第二章光學分析法導論

1、第二章 光學分析法導論1、解釋下列名詞（1）原子光譜和分子光譜 （2）發(fā)射光譜和吸收光譜（3）統(tǒng)計權(quán)重和簡并度 （4）分子振動光譜和分子轉(zhuǎn)動光譜（5）禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài) （6）光譜項和光譜支項（7）分子熒光、磷光和化學發(fā)光 （8）拉曼光譜答：（1）由原子的外層電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱原子光譜；由分子成鍵電子能級躍產(chǎn)生的光譜稱分子光譜。（2）原子受外界能量（如熱能、電能）作用時，激發(fā)到較高能態(tài)，但很不穩(wěn)定，再返回基態(tài)或較低能態(tài)而發(fā)射特征譜線形成的光譜稱原子發(fā)射光譜。由基態(tài)原子蒸氣選擇性地吸收一定頻率的光輻射后躍遷到較高能態(tài)產(chǎn)生的原子特征光譜稱原子吸收光譜。（3）由能級簡并引起的概率權(quán)重稱為統(tǒng)計權(quán)重

2、。在磁場作用下，同一光譜支項會分裂成2J+1個不同的支能級，2J+1稱為簡并度。（4）由分子在振動能級間躍遷產(chǎn)生的光譜稱分子振動光譜；由分子在不同轉(zhuǎn)動能級間躍遷稱分子轉(zhuǎn)動光譜。（5）不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；若兩光譜項之間為禁戒躍遷，處于較高能級的原子有較長壽命，稱為亞穩(wěn)態(tài)。（6）光譜項：用n、L、S、J四個量子數(shù)來表示能量狀態(tài)，符號n2S+1LJ；光譜支項： J值不同的光譜項。（7）熒光和磷光都是光致發(fā)光。 熒光是物質(zhì)的基態(tài)分子吸收一定波長范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)產(chǎn)生的二次輻射；磷光是單重激發(fā)態(tài)先過渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的光輻射；化學發(fā)

3、光是化學反應(yīng)物或產(chǎn)物受反應(yīng)釋放的化學能激發(fā)產(chǎn)生的光輻射。（8）拉曼光譜：入射光子與溶液中試樣分子間非彈性碰撞引起能量交換而產(chǎn)生的與入射光頻率不同的散射光譜。2、闡明光譜項中各符號的意義和計算方法。答：光譜項：n2S+1LJ；其中n為主量子數(shù)，與個別單獨價電子的主量子數(shù)相同，取值仍為1，2，3，任意正整數(shù)。L為總角量子數(shù)，其數(shù)值為外層價電子角量子數(shù)l的矢量和，即：兩個價電子耦合所得的總角量子數(shù)與單個價電子的角量子數(shù)l1、l2有如下的取值關(guān)系： L = (l1+l2，(l1+l2 1，(l1+l2 2，l1l2其值可能為L0，1，2，3，相應(yīng)的光譜項符號為S，P，D，F(xiàn)，。若價電子數(shù)為3時，應(yīng)先把

4、2個價電子的角量子數(shù)的矢量和求出后，再與第三個價電子求出矢量和，就是3個價電子的總角量子數(shù)，依此類推。S為總自旋量子數(shù)，價電子自旋與自旋之間的相互作用也是較強的，多個價電子的總自旋量子數(shù)是單個價電子量子數(shù)ms的矢量和，即：取數(shù)為1，。應(yīng)該指出，S和L會產(chǎn)生相互作用，分裂為（2S+1）個能量稍微不同的能級，是產(chǎn)生多重線光譜的原因，稱為光譜的多重性，在光譜項符號中以M表示，M2S1。J為內(nèi)量子數(shù)，是由于軌道運動與自旋運動的相互作用，即軌道磁矩與自旋磁矩相互作用的結(jié)果，是L與S的矢量和，表示為J=L+S。取值為： J = (L+S， (L+S1，(L+S2，LS因此，當LS時，J有（2S+1）個數(shù)值

5、，當SL時，J有（2L+1）個數(shù)值。J的每一個值，稱為一個光譜支項。一個原子中光譜支項的數(shù)目小于或等于光譜的多重項數(shù)目。價電子的運動狀態(tài)（也表明原子的運動狀態(tài)）用光譜項符號n2S+1LJ（或nMLJ）表示。3、計算（1）670.7nm鋰線的頻率； （2）3300cm1譜線的波長；（3）鈉588.99nm共振線的激發(fā)電位。解：（1）（2）（3）4、電子能級間的能量差一般為120eV，計算在1eV，5eV，10eV，20eV時相應(yīng)的波長（nm）解： 1eV時：=1241nm； 5eV時：=248.2nm； 10eV時：=124.1nm； 20eV時：=62.04nm； 5、寫出鎂原子基態(tài)和第一電子激發(fā)態(tài)的光譜項解：鎂原子基態(tài)的價電子組態(tài)是3s2（n = 3，l1 = l2 = 0，ms1 = +1/2、ms2 = 1/2）故L=0，S=0， 2S+1=1， J=0，只有一個光譜支項31S0。鎂原子第一激發(fā)態(tài)的電子組態(tài)是3s13p1（n = 3，l1 =0，l2 = 1，ms1 = +1/2、ms2 =+1/2(或1/2）。由于L=1，S=0、1，2S+1=1或3，有兩個光譜項，31P 與33P。由于L與S相互作用，每一個光譜項有2S+1個不同J值