仪器分析考试练习题和答案
第2章光学分析法导论
【2-1】 解释下列名词。
（1）原子光谱和分子光谱 （2）发射光谱和吸收光谱
（3）闪耀光栅和闪耀波长 （4）光谱通带
答：（1）原子光谱：由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱。
分子光谱：由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。
（2）发射光谱：原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱。
吸收光谱：物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。
（3）闪耀光栅：当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上。从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀，这种光栅称为闪耀光栅。
闪耀波长：在这样刻成的闪耀光栅中，起衍射作用的槽面是个光滑的平面，它与光栅的表面一夹角，称为闪耀角。最大光强度所对应的波长，称为闪耀波长。
（4）光谱通带：仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。
【2-2】 简述棱镜和光栅的分光原理。
【2-3】 简述光电倍增管工作原理。
答：光电倍增管工作原理：
1）光子透过入射窗口入射在光电阴极K上。
2）光电阴极电子受光子激发，离开表面发射到真空中。
3）光电子通过电子加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子，入射电子经N级倍增极倍增后光电子就放大N次方倍。
4）经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流，在负载RL上产生信号电压。
【2-4】 何谓多道型检测器？试述多道型检测器光电二极管阵列、电荷耦合器件和电荷注入器件三者在基本组成和功能方面的共同点。
【2-5】 请按能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外，无线电波，可见光，紫外光，X射线，微波。
答：能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。
第二章 光学分析法导论
一、 选择题
1．电磁辐射的粒子性主要表现在哪些方面（ ）
A．能量 B．频率 C．波长 D．波数
2．当辐射从一种介质传播到另一种介质时，下列哪种参量不变（ ）
A．波长 B．速度 C．频率 D．方向
3．电磁辐射的二象性是指（ ）
A．电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成 B．电磁辐射具有波动性和电磁性
C．电磁辐射具有微粒性和光电效应 D．电磁辐射具有波动性和粒子性
4．可见光区、紫外区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为（ ）
A．紫外区和无线电波区 B．可见光区和无线电波区
C．紫外区和红外区 D．波数越大
5．有机化合物成键电子的能级间隔越小，受激跃迁时吸收电磁辐射的（ ）
A．能量越大 B．频率越高 C．波长越长 D．波数越大
6．波长为的电磁辐射的能量是（ ）
A． B． C．124eV D．1240 eV
7．受激物质从高能态回到低能态时，如果以光辐射形式辐射多余的能量，这种现象称为（ ）
A．光的吸收 B．光的发射 C．光的散射 D．光的衍射
8．利用光栅的（ ）作用，可以进行色散分光。
A．散射 B．衍射和干涉 C．折射 D．发射
9．棱镜是利用其（ ）来分光的。
A．散射作用 B．衍射作用 C．折射作用 D．旋光作用
10．光谱分析仪通常由以下（ ）四个基本部分组成。
A．光源、样品池、检测器、计算机
B．信息发生系统、色散系统、检测系统、信息处理系统
C．激发源、样品池、光电二级管、显示系统
D．光源、棱镜、光栅、光电池
二、填空题 1．不同波长的光具有不同的能量，波长越长，频率、波数越（ ），能量越（ ）；反之，波长越短，能量越（ ）。
2．在光谱分析中，常常采用色散元件获得（ ）来作为分析手段。
1 第二章 光学分析法导论
3、 计算：（1）670.7 nm锂线的频率；（2）3300 cm1谱线的波长；（3）钠588.99 nm共振线的激发电位。
解：（1）1141101047.47.670100.3snmscmcv
（2）nmcm30303300111
（3）JeVnmscmseVchE19-110151077.33107.299.588)100.3()10136.4(
第三章 紫外－可见吸收光谱法
1、已知丙酮的正己烷溶液的两个吸收峰 138nm 和279nm 分别属于л→л*跃迁和n→л*跃迁，试计算л、n、л*轨道间的能量差，并分别以电子伏特（ev），焦耳（J）表示。
解：对于л→л*跃迁，λ1＝138nm＝1.38×10－7m
则ν＝νC＝C/λ1=3×108/1.38×10－7=2.17×1015s-1
则E=hv=6.62×10-34×2.17×1015=1.44×10-18J
E=hv=4.136×10－15×2.17×1015＝8.98ev
对于n→л*跃迁，λ2＝279nm＝2.79×10－7m
则ν＝νC＝C/λ1=3×108/2.79×10－7=1.08×1015s-1
则E=hv=6.62×10-34×1.08×1015=7.12×10-19J
E=hv=4.136×10－15×1.08×1015＝4.47ev
答：л→л*跃迁的能量差为1.44×10-18J，合8.98ev；n→л*跃迁的能量差为7.12×10-19J，合4.47ev。
2、何谓生色团及助色团？试举例说明。
生色团（Chromophore）：分子中能吸收紫外或可见光的结构单元。生色团是指含有π键的不饱和基团。如--C=C--，苯等
助色团（Auxochrome）：它们本身不能吸收紫外或可见光，但是当它们与生色团相连时能使化合物的λmax向长波方向位移（红移）并增强其强度的官能团（氧、氮、卤素、硫等）。这些基团中都含有孤对电子。如-NH2，-OH，-SR，-Cl、-Br、-I等。
第二章 光学分析法导论
1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm-1为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm的单色X射线；（2）589.0nm的钠D线；（3）12.6µm的红外吸收峰；（4）波长为200cm的微波辐射。
解：已知1eV=1.602×10-19J, h=6.626×10-34J·s, c=3.0×108m·s-1
①λ=900pm的X射线
Hz，即3.333×1011MHz
cm-1
J
用eV表示，则eV
②589.0nm的钠D线
Hz，即5.093×108MHz
cm-1
J
用eV表示，则eV
③12.6µm的红外吸收峰
Hz，即2.381×107MHz
cm-1
J
用eV表示，则eV
④波长为200cm的微波辐射
Hz，即1.50×102MHz cm-1
J
用eV表示，则eV
2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在各能级上的相对分布（Ni/N）．能级的相对能量如下。
（1） 0eV，0.001eV，0.02eV； （2） 0eV，0.01eV，0.2eV;
（3） 0eV，0.1eV, 2eV。
解：已知T=300K, k=1.380×10-23J·K-1=8.614×10-5eV·K-1,
kT=8.614×10-5×300=0.0258eV
①E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV
②E0=0eV, E1=0.01eV, E2=0.2eV
③E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV
3. 简述下列术语的含义
