光學分析導論

光學分析導論選擇題1-1〔CA〕A.較大 B.適中 C.較小 D.任何都可1-2.對于同級一光譜，光柵的區(qū)分率是常數(shù)，當波長變化時區(qū)分率〔A〕A.不變 B.變化 C.無法確定1-3.光柵的色散率，在肯定波長范圍內，波長增大，色散率〔C〕A.增加 B.削減 C.不變 D.無法確定1-4.光柵的分光原理是由構成的光柵對不同波長的光有〔A〕A．干預和衍射的作用B.衍射的作用 C.干預的作用1-5.光柵分入射角為i，衍射角為,光柵斜面與刻度線斜面的夾角為,要使衍射光最強，只有當〔A〕A.i== B.i>= C.i>>1-6.在紫外光區(qū)測定時，吸取池的材料是〔C〕A．玻璃B.透亮塑料 C.石英1-7.棱鏡的分光原理是依據(jù)構成棱鏡的光學材料對不同波長的光具有不同的〔C〕A．透射 B.色散率 C.折射率 D.反射1-8.同一光柵，二級光譜的色散率是一級光譜的〔A〕A．2倍 B.1倍 C.0.5倍 D.不確定1-9.帶光譜產生的緣由〔B〕A.炎熱的固體 B.受激分子 C.受激原子以下色散元件中,色散均勻,波長范圍廣且色散率大的是 ( C A．濾光片 B.玻璃棱鏡 C.光柵 D石英棱鏡某臺原子吸取分光光度計，其線色散率為每納米1.0mm，用它測定某種金屬離子，該離子的靈敏線為403.3nm，四周還有一條403.5nm的譜線，為了不干擾該金屬離子的測定，儀器的狹縫寬度達： ( B)A <0.5mm B <0.2mm C <1mm D <5mm1-12在光學分析法中,承受鎢燈作光源的是( C)A.原子光譜B.分子光譜 C.可見分子光譜D.紅外光譜1-13 165～360nm的波譜區(qū)的原子吸取光譜,應選用的光源為(D)A鎢燈B能斯特燈 C空心陰極燈 D氘燈1-14同一電子能級,振動態(tài)變化時所產生的光譜波長范圍是 ( C A可見光區(qū) B紫外光區(qū) C 紅外光區(qū) D 微波區(qū)問答題光譜儀由哪幾局部組成？它們的功能各是是什么？光譜儀的光源的種類及用途單色器由哪幾局部組成？它們的功能各是什么？計算題假設用每毫米刻有500590nm譜線，當光束垂直入射和以30°角入射時，最多能觀看到幾級光譜？[解]依據(jù)光柵公式n=d(sin+sin)，nsin=1d=1/500=0.002mm=2023nm〔1〕當光垂直入射時Sin=sin0=0n=d/sin=2023×1/590=3〔2〕當=30°時sin=1/2最多能看到衍射級次n的最大值對應于反射角=90°即sin=1d為光柵上二刻痕線間距離,故d=1/500mm=1/5000cmb(sin+sin) 0.5+1所以 n=───────=──────────=5.095 5000×5896×10-8答：最多能看到第5級條紋。5mm721000cm-1的紅光，光柵能區(qū)分的最靠近的兩條譜線的波長差為多少？解：(1)由光柵的區(qū)分率公式： =1×5.00×72=360(2)= /R=1000×107/360=27.8nm有一每毫米1200條刻線的光柵，其寬度為50nm，計算(1)在一級光譜中，該光柵的理論區(qū)分率為多少?(2)對于λ=600nm少？(3)要將一級光譜中742.2nm和742.4nm兩條光譜線分開,則需多少刻線的光柵?一、原子放射光譜分析法1選擇題原子放射光譜是由以下哪種躍遷產生的？(B)電熱能使氣態(tài)原子內層電子激發(fā)電熱能使氣態(tài)原子外層電子激發(fā)輻射能使氣態(tài)原子內層電子激發(fā)輻射能使氣態(tài)原子外層電子激發(fā)原子放射光譜儀中光源的作用是(D)得到特定波長和強度的銳線光譜將試樣中的雜質除去，消退干擾供給足夠能量使試樣灰化供給足夠能量使被測元素蒸發(fā)解離、原子化和激發(fā)放射光譜法定性分析礦物粉末中微量Ag、Cu時，應承受的光源是(A)直流電弧光源B.低壓溝通電弧光源C.高壓火花光源D.電感耦合等離子體光源用原子放射光譜法直接分析海水中重金屬元素時，應承受的光源是(D)A.直流電弧光源B.低壓溝通電弧光源C.高壓火花光源D.電感耦合等離子體(D)A.直流電弧光源B.低壓溝通電弧光源C.高壓火花光源D.電感耦合等離子體放射光譜攝譜儀的檢測器是(A)A.感光板B.暗箱D.光電倍增管C.硒光電池用放射光譜進展定量分析時，乳劑特性曲線的斜率較大，說明(B)A.惰延量大B.反襯度大D.反襯度小C.展度大攝譜法原子光譜定量分析的依據(jù)是(C)I－N基

S－lgND.△S－lgcC.I－lgc在放射光譜定量分析中以下選用的“分析線對”正確的選項是(A)A.波長和激發(fā)電位都應接近B.波長和激發(fā)電位都不肯定接近D.波長要接近，激發(fā)電位可以不接近C.波長不肯定接近，但激發(fā)電位要相近測量光譜線的黑度可以用(C)攝譜儀B.映譜儀C.測微光度計D.比長計(D)(A)直流電弧光源 (B)低壓溝通電弧光源(C)高壓火花光源 (D)電感耦合等離子體原子放射光譜儀中光源的作用是(D)得到特定波長和強度的銳線光譜將試樣中的雜質除去，消退干擾供給足夠能量使試樣灰化供給足夠能量使被測元素蒸發(fā)解離、原子化和激發(fā)填空題放射光譜是指物質的分子、原子或離子受到外界能量〔電能、熱能、化學能〕的激態(tài)原子或離子受激發(fā)而產生的，又稱為原子光譜或離子光譜。帶狀光譜是由氣態(tài)分子受激發(fā)而產生的，又稱分子光譜。連續(xù)光譜是由炎熱的固體或流體放射的，各種波第一共振線是放射光譜的最靈敏線，它是由第一激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)時產生的輻原子在高溫下被激發(fā)而放射某一波長的輻射，四周溫度較低的同種原子(包括低能級原子或基態(tài)原子)問答題請表達光譜定量分析的根本原理,即羅馬金公式I=acb記錄。何謂內標法？光譜定量分析時為何要承受內標法？答：在被測元素的譜線中選一條分析線，在基體元素譜線中選一條與它相均勻的內標線，依據(jù)這一對譜線強度的比值對被測元素的含量制作工作曲線，然后對未知試樣進展定量分析的方法稱為內標法。由于譜線強度I因試驗條件的波動等因素帶來的影響，提高準確度。具有哪些條件的譜線對可作內標法的分析線對？可作內標法分析線對的要求是：①內標元素的含量須恒定。②分析元素和內標元素的揮發(fā)率必需相近，以避開分餾現(xiàn)象，否則發(fā)光蒸氣云中原子濃度之比隨激發(fā)過程而變。③內標元素與待測元素的激發(fā)電位和電離電位應盡量相近，這樣，譜線的強度比可不受激發(fā)條件轉變的影響。④分析線與內標線的波長應比較接近，強度也不應相差太大，這樣可削減照相測量上引起的誤差。⑤譜線無自吸或自吸很弱，并且不受其他元素的干擾。計算題4-1用放射光譜法測定某材料中的Cu(以毫米標尺

=612，而鐵的某譜線的黑度值SCu

=609，此時譜線反襯度是2.0，求該分Fe析線對的強度比。4-2有一每毫米120050nm(1)在一級光譜中，該光柵的理論區(qū)分率為多少?(2)對于λ=600nm的光，在一級光譜中，光柵所能區(qū)分的最靠近的多少？(3)要將一級光譜中742.2nm和742.4nm兩條光譜線分開,則需多少刻線的光柵?計算Cu327.396nm及Na589.592nm的激發(fā)電位(eV)?c＝2.997×1010cm，1nm=10-9m，1eV＝1.602×10-19J解：Cu327.396nmNa589.592nm的激發(fā)電位激發(fā)原子和分子的價電子產生紫外和可見光譜需要的能量為1.50～8.00eV，問相應的激發(fā)波長范圍是多少nm?二、原子吸取光譜分析法1選擇題原子吸取光譜是(A)基態(tài)原子吸取特征輻射后躍遷到激發(fā)態(tài)所產生的基態(tài)原子吸取了特征輻射躍遷到激發(fā)態(tài)后又回到基態(tài)時所產生的分子的電子吸取特征輻射后躍遷到激發(fā)態(tài)所產生的分子的振動、轉動能級躍遷時對光的選擇吸取產生的原子放射光譜與原子吸取光譜產生的共同點在于.(D)A.基態(tài)原子對共振線的吸取B.激發(fā)態(tài)原子產生的輻射C.輻射能使氣態(tài)原子內層電子產生躍遷D.輻射能使氣態(tài)原子外層電子產生躍遷在原子吸取分光光度計中，目前常用的光源是(C)A.火焰B.氙燈C.空心陰極燈D.溝通電弧空心陰極燈內充的氣體是(D)A.大量的空氣 B.少量的空氣 C.大量的氖或氬等惰性氣體D.少量的氖或氬等惰性氣體空心陰極燈的主要操作參數(shù)是(C)A.內充氣體的壓力B.陰極溫度C.燈電流D.燈電壓在原子吸取光譜中，用峰值吸取代替積分吸取的條件是 〔B 〕放射線半寬度比吸取線的半寬度小放射線半寬度比吸取線的半寬度小，且中心頻率一樣放射線半寬度比吸取線的半寬度大，且中心頻率一樣放射線頻率和吸取線的頻率一樣1-6. 原子吸取測定時，調整燃燒器高度的目的是 ( D )(A)掌握燃燒速度 (B)增加燃氣和助燃氣預混時間(C)提高試樣霧化效率 (D)選擇適宜的吸取區(qū)域原子吸取光譜分析過程中，被測元素的相對原子質量愈小，溫度愈高，則譜線的熱變寬將是 ( A )(A)愈嚴峻 (B)愈不嚴峻 (C)根本不變 (D)不變在原子吸取分析中,承受標準參加法可以消退 ( A )(A)基體效應的影響 (B)光譜背景的影響 (C)其它譜線的干擾 (D)電離效應為了消退火焰原子化器中待測元素的放射光譜干擾應承受以下哪種措施？(B )(A)直流放大 (B)溝通放大 (C)扣除背景 (D)減小燈電流與火焰原子吸取法相比,無火焰原子吸取法的重要優(yōu)點為 (B (A)譜線干擾小 (B)試樣用量少 (C)背景干擾小 (D)重現(xiàn)性好填空題使電子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)所產生的吸取線，稱為共振〔吸取〕線。原子吸取光譜是由氣態(tài)基態(tài)原子對該原子共振線的吸取而產生的。小、可用于真空紫外區(qū)。(空心陰極燈)(光電倍增管)。一般是鎢棒，而陰極材料則是待測元素，管內通常充有低壓惰性氣體，其作用是導電、原子吸取分析常用的火焰原子化器是由霧化器、混合室和燃燒器組成的。原子試樣在火焰原子化器中原子化的歷程：噴霧、霧滴裂開、脫水、去溶劑、揮影響原子化效率的因素〔火焰中〕有：(1)火焰類型與組成；(2)掌握適宜的火焰溫度；(3)蒸氣中基態(tài)原子的一局部可能吸取熱能而被激發(fā)或電離，也可能生成分子狀態(tài)，也會影響到原子化效率?；鹧嬖游」庾V法中，應選擇的條件有燈電流、燃助比、狹縫寬度、火焰種類及火焰部位、吸取波長、噴霧器的調整。通常，在原子吸取光譜法中，空心陰極燈的工作電流增大，反而使靈敏度變低，其緣由是溫度上升引起放射線熱變寬，則自吸隨之增大，同時會使放射線變寬。因此選用燈電流原則是在保證發(fā)光穩(wěn)定條件下,燈電流小些好。1. 2分(2334)在原子吸取法中常參加消電離劑以抑制 電離干擾 。一般,消電離劑的電離電位越 低 則效果越好。2. 2分(2430)原子在高溫下被激發(fā)而放射某一波長的輻射,但四周溫度較低的同種原子(包括低能級原子或基態(tài)原子)會吸取這一波長的輻射,這種現(xiàn)象稱為 自吸 3. 2分(2472)空心陰極燈內充氣的作用是導電,濺射陰極外表金屬原子,從而激發(fā)金屬原子放射出特征譜線.問答題?答：由于火焰原子化器存在以下缺點：火焰原子化器霧化效率低〔10％左右〕；霧化的氣溶膠被大量載氣稀釋；基態(tài)原子蒸氣在光程中滯留時間短。而石墨爐原子化器具有以下優(yōu)點：不存在霧化與稀釋問題；基態(tài)原子蒸氣在石墨爐中的滯留時間長，相對濃度大。由此可見石墨爐原子化器的原子化效率較火焰原子化器高敏度。原子吸取是如何進展測量的？為什么要使用銳線光源？答：原子吸取是通過空心陰極燈放射的特征譜線經過試樣原子蒸氣后，輻射強度〔吸光度〕的減弱來測量試樣中待測組分的含量。朗伯-比耳定律，必需使放射線寬度小于吸取線寬度。假設用銳線光源時，讓入射光比吸取光譜窄5-10A=Kc。在原子吸取分析中為什么常選擇共振線作吸取線?率大,強度高,有利于提高分析的靈敏度。何為內標?在原子放射光譜分析中如何使用?答：內標是指置于各試樣及標樣中的肯定濃度的某元素。使用方法如下：取定量的內標物分別置于被測試樣及標準物之中，在選定波長下分別測定放射強度計算出內標在各試樣中及標樣中的相對強度以及待測物成分的相對強度測物與內標物兩相對強度之比求出各試樣的濃度…計算題火焰原子吸取法測Zn2600K，單色器的倒線色散率為20·?mm-1，出、入射狹縫寬度均為0.1mm。試計算單色器通帶。A

=65.38r(Zn)解：(1)單色器通帶＝縫寬×倒線色散率=0.1x20=2〔?〕光柵單色器的倒線色散率為20·?mm-1，欲測Co240.73nm的吸取值，為防Co240.63nm干擾，應選擇狹縫寬度為多少？解：由于光譜帶寬表示了能分開的波長差的數(shù)值，而光譜帶寬〔波長差〕＝縫寬×倒線色散率一、紫外－可見分光光度法1選擇題物質的紫外–可見吸取光譜的產生是由于(B)A.原子核內層電子的躍遷B.原子核外層電子的躍遷C.分子的振動D.分子的轉動紫外–可見吸取光譜主要打算于(C)A.原子核外層電子能級間的躍遷B.分子的振動、轉動能級的躍遷C.分子的電子構造D.原子的電子構造分子運動包括有電子相對原子核的運動〔E

〕、核間相對位移的振動〔E 〕和電子 振動

〕這三種運動的能量大小挨次為〔A〕轉動E

>E

>E >E電子 振動 轉動 電子 轉動 振動E >E

>E >E轉動 電子 振動 振動 轉動 電子符合朗伯-比爾定律的一有色溶液，當有色物質的濃度增加時，最大吸取波長和吸C)A.增加、不變B.削減、不變C.不變、增加D.不變、削減吸光度與透射比的關系是(B)一有色溶液符合比爾定律，當濃度為c時，透射比為T0率的對數(shù)為(D)

，假設濃度增大一倍時，透光一樣質量的Fe3+和Cd2+各用一種顯色劑在一樣體積溶液中顯色，用分光光度法測2cm1cmC)：A

r(Fe)

r(Cd)

=112.4用試驗方法測定某金屬協(xié)作物的摩爾吸取系數(shù)ε，測定值的大小打算于(C)A.入射光強度B.比色皿厚度C.協(xié)作物的穩(wěn)定性D.協(xié)作物的濃度以下說法正確的選項是(A)A.吸光度A隨濃度增大而增大B.摩爾吸光系數(shù)ε 隨濃度增大而增大C.透光率T隨濃度增大而增大D.透光率T隨比色皿加厚而增大以下表述中的錯誤是(A)比色法又稱分光光度法透射光與吸取光互為補色光，黃色和藍色互為補色光D.吸取峰隨濃度增加而增大，但最大吸取波長不變1-11下面哪一種電子能級躍遷需要的能量最高?( A)(A)→* (B)n→* (C)→* (D)→*填空題吸光光度法進展定量分析的依據(jù)是 朗伯-比耳定律，用公式表示為 A=bc，式中各項符號各表示：A為吸光度，b為吸取介質厚度，為摩爾吸光系數(shù)，c為吸光物質的濃度。一有色溶液對某波長光的吸取遵守比爾定律。中選用2.0cm的比色皿時，測得透光率為T，假設改用1.0cm的吸取池，則透光率應為T1/2。1cm80%，假設使用5cm的比色皿，其透光率為32.7%。朗伯-(a)_L·g-1·cm-1_和 L·mol-1·cm-1_。某金屬離子M與試劑R形成一有色絡合物MR，假設溶液中M的濃度為1.0×10-4mol.L-1，用1cm比色皿于波長525nm處測得吸光度A為0.400，此絡合物在525nm處的摩爾4.0×103L·mol-1·cm-1。桑德爾靈敏度(S)表示的是A=0.001時，單位截面積光程所能檢測出的吸光物質的最低含量，單位是μg·cm-2

。用雙硫腙光度法測Cd2+時，ε

520

=8.8×104L·mol-1·cm-1，其桑德爾靈敏度S為 1.3×10-3g·cm-1 。：A

r(Cd)

=112.4在分光光度法中,以吸光度為縱坐標,以波長為橫坐標作圖,可得光吸取曲線。用分光光度法中以濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標作圖，可得標準曲線。光度分析法中，引起偏離比爾定律的緣由主要有非單色光和化學因素。有色溶劑對光有選擇性的吸取，為了使測定結果有較高的靈敏度，測定時選擇吸取的波長應在λmaxλmax處有吸取干擾。問答題3-1濃度為3.0×10_4mol·L-1的KMnO和KCrO

0.5mol·L-1的H

SO和0.54 2 2 7 2 4mol·L-1的HPO3

介質中，用1.00cm吸取池繪制光吸取曲線如下圖，4依據(jù)吸取曲線的外形答復以下問題：(實線表示KmnO，虛線表示KCrO)4 2 2 7KMnO在λ為520nm、550nm處的的吸光度A=0.74，計算對應的ε。max當轉變KMnO的濃度時,吸取曲線有何變化?為什么?4(3)假設在KMnO和KCrO的混合溶液中測定KMnO?4 2 2 7 4(4)假設在KMnO和KCr

O的混合溶液中測定KCr

O的濃度，可承受什么方法?4 2 2 7 2 2 7答：(1)在520nm和550nm處KMnO的A=0.74，所以4KMnO濃度轉變時，吸取曲線無4變化，其最大吸取波長λ仍為520nm和550nm，但對應的吸光度值A有變化，濃度增大，maxA值增大，濃度減小，A值減小。應選λ為好，此時KCrO

無干擾。550①聯(lián)立方程式法：

2 2 7先由純KMnO和KCrO分別求出它們的 值；4 2 2 7依據(jù)λ 處測得的A，求出：550 550吸光光度分析中選擇測定波長的原則是什么？某同學試驗測得一種有色物質的吸取光譜圖如下,你認為選擇哪一種波進步行測定比較適宜？為什么？“吸取最大，干擾最小”，以提高測定的準確性。A—λ曲線中吸光度最大處的波進步行測定。但圖中λ處，A在很窄的波長范圍內隨λ的變化轉變很大，此工作條件難于掌握準確1λ2

可減小測量誤差。請將以下化合物的紫外吸取波長max值按由長波到短波排列,并解釋緣由。CH2=CHCH2CH=CHNH2 (2)CH3CH=CHCH=CHNH2(3)CH3CH2CH2CH2CH2NH2[答]CH3CH=CHCH=CHNH2>CH2=CHCH2CH=CHNH2>CH3CH2CH2CH2CH2NH2下面為香芹酮在乙醇中的紫外吸取光譜,請指出二個吸取峰屬于什么類型,并依據(jù)閱歷規(guī)章計算一下是否符合?[答]吸取較大的峰為C=C的─→*躍遷,較小的吸取峰為C=On─→*躍遷.215nm+10nm+12nm=237nm(C=C-C=O)(-取代)(-取代)計算結果譜圖吻合.二、紅外吸取光譜分析選擇題紅外吸取光譜的產生是由于(D)分子外層電子、振動、轉動能級的躍遷原子外層電子、振動、轉動能級的躍遷分子外層電子的能級躍遷分子振動-轉動能級的躍遷任何兩個振動能級間的能量差為(A)A.hνB.1/2hνC.2/3hνD.3/2hν在紅外光譜分析中，用KBr制作為試樣池，這是由于KBr晶體在4000～400cm-1范C)A.不會散射紅外光B.對紅外無反射C.無紅外光吸取D.有良好的紅外光吸取特性以下氣體中不吸取紅外光的氣體是(A)N

OC.CO

D.HCl2 2 2用紅外吸取光譜法測定有機物構造時，試樣應當是(B)A.單質B.純物質C.混合物D.任何試樣1-4(D)A.氘燈B.空心陰級燈C.碘鎢燈D能斯特燈某物質能吸取紅外光波，產生紅外吸取譜圖，其分子構造必定是(A)A.發(fā)生偶極矩的凈變化B.具有不飽和鍵C.具有對稱性D.具有共軛體系并不是全部的分子振動形式其相應的紅外譜帶都能被觀看到，這是由于(C)分子某些振動能量相互抵消了由于分子中有C、H、O以外的原子存在分子中有些振動能量是簡并的分子既有振動運動，又有轉動運動，太簡單苯分子的振動自由度為(C)A.12B.18C.30D.31以下關于分子振動的紅外活性的表達中正確的選項是(A)分子的偶極矩在振動時周期地變化,即為紅外活性振動分子的偶極矩的大小在振動時周期地變化,必為紅外活性振動,反之則不是極性鍵的伸縮和變形振動都是紅外活性的凡極性分子的各種振動都是紅外活性的,非極性分子的各種振動都不是紅外活性的Cl(A