《仪器分析习题》郑大课后习题答案共24页

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第二章 光学分析法导论(书后习题参考答案)

1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J ，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm -1

为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm 的单色X 射线；（2）589.0nm 的钠D 线；（3）12.6µm 的红外吸收峰；（4）波长为200cm 的微波辐射。

解：已知1eV=1.602×10-19J, h =6.626×10-34J·s, c =3.0×108m·s -1

①λ=900pm 的X 射线

1712

8

10333.31090010

0.3⨯=⨯⨯=

=

-λc

v Hz ，即3.333×1011

MHz 7

1010

111.11090011⨯=⨯==-λσcm -1

161734

1008.210333.310626.6--⨯=⨯⨯⨯==hv E J 用eV 表示，则3

19161910

378.110602.11008.210602.1⨯=⨯⨯=⨯=---hv E eV

②589.0nm 的钠D 线

14

9

8

10093.5100.589100.3⨯=⨯⨯==-λc

v Hz ，即5.093×108

MHz 4

710

698.1100.58911⨯=⨯==-λσcm -1

191434

10375.310093.510

626.6--⨯=⨯⨯⨯==hv E J 用eV 表示，则107.210602.11075.310602.119

19

19=⨯⨯=⨯=---hv E eV

③12.6µm 的红外吸收峰

13

6810

381.2106.12100.3⨯=⨯⨯==-λc

v Hz ，即2.381×107

MHz

2

4

10937.7106.1211⨯=⨯==-λσcm -1

201334

10578.110381.210

626.6--⨯=⨯⨯⨯==hv E J 用eV 表示，则2

19201910

850.910602.110578.110602.1----⨯=⨯⨯=⨯=hv E eV

④波长为200cm 的微波辐射

8

2810

50.110200100.3⨯=⨯⨯==-λc

v Hz ，即1.50×102

MHz

3

1000.52001

1

-⨯==

=

λσcm -1

26834

10939.91050.110

626.6--⨯=⨯⨯⨯==hv E J 用eV 表示，则7

19261910

204.610602.110939.910602.1----⨯=⨯⨯=⨯=hv E eV

2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K 温度下达到平衡时，试计算在

各能级上的相对分布（N i /N ）．能级的相对能量如下。

（1） 0eV ，0.001eV ，0.02eV ； （2） 0eV ，0.01eV ，0.2eV;

（3） 0eV ，0.1eV, 2eV 。

解：已知T =300K, k =1.380×10-23J·K -1=8.614×10-5eV·K -1

,

kT =8.614×10-5

×300=0.0258eV ①E 0=0eV, E 1=0.001eV, E 2=0.02eV

②E 0=0eV, E 1=0.01eV, E 2=0.2eV ③E 0=0eV, E 1=01eV, E 2=2eV 3. 简述下列术语的含义

电磁辐射 电磁波谱 发射光谱 吸收光谱 荧光光谱 原子光谱 分子光谱

自发发射 受激发射 受激吸收 电致发光 光致发光 化学发光 热发光

电磁辐射――电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性．

电磁波谱――将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱．电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长

或能量的无限范围．

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．

荧光光谱――在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁

的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱．

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．

自发发射――处于两个能级E i 、E j (E i >E j )上的粒子浓度分别为N i 、N j ．当i 能级上的一个粒子跃迁到j 能级时，

就自发发射一个能量为E i -E j 的光子，这类跃迁称为自发发射．

受激发射――对于处于高能级i 的粒子，如果有频率恰好等于(E i -E j )/h 的光子接近它时，它受到这一外来光子

的影响，而发射出一个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级j ．这类跃迁过程为受激发射．

受激吸收――频率为(E i -E j )/h 的辐射照射时，粒子从能级j 跃迁到能级i ，使得辐射强度降低，这种现象称为

受激吸收．

电致发光――电场引起的碰撞激发，是指被电场加速的带电粒子碰撞而受到激发，从而发射出电磁辐射．这一

过程称为电致发光．

光致发光――电磁辐射吸收激发，是指吸收电磁辐射而引起的激发，从而发射出电磁辐射，这一过程称为光致

发光．

化学发光――在一些特殊的化学反应体系中，有关分子吸收反应所释放的化学能而处于激发态，回到基态时产

生光辐射。这样获得的光谱称为化学发光光谱．

热发光――物体加热到一定温度也会发射出电磁辐射，称为热发光．

4. 什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？

答：当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质内部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此而产生的发射，吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法．

光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外－可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光法、X 射线荧光法等．