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光譜分析:

由于每種原子都有自己的特征譜線,因此可以根據光譜來鑒別物質和確定它的化學組成.這種方法叫做光譜分析.做光譜分析時,可以利用發射光譜,也可以利用吸收光譜.這種方法的優點是非常靈敏而且迅速.某種元素在物質中的含量達10^-10(10的負10次方)克,就可以從光譜中發現它的特征譜線,因而能夠把它檢查出來.光譜分析在科學技術中有廣泛的應用.例如,在檢查半導體材料硅和鍺是不是達到了高純度的要求時,就要用到光

譜分析.在歷史上,光譜分析還幫助人們發現了許多新元素.例如,銣和銫就是從光譜中看到了以前所不知道的特征譜線而被發現的.光譜分析對于研究天體的化學組成也很有用.十九世紀初,在研究太陽光譜時,發現它的連續光譜中有許多暗線。不知道這些暗線是怎樣形成的,后來人們了解了吸收光譜的成因,才知道這是太陽內部發出的強光經過溫度比較低的太陽大氣層時產生的吸收光譜.仔細分析這些暗線,把它跟各種原子的特征譜線對照,人們就知道了太陽大氣層中含有氫、氦、氮、碳、氧、鐵、鎂、硅、鈣、鈉等幾十種元素.
復色光經過色散系統分光后按波長的大小依次排列的圖案,如太陽光經過分光后形成按紅橙黃綠藍靛紫次序連續分布的彩色光譜.有關光譜的結構,發生機制,性質及其在科學研究、生產實踐中的應用已經累積了很豐富的知識并且構成了一門很重要的學科~光譜學.光譜學的應用非常廣泛,每種原子都有其獨特的光譜,猶如人們的“指紋”一樣各不相同.它們按一定規律形成若干光譜線系.原子光譜線系的性質與原子結構是緊密相聯的,是研究原子結構的重要依據.應用光譜學的原理和實驗方法可以進行光譜分析,每一種元素都有它特有的標識譜線,把某種物質所生成的明線光譜和已知元素的標識譜線進行比較就可以知道這些物質是由哪些元素組成的,用光譜不僅能定性分析物質的化學成分,而且能確定元素含量的多少.光譜分析方法具有極高的靈敏度和準確度.在地質勘探中利用光譜分析就可以檢驗礦石里所含微量的貴重金屬、稀有元素或放射性元素等.用光譜分析速度快,大大提高了工作效率.還可以用光譜分析研究天體的化學成分以及校定長度的標準原器等.
復色光經過色散系統(如棱鏡、光柵)分光后,按波長(或頻率)的大小依次排列的圖案。例如,太陽光經過三棱鏡后形成按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫次序連續分布的彩色光譜。紅色到紫 色,相應于波長由7,700—3,900埃的區域,是為人眼所能感覺的可見部分。紅端之外為波長更長的紅外光,紫端之外則為波長更短的紫外光,都不能為肉眼所覺察,但能用儀器記錄。

因此,按波長區域不同,光譜可分為紅外光譜、可見光譜和紫外光譜;按產生的本質不同,可分為原子光譜、分子光譜;按產生的方式不同,可分為發射光譜、吸收光譜和散射光譜;按光譜表觀形態不同,可分為線光譜、帶光譜和連續光譜。


光譜分如下幾種形式:

線狀光譜。由狹窄譜線組成的光譜。單原子氣體或金屬蒸氣所發的光波均有線狀光譜,故線狀光譜又稱原子光譜。當原子能量從較高能級向較低能級躍遷時,就輻射出波長單一的光波。嚴格說來這種波長單一的單色光是不存在的,由于能級本身有一定寬度和多普勒效應等原因,原子所輻射的光譜線總會有一定寬度(見譜線增寬);即在較窄的波長范圍內仍包含各種不同的波長成分。原子光譜按波長的分布規律反映了原子的內部結構,每種原子都有自己特殊的光譜系列。通過對原子光譜的研究可了解原子內部的結構,或對樣品所含成分進行定性和定量分析。
②帶狀光譜。由一系列光譜帶組成,它們是由分子所輻射,故又稱分子光譜。利用高分辨率光譜儀觀察時,每條譜帶實際上是由許多緊挨著的譜線組成。帶狀光譜是分子在其振動和轉動能級間躍遷時輻射出來的,通常位于紅外或遠紅外區。通過對分子光譜的研究可了解分子的結構。
連續光譜。包含一切波長的光譜,熾熱固體所輻射的光譜均為連續光譜。同步輻射源(見電磁輻射)可發出從微波到X射線的連續光譜,X射線管發出的軔致輻射部分也是連續譜。
吸收光譜。具有連續譜的光波通過物質樣品時,處于基態的樣品原子或分子將吸收特定波長的光而躍遷到激發態,于是在連續譜的背景上出現相應的暗線或暗帶,稱為吸收光譜。每種原子或分子都有反映其能級結構的標識吸收光譜。研究吸收光譜的特征和規律是了解原子和分子內部結構的重要手段。吸收光譜首先由J.V.夫瑯和費在太陽光譜中發現(稱夫瑯和費線),并據此確定了太陽所含的某些元素。
具體的元素光譜:紅色代表硫元素,藍色代表氧元素,而綠色代表氫元素。
China光譜網核心介紹:光譜學是光學的一個分支學科,它主要研究各種物質的光譜的產生及其同物質之間的相互作用。光譜是電磁輻射按照波長的有序排列,根據實驗條件的不同,各個輻射波長都具有各自的特征強度。通過光譜的研究,人們可以得到原子、分子等的能級結構、能級壽命、電子的組態、分子的幾何形狀、化學鍵的性質、反應動力學等多方面物質結構的知識。但是,光譜學技術并不僅是一種科學工具,在化學分析中它也提供了重要的定性與定量的分析方法。


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