上的波长差为 2.0nm/mm，狭缝宽度分别为 0.05, 0.1, 0.2 和 2.0 mm 四档，求所对应的光谱通 带各为多少？
pj p0
6 3 2
解：处于 3p 激发态的钠原子数与基态原子数之比，由玻耳兹曼方程计算：
Nj N0
pj p0
e
E kT
pj p0
e
c h kT
6.6310343.001010
6 e 3
5892 10 7 1.3810 232500
1.69 10 4
原子发射光谱法
1 2 3 4 5 简述常用光源的工作原理及特点，在实际工作中应如何正确选择所需光源。 试从色散率、分辨率等诸方面比较棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪的特点。 阐述光谱定性分析的基本原理，并结合实验说明光谱定性分析过程。 光谱定量分析的依据是什么？内标法的原理是什么？如何选择内标元素和内标线？ 分析下列试样应选用什么激发光源？什么类型的光谱仪？ （1）矿石矿物的定性和半定量分析； （2）钢中锰（0.0X% ～ 0.X%）的测定； （3）高纯氧化镧中铈、镨、钕的测定； （4）污水中 Cr , Mn, Cu, Fe,V , Ti 等（含量为 10-6 数量级）的测定 解： （1）直流电弧；一米光栅摄谱仪 （2）低压交流电弧；中型摄谱仪 （3）高压火花光源；大型摄谱仪 （4）高频电感耦合等离子体（ICP）光源；选 ICP—AES 光电直读光谱仪 6 平面反射光栅的宽度为 50 mm， 刻线为 600 条/ mm， 求一级光谱的分辨率和在 600.0 nm 处 能分辨的最近的两条谱线的波长差为多少？当用棱镜为色散元件时，该棱镜材料的色散率
1 试述原子吸收光谱法分析的基本原理， 并从原理、 仪器基本结构和方法特点上比较原子发
射光谱与原子吸收光谱的异同点。 2 试述原子吸收光谱法比原子发射光谱灵敏度高、准确度好的原因。 3 原子吸收光谱法中为什么要用锐线光源？试从空心阴极灯的结构及工作原理方面， 简要说 明使用空心阴极灯可以得到强度较大、谱线很窄的待测元素共振线的道理。 4 阐述下列术语的含义：灵敏度，检出线，特征浓度和特征质量。它们之间有什么关系，影 响它们的因素是什么？ 5 通常为何不用原子吸收光谱法进行定性分析？应用原子吸收光谱法进行定量分析的依据 是什么？ 6 简述光源调制的目的及其方法。 7 解释原子吸收光谱分析工作曲线弯曲的原因。并比较标准曲线法和标准加入法的特点。 8 解释下列名词： （1）原子吸收； （2）吸收线的半宽度； （3）自然宽度； （4）多普勒变宽； （5）压力变宽； （6）积分吸收； （7）峰值吸收； （8）光谱通带。 9 原子吸收光谱分析中存在哪些干扰？如何消除干扰？ 10 比较火焰法与石墨炉原子化法的优缺点。 11 原子荧光产生的类型有哪些？各自的特点是什么？ 12 比较原子荧光分析仪、原子发射光谱分析仪和原子吸收光谱分析仪三者之间的异同点。 13 已知钠的 3p 和 3s 间跃迁的两条发射线的平均波长为 589.2 nm, 计算在原子化温度为 2500K 时，处于 3p 激发态的钠原子数与基态原子数之比。 提示：在 3s 和 3p 能级分别有 2 个和 6 个量子状态，故
（2） E 6.63 10
34
（3） E 6.63 10 （4） E 6.63 10
34
2.38 1013 1.58 10 20 J 9.86 10 2 eV 1.50 108 9.94 10 26 J 6.2110 7 eV
34
d
刻线数为
4 10 4 mm 4.896 10 4 mm 0.643 0.174
1 2042 条 4.896 10 4
8 若光栅的宽度为 50.0 mm， 每毫米有 650 条刻线，则该光栅的一级光谱的理论分辨率是 多少？一级光谱中波长为 310.030 nm 和 310.066 nm 的双线能否分开？ 解：分辨率为：
7 一平面反射光栅， 当入射角为 400， 衍射角为 100 时， 为了得到波长为 400 nm 的一级光谱， 光栅上每毫米的刻线为多少？ 解：由光栅方程公式 d (sin sin ) k ，得
d
k 1 400 10 6 sin sin sin 40 0 sin 10 0
-0.429 0.3274 1.0792 1.8302 2.5899 1.3889
3.0 2.5 2.0
log(IMg/IMo)
1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 0 1 2 3 4
logc
样品 log
I Mg I Mo
1.3889 ，由图查得 c x 6.3ng / mL 。
原子吸收光谱法
S 0.05nm, S 0.1nm, S 0.2nm, S 2.0nm,
S S Pb S Cu
-8 13 29 45 20
50 40 30 20
log c
-1.07 -0.89 -0.70 -0.52 logx
S
10 0 -10 -1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5
logc
cx = 0.16% 11 用内标法火花光源测定溶液中的镁。钼作为内标元素。用蒸馏水溶解氯化镁，以制备一 系列标准镁溶液，每一标准溶液和分析样品溶液中含有 25.0 ng/ mL 的钼，钼溶液用溶解钼 酸铵而得到。用移液管移取 50 L 的溶液置于铜电极上，溶液蒸发至干。测得 279.8 nm 处 的镁谱线强度和 281.6 nm 处的钼谱线强度。试确定分析样品溶液中镁的浓度。
(4)
5．以焦耳（J）和电子伏特（eV）为单位计算上题中每个光量子的能量。 解：由公式 E
h ，得，
34
（1） E 6.63 10
3.33 1017 2.2110 16 J 1.39 103 eV 5.09 1014 3.36 10 19 J 2.10eV
（3）一级光谱的倒线色散率：
1 DL
1 10 6 d 1200 0.83nm / mm kf 1 1000
10 分析硅青铜中的铅，以基体铜为内标元素，实验测得数据列于下表中，以△S 对 lg c 作 图，并求硅青铜中铅的百分含量。 分析编号 标样-1 标样-2 标样-3 标样-4 标样-5 解： 铅含量 （%） 0.08 0.13 0.20 0.30 x 黑度 （S） Pb， 287.3 nm 285 323 418 429 392 Cu, 276.88 nm 293 310 389 384 372
解：光谱通带为：
1 W S DL
1 DL
W 0.19 1.9nm / mm S 0.1
1 W S DL 0.05 2.0 0.1nm 1 W S DL 0.1 2.0 0.2nm 1 W S DL 0.2 2.0 0.4nm 1 W S DL 2.0 2.0 4.0nm
E 5eV
，
E 10eV ，
E 20eV ，
4． 试计算下列电磁辐射的频率（以 Hz 为单位）和波数（以 cm-1 为单位） 。 （1） （2） （3） （4） 解：由公式 波长为 0.9nm 的单色 X 射线； 589.0nm 的钠 D 线； 12.6m 的红外吸收线； 波长为 200cm 的微波辐射。
(3)
3.00 1010 1 2.38 1013 Hz ， 7.94 10 2 cm 1 4 4 12.6 10 12.6 10 3.00 1010 1 1.50 10 8 Hz ， 5.00 103 cm1 200 200
dn 为 120 (mm-1)，试求要达到上述光栅同样分辨率时，该棱镜的底边应为多长？ d
解：分辨率为：
R
kN
R 1 600 50.0 30000
R
600.0 0.02nm 30000
由公式 R mb
dn ，得 d
b
R 30000 250mm dn 1 120 m d
镁的浓度，ng/ mL 279.8 nm 1.05 10.5 105 1050 10500 分析样品 解： 0.67 3.4 18 115 739 2.5
相对强度 281.6 nm 1.8 1.6 1.5 1.7 1.9 1.8
log
I Mg I Mo
log c
0.0211 1.0211 2.021 3.021 4.021 logx
E 1eV ，
hc 6.63 10 34 3.00 1010 1242nm E 1.602 10 19 hc 6.63 10 34 3.00 1010 248.4nm E 5 1.602 10 19 hc 6.63 10 34 3.00 1010 124.2nm E 10 1.602 10 19 hc 6.63 10 34 3.00 1010 62.1nm E 20 1.602 10 19
14 原子吸收光谱法测定某元素的灵敏度为 0.01gmL-1/1%A， 为使测量误差最小， 需要得到 0.436 的吸收值，在此情况下待测溶液的浓度应为多少？ 解：灵敏度表达式为：
0.0044c gmL1 / 1% A S A 0.01 0.436 c 1.00gmL1 0.0044 0.0044 S
c
,
1
（1）
3.00 1010 1 3.33 1017 Hz ， 1.11 10 7 cm 1 7 0.9 10 0.9 10 7
3.00 1010 1 5.09 1014 Hz ， （2） 1.70 10 4 cm 1 7 7 589.0 10 589.0 10
R
kN
R 1 1200 50.0 6.0 10 4
（2）一级光谱适用的波长范围：
2
(1)
k 0.5
(1)
2d sin i k 570 570 1.5 0.5
1 10 6 sin 20 0 1200 570nm 1
即 380nm 1140nm
光学分析法导论
1． 阐述下列术语的含义：光谱，发射光谱，吸收光谱和荧光光谱。 2． 解释原子光谱，分子光谱及荧光光谱产生的原因。 3． 电子能级间的能量差E 若为 1 ～ 20 eV， 试计算在 1、 5、 10、 20eV 时所相应的波长 （以 nm 为单位） 。 解：由公式 E
h
c
，得，
R
kN
R 1 650 50.0 32500 1 (310.030 310.066) 2 310.048 0.0095nm R 32500 32500
即理论分辨率为 32500 的光栅能够分开波长差为 0.0095 nm 的谱线， 310.030 nm 和 310.066 nm 的双线波长差为 0.036 nm，所以能够分开。 9 有一垂直对称式光栅摄谱仪，装一块 1200 条/ mm 刻线的光栅，其宽度为 5.0 cm，闪耀角 为 200。计算： （1）在第一级光谱中，该光栅的理论分辨率； （2）一级光谱适用的波长范围； （3）若暗箱物镜的焦距 f = 1000 mm 试求一级光谱的倒线色散率。 解： （1）分辨率为：
15 原子吸收分光光度计三档狭缝调节，以光谱通带 0.19, 0.38 和 1.9 nm 为标度，其所对应 的狭缝宽度分别为 0.1， 0.2 和 1.0 mm，求该仪器色散元件的线色散率倒数；若单色仪焦面 上的波长差为 2.0nm/mm，狭缝宽度分别为 0.05, 0.1, 0.2 和 2.0 mm 四档，求所对应的光谱通 带各为多少？
pj p0
6 3 2
解：处于 3p 激发态的钠原子数与基态原子数之比，由玻耳兹曼方程计算：
Nj N0
pj p0
e
E kT
pj p0
e
c h kT
6.6310343.001010
6 e 3
5892 10 7 1.3810 232500
1.69 10 4
原子发射光谱法
1 2 3 4 5 简述常用光源的工作原理及特点，在实际工作中应如何正确选择所需光源。 试从色散率、分辨率等诸方面比较棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪的特点。 阐述光谱定性分析的基本原理，并结合实验说明光谱定性分析过程。 光谱定量分析的依据是什么？内标法的原理是什么？如何选择内标元素和内标线？ 分析下列试样应选用什么激发光源？什么类型的光谱仪？ （1）矿石矿物的定性和半定量分析； （2）钢中锰（0.0X% ～ 0.X%）的测定； （3）高纯氧化镧中铈、镨、钕的测定； （4）污水中 Cr , Mn, Cu, Fe,V , Ti 等（含量为 10-6 数量级）的测定 解： （1）直流电弧；一米光栅摄谱仪 （2）低压交流电弧；中型摄谱仪 （3）高压火花光源；大型摄谱仪 （4）高频电感耦合等离子体（ICP）光源；选 ICP—AES 光电直读光谱仪 6 平面反射光栅的宽度为 50 mm， 刻线为 600 条/ mm， 求一级光谱的分辨率和在 600.0 nm 处 能分辨的最近的两条谱线的波长差为多少？当用棱镜为色散元件时，该棱镜材料的色散率
1 试述原子吸收光谱法分析的基本原理， 并从原理、 仪器基本结构和方法特点上比较原子发
射光谱与原子吸收光谱的异同点。 2 试述原子吸收光谱法比原子发射光谱灵敏度高、准确度好的原因。 3 原子吸收光谱法中为什么要用锐线光源？试从空心阴极灯的结构及工作原理方面， 简要说 明使用空心阴极灯可以得到强度较大、谱线很窄的待测元素共振线的道理。 4 阐述下列术语的含义：灵敏度，检出线，特征浓度和特征质量。它们之间有什么关系，影 响它们的因素是什么？ 5 通常为何不用原子吸收光谱法进行定性分析？应用原子吸收光谱法进行定量分析的依据 是什么？ 6 简述光源调制的目的及其方法。 7 解释原子吸收光谱分析工作曲线弯曲的原因。并比较标准曲线法和标准加入法的特点。 8 解释下列名词： （1）原子吸收； （2）吸收线的半宽度； （3）自然宽度； （4）多普勒变宽； （5）压力变宽； （6）积分吸收； （7）峰值吸收； （8）光谱通带。 9 原子吸收光谱分析中存在哪些干扰？如何消除干扰？ 10 比较火焰法与石墨炉原子化法的优缺点。 11 原子荧光产生的类型有哪些？各自的特点是什么？ 12 比较原子荧光分析仪、原子发射光谱分析仪和原子吸收光谱分析仪三者之间的异同点。 13 已知钠的 3p 和 3s 间跃迁的两条发射线的平均波长为 589.2 nm, 计算在原子化温度为 2500K 时，处于 3p 激发态的钠原子数与基态原子数之比。 提示：在 3s 和 3p 能级分别有 2 个和 6 个量子状态，故