光的原理課件11.8 光譜分析及其應用

11.8光譜分析及其應用問題引入光譜的種類光譜分析分光鏡

人類已經(jīng)知道，在太陽大氣中含有氫、氧、鈉、鉀、鈣、鐵、銅、鎳、鈷等多種元素。但人類目前不可能接近太陽，也不曾取回太陽大氣的樣本。那么，科學家是如何知道太陽大氣中含有上述元素的呢？

問題引入

光譜分析是檢測和分析物質(zhì)的強有力的工具,它的優(yōu)點是：

(1)十分靈敏,通常只需非常少的量就可鑒別某種物質(zhì)。

(2)能夠作用于距離極遠的樣品,所以它被用于天文學。

(3)通常是一種非破壞性的樣品分析方法。

(4)能產(chǎn)生詳細的空間和時間信息。

觀察光譜需要分光鏡。分光鏡可以把光波按波長展開，把不同成分的光的強度記錄下來，供人們觀察。分光鏡的構(gòu)造原理如圖所示。

一、分光鏡直讀光譜儀

二、光譜的種類1.發(fā)射光譜由光源所發(fā)出的光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。它又可分為連續(xù)譜和線狀譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的光譜所對應的光波波長是連續(xù)的，這種光譜稱連續(xù)譜。一些不連續(xù)的亮線組成的光譜叫線狀譜。發(fā)射光譜連續(xù)光譜吸收光譜

實驗發(fā)現(xiàn)，每種元素的原子都有一定的線狀譜，原子不同，線狀譜也不同。原子光譜的譜線又叫做原子的特征譜線或標識譜線。2.吸收光譜讓發(fā)射連續(xù)光譜的光源發(fā)出的光經(jīng)過樣品，當某些波長的光被樣品吸收后，形成的光譜叫做吸收光譜。原子吸收光譜的暗線與它發(fā)射光譜中的明線在數(shù)目、位置上對應，這表明原子吸收的光與它發(fā)射光的頻率相同。

三、光譜分析

每種元素的原子都有自已的標識譜線。因此根據(jù)光譜可以鑒別物質(zhì)，確定物質(zhì)的化學成分及每種成分的含量。這種方法叫做光譜分析。

光譜分析的大致步驟如下：(1)利用電弧、電火花或火焰使樣品汽化，并使之發(fā)光；(2)用分光管或攝譜儀觀測或拍攝樣品的線狀譜；(3)鑒定譜線，決定材料的化學成分或進一步測量某種元素譜線的強度，以確定該元素在樣品材料中的含量。

光譜分析是人類認識自然的重要手段之一。它幫助人們發(fā)現(xiàn)了許多新元素；有助于人們了解日月星辰的化學成分、研究天體運動等。光譜分析的優(yōu)點是快捷、簡便、靈敏度高。只要某種物質(zhì)的含量在物質(zhì)中達到億萬分之一，就可以分析出來。所以這種方法被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中。例如，煉鋼廠利用光譜分析可快速分析鋼水的成分；化學上進行微量元素的測定；科研中可以研究物質(zhì)的純度，等等。

練習1.簡述分光鏡的構(gòu)造。