原子吸收光谱法基本原理
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项目3 用原子吸收光谱法检测物质中微量元素
任务5 原子吸收光谱法基本原理
一、原子吸收光谱的产生
在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为”基态”。当原子吸收外 界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到最高的不同能级上，原子的这种运动状态称 为激发态。 原子在两个能级之间的跃迁伴随着能量的发射和吸收。
vD2v cD
2lM n 2RT 7.16 12 0 7v0
T M
式中R为气体常数；c为光速；M为吸光质点的相对原子质量；T为热力学温度(K)；v0 为谱线的中心吸收频率。
二、谱线轮廓与谱线变宽
2．外界压力的影响——压力变宽 外界压力增加，会使气态原子密度增大，导致吸光原子与蒸气中原子或分子等不同粒 子相互碰撞机会增多，而引起的能级稍微变化。使发射或吸收光量子频率改变而导致的 谱线变宽。 （1）劳伦兹 (Lorentz) 变宽 系指待测原子和其它粒子(如待测元素的原子与火焰气体 粒子)碰撞而产生的变宽，以ΔvL表示。这种由外界压力的变化造成的谱线变宽的现象， 叫做Lorentz效应，由此引起的变宽叫Lorentz变宽，记为“ΔvD”。 （2）共振变宽（赫尔兹马克(Ho1tsmark) 变宽） 系指同种原子碰撞而产生的变宽。共 振变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常的条件下，压力变宽起重要作用的 主要是劳伦兹变宽，亦即欲测元素的原子与各种不同粒子间的碰撞所引起的变宽。
电子从基态跃迁到能量最低的第一激发态时要吸收一定频率的光，产生共振吸收线； 当它再通过辐射跃迁返回到基态时，则发射出同样频率的光，产生共振发射线。共振发 射线和共振吸收线统称为共振线。
二、谱线轮廓与谱线变宽
原子发射线和原子吸收线均为原子光谱——线光谱。但原子发射线是明线，故可以借 助摄谱仪将其记录在相板上；而原子吸收线是暗线，只能根据能量守恒定律的关系对吸 收前后的谱线强度进行测量和记录。
在一定条件下，一定含量（或浓度）范围内，试样中待测元素的原子对光的吸收程度 A与该元素在试样中的含量（或浓度）之间服从朗伯-比尔定律（也称“吸收定律”）。
实训3-6 根据元素种类选择合适特征谱线
Baidu Nhomakorabea
实训3-6 根据元素种类选择合适特征谱线
若将不同频率的光(强度为I0v)通过原子蒸气，有一部分光将被吸收，其透过光的强度 (即原子吸收共振线后光的强度)与原子蒸气的宽度(即火焰的宽度)有关，若原子蒸气中原 子密度一定，则透过光(或吸收光)的强度与原子蒸气宽度呈正比关系，称为朗伯 (Lambert)定律，即：
式中，Iv为透过光的强度，L为原子蒸气的厚度，Kv为原子蒸气对频率为v的光的吸收系 数。
三、原子吸收吸光度与待测元素浓度的关系
理论与实践证明，样品蒸气中基态原子对待测元素共振发射线的吸收程度与原子浓度 的关系在一定条件下，也服从朗伯-比尔定律，即：
AlgI0 I
0.43K4L
三、原子吸收吸光度与待测元素浓度的关系
在实际分析工作中要求测定的是试样中待测元素的含量（或浓度）C，而C是与原子 蒸气中吸收辐射的原子的总数目N（即基态原子数N0）成正比的。因此，在一定的浓度 范围内，一定的条件下，溶液中的待测元素浓度与原子蒸气中该元素的基态原子数目有 恒定的比例关系。
二、谱线轮廓与谱线变宽
1．外界温度的影响——热变宽（多普勒 (DoppLer) 变宽 记为“ΔvD”） 从物理学角度讲，一个运动着的原子发出的光，如果运动方向背向观测者，则在观测 者看来，其频率较静止原子所发的光的频率为低（即λ增加，被称为“红移”）；反之， 如原子面向观测者，则在观测者来看，其频率较静止原子发出的光的频率为高（即λ缩 短，被称为“紫移”），这种现象就称为“多普勒效应”。其结果相对中心吸收频率既 有“红移”又有“紫移”，因而在原来基础上变宽了。这种变宽是由于温度引起的，故 又称为“热变宽”。 谱线的多普勒变宽ΔvD可由下式决定：
任务5 原子吸收光谱法基本原理
一、原子吸收光谱的产生
在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为”基态”。当原子吸收外 界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到最高的不同能级上，原子的这种运动状态称 为激发态。 原子在两个能级之间的跃迁伴随着能量的发射和吸收。
vD2v cD
2lM n 2RT 7.16 12 0 7v0
T M
式中R为气体常数；c为光速；M为吸光质点的相对原子质量；T为热力学温度(K)；v0 为谱线的中心吸收频率。
二、谱线轮廓与谱线变宽
2．外界压力的影响——压力变宽 外界压力增加，会使气态原子密度增大，导致吸光原子与蒸气中原子或分子等不同粒 子相互碰撞机会增多，而引起的能级稍微变化。使发射或吸收光量子频率改变而导致的 谱线变宽。 （1）劳伦兹 (Lorentz) 变宽 系指待测原子和其它粒子(如待测元素的原子与火焰气体 粒子)碰撞而产生的变宽，以ΔvL表示。这种由外界压力的变化造成的谱线变宽的现象， 叫做Lorentz效应，由此引起的变宽叫Lorentz变宽，记为“ΔvD”。 （2）共振变宽（赫尔兹马克(Ho1tsmark) 变宽） 系指同种原子碰撞而产生的变宽。共 振变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常的条件下，压力变宽起重要作用的 主要是劳伦兹变宽，亦即欲测元素的原子与各种不同粒子间的碰撞所引起的变宽。
电子从基态跃迁到能量最低的第一激发态时要吸收一定频率的光，产生共振吸收线； 当它再通过辐射跃迁返回到基态时，则发射出同样频率的光，产生共振发射线。共振发 射线和共振吸收线统称为共振线。
二、谱线轮廓与谱线变宽
原子发射线和原子吸收线均为原子光谱——线光谱。但原子发射线是明线，故可以借 助摄谱仪将其记录在相板上；而原子吸收线是暗线，只能根据能量守恒定律的关系对吸 收前后的谱线强度进行测量和记录。
在一定条件下，一定含量（或浓度）范围内，试样中待测元素的原子对光的吸收程度 A与该元素在试样中的含量（或浓度）之间服从朗伯-比尔定律（也称“吸收定律”）。
实训3-6 根据元素种类选择合适特征谱线
Baidu Nhomakorabea
实训3-6 根据元素种类选择合适特征谱线
若将不同频率的光(强度为I0v)通过原子蒸气，有一部分光将被吸收，其透过光的强度 (即原子吸收共振线后光的强度)与原子蒸气的宽度(即火焰的宽度)有关，若原子蒸气中原 子密度一定，则透过光(或吸收光)的强度与原子蒸气宽度呈正比关系，称为朗伯 (Lambert)定律，即：
式中，Iv为透过光的强度，L为原子蒸气的厚度，Kv为原子蒸气对频率为v的光的吸收系 数。
三、原子吸收吸光度与待测元素浓度的关系
理论与实践证明，样品蒸气中基态原子对待测元素共振发射线的吸收程度与原子浓度 的关系在一定条件下，也服从朗伯-比尔定律，即：
AlgI0 I
0.43K4L
三、原子吸收吸光度与待测元素浓度的关系
在实际分析工作中要求测定的是试样中待测元素的含量（或浓度）C，而C是与原子 蒸气中吸收辐射的原子的总数目N（即基态原子数N0）成正比的。因此，在一定的浓度 范围内，一定的条件下，溶液中的待测元素浓度与原子蒸气中该元素的基态原子数目有 恒定的比例关系。
二、谱线轮廓与谱线变宽
1．外界温度的影响——热变宽（多普勒 (DoppLer) 变宽 记为“ΔvD”） 从物理学角度讲，一个运动着的原子发出的光，如果运动方向背向观测者，则在观测 者看来，其频率较静止原子所发的光的频率为低（即λ增加，被称为“红移”）；反之， 如原子面向观测者，则在观测者来看，其频率较静止原子发出的光的频率为高（即λ缩 短，被称为“紫移”），这种现象就称为“多普勒效应”。其结果相对中心吸收频率既 有“红移”又有“紫移”，因而在原来基础上变宽了。这种变宽是由于温度引起的，故 又称为“热变宽”。 谱线的多普勒变宽ΔvD可由下式决定：