《谱学导论》各章习题+参考答案

光谱学导论试题及答案高中一、选择题（每题2分，共20分）1. 光谱学研究的是以下哪一项？A. 光的传播B. 光与物质的相互作用C. 物质的电磁性质D. 光的折射和反射2. 光谱分析中，哪种光谱是物质固有的光谱？A. 吸收光谱B. 发射光谱C. 散射光谱D. 反射光谱3. 光谱分析中，原子吸收光谱的产生是由于：A. 原子从基态跃迁到激发态B. 分子从基态跃迁到激发态C. 原子从激发态跃迁到基态D. 分子从激发态跃迁到基态4. 光谱分析中，发射光谱的产生是由于：A. 原子从基态跃迁到激发态B. 原子从激发态跃迁到基态C. 分子从基态跃迁到激发态D. 分子从激发态跃迁到基态5. 光谱分析中，哪种光谱可以用来确定物质的组成？A. 吸收光谱B. 发射光谱C. 散射光谱D. 反射光谱二、填空题（每空2分，共20分）6. 光谱分析中，____ 光谱可以用于定量分析。

7. 光谱分析中，____ 光谱可以用于定性分析。

8. 光谱分析中，____ 光谱是连续的。

9. 光谱分析中，____ 光谱是由线状谱组成的。

10. 光谱分析中，____ 光谱可以用来研究分子结构。

三、简答题（每题15分，共30分）11. 简述光谱分析在化学分析中的应用。

12. 描述原子吸收光谱与发射光谱的区别。

四、论述题（30分）13. 论述光谱分析在天文学中的应用及其重要性。

答案一、选择题1. B2. A3. A4. B5. B二、填空题6. 吸收7. 发射8. 连续9. 线状10. 吸收三、简答题11. 光谱分析在化学分析中的应用包括但不限于：通过原子吸收光谱分析溶液中金属离子的浓度，通过发射光谱分析元素的类型和含量，以及通过分子光谱分析化合物的结构等。

12. 原子吸收光谱是当原子从基态吸收光子并跃迁到激发态时产生的，通常用于定量分析；而发射光谱是当原子从激发态跃迁回基态时释放光子产生的，通常用于定性分析。

四、论述题13. 光谱分析在天文学中的应用极为广泛，它可以用来确定恒星和其他天体的化学组成，通过分析其发射或吸收的光谱线来识别元素和分子。

仪器分析复习题参考答案《仪器分析》复习题第⼀章绪论⼀、仪器分析⽅法的分类（四⼤类）（⼀）光学分析法(spectroscopic analysis)以物质的光学性质（吸收，发射，散射，衍射）为基础的仪器分析⽅法。

包括原⼦吸收光谱法、原⼦发射光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法等。

(⼆)电分析(electrical analysis)：电流分析，电位分析，电导分析，电重量分析,库仑法，伏安法。

（三）⾊谱分析(chromatography analysis) ：⽓相⾊谱法，液相⾊谱法（四）其它仪器分析⽅法(other analysis)：1. 质谱法2. 热分析法包括热重法、差热分析法、⽰差扫描量热法等。

3. 电⼦显微镜，超速离⼼机，放射性技术等。

⼆、定量分析⽅法的评价指标灵敏度：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为⽅法的灵敏度，⽤S表⽰。

精密度：是指使⽤同⼀⽅法，对同⼀试样进⾏多次测定所得测定结果的⼀致程度。

精密度⽤测定结果的标准偏差 s或相对标准偏差(s r )量度。

准确度: 试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度。

检出限：某⼀分析⽅法可以检出被测物质的最⼩浓度或最⼩质量，称为该⽅法对该物质的检出限。

以浓度表⽰的称为相对检出限，以质量表⽰的称为绝对检出限。

第⼆章光谱分析导论⼀、光谱区中紫外、可见、红外对应的波长范围？紫外：200-380nm 可见：380-780nm 近红外：780-2500nm 中红外：2.5-50µm 远红外：50-300µm ⼆、原⼦光谱和分⼦光谱的⽐较。

原⼦光谱的特征：电⼦能级间的跃迁,属电⼦光谱,线状光谱。

分⼦形成带状光谱的原因能量离散，导致谱线宽度扩展测不准原理、相对论效应导致谱线宽度扩展。

再加上能级之间的能量间距⾮常⼩，导致跃迁所产⽣的谱线⾮常多，间距⾮常⼩，易于重叠。

原⼦光谱：原⼦基态与激发态能量差△E=1-20eV，与紫外-可见光的光⼦能量相适应，特征是线状光谱相邻电⼦能级间的能量差△Ee=1-20eV，与紫外-可见光的光⼦能量相适应，特征是线状光谱分⼦光谱：相邻振动能级间的能量差△Ev=0.05-1eV,与中红外区的光⼦能量相适应，特征是带状光谱相邻转动能级间的能量差△Er<0.05eV, 与远红外区的光⼦能量相适应，特征是带状光谱三、 1. 物质吸收光的过程⽆辐射退激共振发射荧光磷光2. 物质散射光的过程瑞利散射斯托克斯散射反斯托克斯散射四、荧光与磷光产⽣的量⼦解释及其区别？荧光：激发分⼦与其它分⼦相碰,⼀部分能量转化为热能后,下降到第⼀激发态的最低振动能级,然后再回到基态的其它振动能级并发射光⼦的发射光称荧光。

谱学导论第二版习题答案谱学导论第二版习题答案谱学导论是一门研究光谱学原理和应用的学科。

通过对物质与光的相互作用进行研究，谱学导论可以揭示物质的组成、结构和性质。

谱学导论第二版是该学科的经典教材，其中的习题对于学生来说是非常重要的学习资源。

下面将对该教材中的一些习题进行解答，帮助读者更好地理解光谱学的基本原理。

习题一：什么是光谱学？它的应用领域有哪些？光谱学是研究物质与光的相互作用的学科。

它通过分析物质与光的相互作用过程中产生的光信号，来研究物质的组成、结构和性质。

光谱学的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 化学分析：通过分析物质的光谱特征，可以确定物质的组成和浓度，用于化学分析和质量控制等领域。

2. 物质结构研究：通过分析物质的光谱数据，可以揭示物质的分子结构和化学键的性质，用于有机化学、无机化学等领域的研究。

3. 天文学研究：通过观测天体的光谱，可以了解宇宙中物质的组成和演化过程，揭示宇宙的奥秘。

4. 环境监测：通过分析环境中物质的光谱特征，可以监测和评估环境中的污染物，用于环境保护和治理。

习题二：什么是原子光谱？它的分类有哪些？原子光谱是研究原子与光的相互作用的光谱学分支。

原子光谱可以分为发射光谱和吸收光谱两类。

1. 发射光谱：当原子受到能量激发后，电子从高能级跃迁到低能级时，会辐射出特定波长的光。

这些特定波长的光可以通过光谱仪进行分析，得到原子的发射光谱。

发射光谱可以用于原子的定性和定量分析。

2. 吸收光谱：当原子受到外界光的照射时，电子会吸收与其能级差相等的能量，从基态跃迁到激发态。

吸收光谱是通过测量原子吸收光的强度和波长来研究原子的能级结构和物理性质的。

吸收光谱可以用于原子的定性和定量分析。

习题三：什么是分子光谱？它的分类有哪些？分子光谱是研究分子与光的相互作用的光谱学分支。

分子光谱可以分为振动光谱和旋转光谱两类。

1. 振动光谱：分子由于其振动和转动而具有一系列能级。

当分子受到外界光的照射时，分子的振动能级会发生跃迁，产生特定波长的光谱。

第六章 中心力场6.1) 利用6.1.3节中式（17）、（18），证明下列关系式相对动量 ()21121p m p m M r p-==∙μ （1） 总动量 21p p R M P+==∙ （2）总轨迹角动量p r P R p r p r L L L⨯+⨯=⨯+⨯=+=221121 （3）总动能 μ222222222121M P m p m p T +=+= （4）反之，有 ,11r m R rμ+= r m R r22μ-= （5） p P m p +=21μ，p P m p -=12μ（6）以上各式中，()212121 ,m m m m m m M +=+=μ证： 212211m m r m r m ++=， （17） 21r r r -=， （18）相对动量 ()21122121211p m p m M r r m m m m r p-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==∙∙∙μ （1’） 总动量 ()2121221121p p m m r m r m m m R M P+=+++==∙∙∙ （2’）总轨迹角动量 221121p r p r L L L⨯+⨯=+=)5(2211p r m uR p r m u R ⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= ()()2112211p m p m Mr p p R -⨯++⨯= )2)(1(⨯+⨯=由（17）、(18)可解出21,r r，即（5）式；由（1’）（2’）可解出（6）。

总动能()22112262221212222m p P m m p P m m p m p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=μμ2122222122112222122222m m pP u m p m m u m m p P u m p m m u⋅-++⋅++=()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++++=2122221222211112122m m p P m m m P m m m μ2222M P += （4’） ［从（17），(18)式可解出（5）式；从（1），(2)式可解出（6）式］.6.2) 同上题，求坐标表象中p 、和的算术表示式r i ∇-= R i ∇-= ，p r P R L⨯+⨯=解： ()()211221121r r m m Mi p m p m M p ∇-∇-=-=（1） 其中 1111z y x r ∂∂+∂∂+∂∂=∇， 而x X M m x x x X x X x ∂∂+∂∂=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂1111， 同理，y Y M m y ∂∂+∂∂=∂∂11zZ M m z ∂∂+∂∂=∂∂11； （利用上题（17）（18）式。

第三章 核磁共振氢谱参考答案1.5.(5B)谱图中总共有六组峰，峰面积之比为：2：2：1：1：1：1。

由于苯乙烯分子总共8个氢原子，因此峰面积之比即为不同种类氢原子个数之比。

结合苯环氢化学位移为7.27分析，不难得出，从低场到高场这六组峰分别为：7.41(2H, d)：芳环上的H ，大致为双峰，表明邻近碳上有一个H ，故为苯环上A ，A’碳上氢原子的信号；7.34(2H,t)：同样是芳环上的H ，大致为三重峰，表明邻近碳有两个H ，故为苯环上B ，B’碳上氢原子的信号；7.25(1H,tt)：同样是芳环上的H ，根据峰面积只有一个H ，只能是苯环上C 碳上氢原子的信号，与A ，A’碳上氢原子、B ，B’碳上氢原子偶合会产生tt 峰；6.72(1H, dd, J 1=12Hz ，J 2=17Hz)：为H x ，化学位移移向低场，3J X-M =17Hz ，3J X-A =12Hz ；5.75(1H , dd, J 1=17Hz ，J 2=2Hz)：为H M ，由J 值判断；5.25(1H, dd, J 1=12Hz ，J 2=2Hz)：为H A ，由J 值判断；此外，也可通过烯氢被苯环取代后，剩下的三个烯氢原子化学位移为同>顺>反来归属上述三种烯烃氢原子。

60MHz 核磁化学位移δ（ppm ） 300MHz 化学位移（Hz ） 132Hzδ=ଵଷଶு௭ൈଵ଴ల଺଴ൈଵ଴లு௭=2.20 ppm ν=2.20×300×106Hz×10-6=660Hz 226Hzδ=ଶଶ଺ு௭ൈଵ଴ల଺଴ൈଵ଴లு௭=3.77 ppm ν=3.77×300×106Hz×10-6=1131Hz 336Hzδ=ଷଷ଺ு௭ൈଵ଴ల௭଺଴ൈଵ଴లு௭=5.60 ppm ν=5.60×300×106Hz×10-6=1680Hz 450Hz δ=ସହ଴ு௭ൈଵ଴ల଺଴ൈଵ଴లு௭=7.50 ppmν=7.50×300×106Hz×10-6=2250Hz(5D)从谱图中可知，峰面积之比为1：4：1：1：1：2：1：1：6，峰形较复杂 根据化学位移可知，5.0-6.5 ppm 的信号应该是烯氢所出，3.85 ppm 为与羟基相连CH 的出峰，其它信号为与非吸电原子相连的饱和碳氢所出。

复旦大学谱学导论期末背诵知识点整理分子在两个能级之间有三种不同机制的光辐射跃迁：1.受激跃迁(M+hv---M*)；2.受激发射(M*+hv---M+2hv)，与入射方向相同；3.自发辐射(M*---M+hv)，散步在空间所有方向。

转动能级：10^-3 ~ 10^-6 eV振动能级：10^-2 ~ 1 eV电子能级：1 ~ 20 eV斯塔克效应：在有外加电场存在时，由于分子偶极矩和外电场的相互作用，分子的转动光谱谱线会发生偏移的现象。

用于测定分子的偶极矩。

富克兰--康顿原理：分子在电子态之间的跃迁是个极快的过程，比分子的振动周期快得多。

所以在跃迁过程中分子的核间距保持不变，表现在势能曲线上就是垂直跃迁的概率最大。

吸收光谱中，电子激发态上和v=0垂直对应的v`带的强度最大，称为零级带系。

拉曼光谱：振动和转动能级，散射光谱。

凡是有对称中心的分子，拉曼和红外互斥。

对应极化率变化。

红外光谱：振动和转动能级，吸收光谱。

对应偶极矩变化。

非极性双原子分子没有。

紫外可见光谱：电子能级，吸收光谱。

所有分子都有。

费米共振：当合频或倍频的数据与有些基频的数据十分接近时，二者会发生强烈的耦合，使基频的强度减弱，而原先较弱的合频或倍频强度大幅增强的现象。

自旋--自旋耦合：原子核中存在两种自旋方式，相当于一个小磁场。

由于核自旋造成的原子核之间的相互影响称为自旋--自旋耦合，会造成谱线的裂分。

弛豫：在平衡态时，具有不同能级的核服从玻尔兹曼分布，即能量低的能级上核数目较多。

当低能态核吸收射频电磁波辐射，跃迁到高能级，就产生了核磁共振信号。

高能态的核需要通过适当的途径，将其获得的能量释放到周围的环境中，这种从不平衡回复到玻尔兹曼分布的过程就是核的弛豫。

分为自旋—晶格弛豫，是自旋核与周围分子交换能量的过程；自旋—自旋弛豫，是体系中核与核之间进行能量交换，是自旋状态的交换过程。

核欧沃豪斯效应(nuclear over-hausereffect,NOE)：当分子内有在空间位置上相互靠近的两个质子A、B时，如果用双共振法照射B，使被干扰的B谱线达到饱和，将能量转移给靠近的质子A，使A的吸收增加，共振信号增加的现象。

第一章 习 题1.127I 35Cl 的转动常数是0.1142 cm -1，计算ICl 的键长。

2. 12C 16O 2的转动常数是0.39021 cm -1。

计算分子的键长。

3. 已知14N 16O 的键长是115 pm 。

计算该分子23←=J 跃迁的纯转动光谱的频率。

4. 计算12C 16O 分子12←=J 纯转动跃迁的频率。

已知分子的键长是112.81 pm 。

5. 已知35Cl 19F 转动常数是1.033 cm -1，计算分子的转动惯量和键长。

6. 下列那些分子有纯转动光谱？H 2、HCl 、CH 4、CH 3Cl 。

7. 下列那些分子有红外吸收光谱？O 2、CCl 3-CCl 3、HF 、CO 2。

8.35Cl 2的振动基频是564.9 cm -1，计算分子化学键的力常数。

9. 79Br 81Br 振动基频是323.2 cm -1。

计算分子化学键的力常数。

10. 拉曼光谱的入射频率是20487 cm -1，计算O 2分子02←=J 的Stokes 线的波数。

11. 拉曼光谱的入射频率是20623 cm -1，计算N 2分子24←=J 的Stokes 线的波数。

12. 实验测定得到H 2和D 2在入射波长为488.0 nm 的激光照射下的大拉曼位移分别是612.1 nm 和571.4 nm 。

计算他们的力常数并说明力常数变化不大的原因。

13. 对下列点群，写出给定直积表示的特征标，并约化成不可约表示的直和：（1） C 2h 点群：g u B A ⊗（2） C 4v 点群：E B A ⊗⊗2214. 求积分⎰ΓΓτψψd F j i ˆ不等于零时，F ˆ应该属于那些不可约表示？ （1）D 3点群：2A i =Γ，E j =Γ （2） C 2v 点群：2A i =Γ，2B j =Γ15. 画出乙炔分子所有可能的简正振动方式，并指出哪些是有红外活性的，哪些没有？16. 写出下列分子的基态和第一激发态的电子谱项，并根据选律判断，哪些跃迁是允许的，哪些是禁阻的？（1）H 2；（2）LiH ；（3）N 217. HCl 分子的光谱学解离能e D =5.33eV ，7.2989~=νcm -1，νχ~e=52.05 cm -1。

目录欧阳学文第二章：紫外吸收光谱法错误!未定义书签。

第三章红外吸收光谱法８第四章NMR习题１１第五章质谱１７波谱分析试卷A２７波谱分析试卷B３４波谱分析试卷C４２二５１第二章红外光谱５４第三章核磁共振５６第三章核磁共振-碳谱６３第四章质谱６５第一节：紫外光谱(UV)７３第二章：紫外吸收光谱法一、选择1. 频率（MHz）为4.47×108的辐射，其波长数值为（1）670.7nm （2）670.7μ（3）670.7cm （4）670.7m2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了（1）吸收峰的强度（2）吸收峰的数目（3）吸收峰的位置（4）吸收峰的形状3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于（1）紫外光能量大（2）波长短（3）电子能级差大（4）电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高（1）σ→σ*（2）π→π*（3）n→σ*（4）n→π*5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大（1）水（2）甲醇（3）乙醇（4）正己烷6. 下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是（1）（2）（3）（4）7. 下列化合物，紫外吸收λmax值最大的是（1）（2）（3）（4）20. 计算波长为250nm、400nm的紫外光频率、波数及其所具有的能量(以eV和kJ·mol-1为单位表示）。

1.2×1015Hz,40×103cm-1,4.96eV,114.6kcal·mol-1；0.75×1015Hz，25×103cm-1，3.10eV，71.6kcal·mol-121. 计算具有1.50eV和6.23eV能量光束的波长及波数。

827nm，12.1×103cm-1；200nm，50×103cm-122. 已知丙酮的正己烷溶液有两吸收带，其波长分别为189nm 和280nm，分别属π→π*跃迁和n→π*跃迁，计算π，n，π*轨道之间的能量差。