4.1.2原子发射光谱分析基本原理 1原子能级与能级图 72.2 000 15000 20000 125000 30000 35000 40000 45000
4.1.2原子发射光谱分析基本原理 1 原子能级与能级图
2原子发射光谱的产生 原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，多余能 量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光 谱。原子发射光谱是线状光谱。 原子处于基态，在激发光源作用下，原子获得足 够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能量状态即 激发态。处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于 10一8s,外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。 多余能量的发射就得到了一条光谱线。谱线波长与能 量的关系为 hc λ= E2-E1 (4.5)
2 原子发射光谱的产生 原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，多余能 量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光 谱。原子发射光谱是线状光谱。 原子处于基态，在激发光源作用下，原子获得足 够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能量状态即 激发态。处于激发态的原子是不稳定的，其寿命小于 10－8s，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。 多余能量的发射就得到了一条光谱线。谱线波长与能 量的关系为 2 1 λ E E hc − = （4.5）
3谱线强度 当体系在一定温度下达到热平衡时，原子在不同状 态的分布也达到平衡.玻尔兹曼(Boltzman)用统 计热力学方法证明，体系处在热力学平衡状态，单 位体积内处于激发态的原子数目Wⅵ和处于基态的原 子数目No应遵守如下分布： Ni=No (gi/go).e-E;/kT (4.6) 式中：g1,g为激发态和基态的统计权重；E为谱线 的激发电位；k为玻尔兹曼常数(1.38×1023J/K);T为 激发的绝对温度(K)
3 谱线强度 当体系在一定温度下达到热平衡时，原子在不同状 态的分布也达到平衡.玻尔兹曼（Boltzman）用统 计热力学方法证明，体系处在热力学平衡状态，单 位体积内处于激发态的原子数目Ni和处于基态的原 子数目No应遵守如下分布： Ni = No (gi / go ).e－Ei / kT （4.6） 式中：gi，go为激发态和基态的统计权重；Ei为谱线 的激发电位；k为玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；T为 激发的绝对温度（K）
原子外层电子在引，j两个能级跃迁所产生的谱线强度以 I表示，它正比于处在激发态的原子数目i,即 li Ni'Air hvii (4.7) 式中：A为两个能级之间跃迁的概率；h为普朗克常数； 为跃迁产生谱线的频率.将式(4.6)代入(4.7)得 ',=4,Noe6 (4.8)
原子外层电子在i,j两个能级跃迁所产生的谱线强度以 Iij表示，它正比于处在激发态的原子数目Ni，即 Iij = Ni·Aij·hvij (4.7) 式中：Aij为两个能级之间跃迁的概率；h为普朗克常数； vij为跃迁产生谱线的频率.将式（4.6）代入(4.7)得 (4.8) kT E A hv N g g I i e i j i j O o i i j − =
影响谱线强度： (1)统计权重，谱线强度与统计权重成正比； (2)激发电位，谱线强度与激发电位是负指数关系， 激发电位愈高，谱线强度愈小，因为激发电位愈高， 处在相应激发态的原子数目愈少。 (3)跃迁概率，电子从高能级向低能级跃迁时，在 符合选择定则的情况下，可向不同的低能级跃迁而 发射出不同频率的谱线；两能级之间的跃迁概率愈 大，该频率谱线强度愈大。所以，谱线强度与跃迁 概率成正比
影响谱线强度： （1）统计权重，谱线强度与统计权重成正比； （2）激发电位，谱线强度与激发电位是负指数关系， 激发电位愈高，谱线强度愈小，因为激发电位愈高， 处在相应激发态的原子数目愈少。 （3）跃迁概率，电子从高能级向低能级跃迁时，在 符合选择定则的情况下，可向不同的低能级跃迁而 发射出不同频率的谱线；两能级之间的跃迁概率愈 大，该频率谱线强度愈大。所以，谱线强度与跃迁 概率成正比