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原子吸收光谱法基本原理【任务分析】通过日常生活中的实例，使学生自然地将样品、光、分析联系在一起，理解产生原子吸收光谱的原理。
【任务实施】1、原子吸收分光光度计的基本原理（1）共振线和吸收线任何元素的原子都由原子核和围绕原子核运动的电子组成。
这些电子按其能量的高低分层分布，而具有不同能级，因此一个原子可具有多种能级状态。
在正常状态下，原子处于最低能态（这个能态最稳定）称为基态。
处于基态的原子称基态原子。
基态原子受到外界能量（如热能、光能等）激发时，其外层电子吸收了一定能量而跃迁到不同能态，因此原子可能有不同的激发态。
当电子吸收一定能量从基态跃迁到能量最低的激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线，简称共振线。
当电子从第一激发态跃回基态时，则发射出同样频率的光辐射，其对应的谱线称为共振发射线，也简称共振线。
由于不同元素的原子结构不同，其共振线也因此各有其特征。
由于原子的能态从基态到最低激发态的跃迁最容易发生，因此对大多数元素来说，共振线也是元素的最灵敏线。
原子吸收光谱分析法就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的，因此元素的共振线又称分析线。
（2）谱线轮廓与谱线变宽①谱线轮廓从理论上讲，原子吸收光谱应该是线状光谱。
但实际上任何原子发射或吸收的谱线都不是绝对单色的几何线，而是具有一定宽度的谱线。
若在各种频率ν下，测定吸收系数νK, K为纵坐标，ν为横坐标，可得如图5-9所示曲线，称为吸收曲线。
曲线极大值对应的以ν频率ν称为中心频率。
中心频率所对应的吸收系数称为峰值吸收系数。
在峰值吸收系数一半(νK/2)处，吸收曲线呈现的宽度称为吸收曲线半宽度，以频率差ν∆表示。
吸收曲线的∆的数量级约为10-3～10-2 nm（折合成波长）。
吸收曲线的形状就是谱线轮廓。
半宽度ν②谱线变宽原子吸收谱线变宽原因较为复杂，一般由两方面的因素决定。
一方面是由原子本身的性质决定了谱线自然宽度；另一方面是由于外界因素的影响引起的谱线变宽。
原子吸收光谱分析基本要点：1. 了解影响原子吸收谱线轮廓的因素；2. 理解火焰原子化和高温石墨炉原子化法的基本过程；3. 了解原子吸收分光光度计主要部件及类型；4. 了解原子吸收分光光度法干扰及其抑制方法；5. 掌握原子吸收分光光度法的定量分析方法及实验条件选择原则。
第一节原子吸收光谱分析概述一、原子吸收光谱分析定义：根据物质产生的原子蒸气中待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线吸收程度进行定量的分析方法。
二、原子吸收光谱分析的特点：（1 ）灵敏度高：其检出限可达10 -9 g /ml （某些元素可更高）；2 ）选择性好：分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性；（3 ）具有较高的精密度和准确度：试样处理简单。
第二节原子吸收光谱分析基本原理一、原子吸收光谱的产生及共振线在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（ E 0 = 0 ）当原子吸收外界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动状态称为激发态。
处于激发态。
出于激发态的电子很不稳定，一般在极短的时间（10-8-10 -7s）便跃回基态（或能量较低的激发态），并以电磁波的形式放出能量：A E=En-EO=h=hc/ 入共振发射线：电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线共振吸收线：电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。
共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。
各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。
二、谱线轮廓与谱线变宽（一）吸收线轮廓若将一束不同频率，强度为10的平行光透过厚度为1cm的原子蒸汽时，一部分光被吸收，透射光的强度lv仍服从朗伯-比尔定律：式中：Kn——基态原子对频率为的光的吸收系数，它是光源辐射频率的n函数由于外界条件及本身的影响，造成对原子吸收的微扰，使其吸收不可能仅仅对应于一条细线，即原子吸收线并不是一条严格的几何线（单色I ）,而是具有一定的宽度、轮廓，即透射光的强度表现为频率分布。
第五章原子吸收光谱法Chapter FiveAtomic Absorption SpectrumFor Short：AAS第一节基本原理一、原子吸收光谱分析概述1、原子吸收光谱的起源18世纪初，人们便开始观察和研究原子吸收光谱-----太阳光谱中的暗线。
1955年，澳大利亚物理学家瓦尔西发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”，奠定了原子吸收光谱分析法的理论基础。
1955年，原子吸收光谱作为一种分析方法开始应用。
并在60年代得到迅速发展和普及。
2、什么是原子吸收光谱？溶液中的金属离子化合物在高温下能够解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。
当光源发射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中的外层电子吸收能量，特征谱线的光强度减弱。
光强度的变化符合朗伯-比耳定律，进行定量分析。
它是基于物质所产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。
❖原子与分子一样,吸收特定能量后,产生基态→激发态跃迁；产生原子吸收光谱，即共振吸收。
❖原子由基态→第一激发态的跃迁,最易发生。
❖每种原子的核外电子能级分布不同，当产生由基态→第一激发态的跃迁时，吸收特定频率的辐射能量。
二、共振线：共振吸收线——电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线（简称共振线）。
共振发射线——电子从第一激发态再跃回基态时，则发射出同样频率的辐射，对应的谱线称为共振发射线（也简称共振线）。
原子的共振线的吸收共振线称为元素的特征谱线，因为：各种元素的原子结构和外层电子排布不同。
所以不同元素的原子从基态激发成第一激发态（或由第一激发态跃回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因此各种元素的共振线各有其特征性。
共振线又称为元素的灵敏线，因为：这种从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，因此对大多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中最灵敏的谱线。
在原子吸收光度法中，就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的共振发射线的吸收来进行分析的。
原子光谱的展宽机制和描述方法作者：廖腊梅曹虹来源：《新校园·上旬刊》2017年第09期摘要：本文分析了原子谱线的展宽机制和描述方法，分别对自然展宽、多普勒展宽、赫鲁兹马克展宽和自吸展宽进行了研究。
这一研究对原子光谱法在实际应用中具有一定的参考价值。
关键词：原子光谱；谱线轮廓；展宽一、引言原子光谱是原子中的核外电子跃迁并辐射出光子而形成的光谱，根据光谱产生过程，可分为原子吸收光谱和原子发射光谱，通称为原子光谱。
原子吸收光谱法，英文为Atomic Absorption Spectroscopy（AAS），是根据某种元素的原子蒸气只能由符合条件的光子进行吸收的原理对原子进行检验的方法，被称为原子吸收分光光度法。
原子吸收现象在19世纪初才被注意到，原子吸收光谱法的基础测量到1955年才渐渐形成，该方法主要应用在对金属成分及含量的分析。
这种方法在19世纪60年代后得到进一步重视并迅速发展，逐渐成熟起来。
目前该方法可对钠、锂等70多种元素进行直接检测，主要应用于测量含有微量或少量元素的物质。
测量仪器简单实用，抗电磁干扰能力强，灵敏度高，精密度高，使用方便。
根据原子结构理论可知，当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，会以光子的形式被辐射或吸收。
由于光源有不同能量状态的原子，在相同的时间内，相同的光源可以发出很多不同波长的谱线。
光谱就是描述这些不同谱线的波长和强度分布。
原子光谱线并非一条严格的几何曲线。
无论是辐射线或光子吸收线形成的谱线都有一定的外形，即谱线轮廓。
本文即对谱线轮廓产生的物理机制和描述方法进行分析讨论。
二、原子谱线的展宽谱线轮廓是指谱线强度根据频率的变化形成的几何曲线。
使用一定强度的光束照射等离子体原子蒸汽，通过测量穿过蒸气的光判断光的吸收强度。
人们总结出光吸收定律，即投射光强和入射光强满足指数衰减规律，衰减快慢与原子蒸汽厚度和吸收系数有关。
从光吸收定律可以看出，原子蒸汽对不同频率的光吸收不同，对中心频率吸收最大，而对两侧频率吸收逐渐减小，因此吸收光谱呈现倒钟形，称为吸收谱线的展宽。
原子吸收答案1. 引起原子谱线变宽的因素有哪些？对原子吸收光谱分析有什么影响？自然变宽：无外界因素影响时由于激发态原子有限寿命而使谱线具有的宽度。
(1) 多普勒变宽：又称热变宽，是由于原子无规则的热运动而导致的谱线变宽。
(2) 碰撞变宽(压力变宽），原子之间相互碰撞而引起的变宽称为碰撞变宽。
由于压力增大后这种变宽增大，也称为压力变宽。
分为洛伦兹（Lorentz）变宽和赫尔兹马（Holtsmark ) 变宽。
（3）场致变宽（电场致宽、磁场致宽）：在外界电场或磁场的作用下，引起原子核外层电子能级分裂而使谱线变宽现象称为场致变宽。
由于磁场作用引起谱线变宽，称为Zeeman (塞曼)变宽。
(4) 自吸变宽：谱线自吸引起的变宽称为自吸变宽。
在分析测试工作中，谱线的变宽往往会导致原子吸收分析的灵敏度下降。
2.什么是积分吸收和峰值吸收？在原子吸收光谱分析中，什么情况下可以用峰值吸收代替积分吸收？积分吸收：吸收线轮廓内的总面积即吸收系数对频率的积分。
(在原子吸收光谱分析中，把测量气态基态原子吸收共振线的总能量称为积分吸收测量法)峰值吸收：测量吸收线的峰值的吸收。
以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件：①锐线光源辐射的发射线与原子吸收线的中心频率υ0(或波长λ)完全一致；②锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度的1/5~l/10。
3.简述原子吸收光谱仪的主要组成部件及其作用。
仪器主要由五部分组成。
锐线光源（空心阴极灯，发射谱线宽度很窄的元素共振线）原子化器（将试样蒸发并使待测定元素转化为基态原子蒸气）分光系统（使锐线光源辐射的共振发射线能正确地通过或聚焦于原子化区，并把透过光聚焦于单色器的入射狭缝。
并且待测元素的吸收线与邻近谱线分开）检测系统（的作用是将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、数据处理后显示结果）电源同步调制系统（将光源与检波放大器的电源进行同步调制，一方面可以扣除原子化器（火焰）中由于原子发射、分子发射和自然光所产生相对恒定的直流电信号的干扰；另一方面脉冲供电以很小的平均灯电流，就能获得很高强度的锐线辐射，改善了放电特性，提高了信噪比，延长了灯的寿命）4在原子吸收光谱仪中，为什么使用锐线光源？空心阴极灯为什么能发射出强度比较大的锐线光源？以峰值吸收测量代替积分吸收测量的必要条件：锐线光源辐射的发射线与原子吸收线的中心频率υ0(或波长λ0)完全一致；② 锐线光源发射线的半宽度比吸收线的半宽度更窄，一般为吸收线半宽度的1/5~l/10。
