原子弹爆炸范文

2022-05-22

第一篇：原子弹爆炸范文

中国政府关于第一颗原子弹爆炸的声明

●中国政府在核试验的第二天就公开向全世界宣布，在任何情况下都不会首先使用核武器。世界上那么多核武器国家，有谁曾公开作过这种声明?

1964年10月16日傍晚5时，周恩来陪同毛泽东、刘少奇、朱德、邓小平、董必武、彭真、李富春等党和国家领导人，在人民大会堂接见3000多名大型音乐舞蹈史诗《东方红》的演职人员。他满面春风地向大家宣布：

“同志们，毛主席让我告诉大家一个好消息，我们的第一颗原子弹爆炸成功了!”

起初，人群依然沉默着，甚至有些发愣。等大家回过神儿来时，人们欢呼雀跃起来。周恩来高举并挥动着双手，示意大家静一静，诙谐地说：

“大家可以尽情地欢庆，但可要小心别把地板蹦塌了呀!”

早在10月11日，中央就在准备起爆后的宣传和政治斗争。这天，周恩来还召集总参谋部、二机部、外交部负责人杨成武、刘杰和乔冠华，磋商原子弹爆炸后的宣传工作和有关国际问题。

10月13日，周恩来布置并主持起草有关中国第一颗原子弹爆炸的中国政府声明、新闻公报和中共中央通知等文件。当时任新华社社长兼《人民日报》总编辑的吴冷西在《严师的教诲》一文中详细介绍了这些文件的形成经过：

一九**年十月十三日下午，总理办公室通知我，晚饭后同乔冠华和姚溱两位同志一道到钓鱼台六号楼去，周总理有事要我们办。

当时我在钓鱼台八号楼中央文稿起草小组，离六号楼不远。晚饭后我同乔冠华、姚溱漫步十分钟就到达周总理的住地。在六号楼门前，总理的秘书把我们带到一个小餐厅，而不是带到总理的办公室或客厅。

不一会，周总理进来了。看来他刚吃过晚饭，他一边用牙签剔着牙，一边在圆餐桌周围来回走动，向我们交代任务。

周总理开始用平静的语气向我们宣布：近日将在罗布泊附近爆炸第一颗原子弹。把你们找来就是要起草一个公报和一个政府声明，这都要在今晚搞好，要送毛主席审定，待爆炸成功后发表。

周总理说，首次核试验来得不易。他向我们追述十多年来我国开展核能研究和利用的大致过程。

接着，周总理就提出他设想的政府声明的要点：

一、要全面阐明我国政府对核武器的政策，我们的目标是全面禁止、彻底销毁核武器。

二、要说明我国进行核试验和发展核武器是被迫的，为了自卫的，是对付帝国主义的核威胁和核讹诈的。

三、要宣布中国在任何情况下决不首先使用核武器。

四、要提出召开各国首脑会议的建议，首先要有核武器国家承担不使用核武器的义务。

我们三人赶紧议论如何体现总理的思想，并大体上拟出了声明的布局。我们还作了分工，先由乔冠华说个大体的意思，然后由我遣词造句，大家商定后再由姚溱执笔写下来。起草工作进行得较顺利，两千字不到的政府声明在午夜过后不久就起草出来了。到写完简短的公报，大约是十四日清晨两点钟。

周总理看过草稿后，又走到小餐厅来，带着亲切的微笑对我们说，稿子大体可用，个别字句我还要斟酌一下，就可以送毛主席审定了。你们这些秀才不愧为快手。现在慰劳你们一人一碗双黄蛋煮挂面。总理风趣地说，这双黄蛋是我家乡(淮安)的特产，拿来慰劳你们带有象征意义，就是我们正在搞两弹。

10月14日晚7时，在对三个主要文件草稿进行修改后，周恩来致信毛泽东、刘少奇、林彪、邓小平、彭真、贺龙：

有关爆炸原子弹的宣传和政治斗争的工作，昨天已在书记处、后来又向主席，作了报告，并得到同意。现在先将已拟好的三个文件，即政府声明、新闻公报、中央通知的草稿，送请审阅。其他还有致各友好国家政府首脑信、外交部通知、对外宾外国记者谈话要点，将陆续送审。我国这次试验，决采取公开宣传办法，以便主动地击破一切诬蔑和挑拨的阴谋，并利今后斗争。爆炸时间，前方还在作最后研讨，今晚方能定夺，当另告。

我国第一颗原子弹爆炸几个小时后，日本传出消息说，中国可能在西部地区爆炸了一颗原子弹。不久，又收到了美国的广播，证实了这个消息。深夜11时，中央人民广播电台播发了新华社关于中国在西部地区成功地实现了第一次核试验的《新闻公报》，同时播发阐明中国政府对于核武器立场的《中华人民共和国政府声明》，全文如下： 1964年10月16日15时，中国爆炸了一颗原子弹，成功地进行了第一次核试验。这是中国人民在加强国防力量、反对美帝国主义核讹诈和核威胁政策的斗争中所取得的重大成就。

保护自己，是任何一个主权国家不可剥夺的权利。保卫世界和平，是一切爱好和平的国家的共同职责。面临着日益增长的美国的核威胁，中国不能坐视不动。中国进行核试验，发展核武器，是被迫而为的。

中国政府一贯主张全面禁止和彻底销毁核武器。如果这个主张能够实现，中国本来用不着发展核武器。但是，我们的这个主张遭到美帝国主义的顽强抵抗。中国政府早已指出：1963年7月美英苏三国在莫斯科签订的部分禁止核试验条约，是一个愚弄世界人民的大骗局;这个条约企图巩固三个核大国的垄断地位，而把一切爱好和平的国家的手脚束缚起来;它不仅没有减少美帝国主义对中国人民和全世界人民的核威胁，反而加重了这种威胁。美国政府当时就毫不隐讳地声明，签订这个条约，决不意味着美国不进行地下核试验，不使用、生产、储存、输出和扩散核武器。一年多来的事实，也充分证明了这一点。

一年多来，美国没有停止过在它已经进行的核试验的基础上生产各种核武器。美国还精益求精，在一年多的时间内，进行了几十次地下核试验，使它生产的核武器更趋完备。美国的核潜艇进驻日本，直接威胁着日本人民、中国人民和亚洲各国人民。美国正在通过所谓多边核力量把核武器扩散到西德复仇主义者手中，威胁德意志民主共和国和东欧社会主义国家的安全。美国的潜艇，携带着装有核弹头的北极星导弹，出没在台湾海峡、北部湾、地中海、太平洋、印度洋、大西洋，到处威胁着爱好和平的国家和一切反抗帝国主义和新老殖民主义的各国人民。在这种情况下，怎么能够由于美国暂时不进行大气层核试验的假象，就认为它对世界人民的核讹诈和威胁不存在了呢?

大家知道，毛泽东主席有一句名言：原子弹是纸老虎。过去我们这样看，现在我们仍然这样看。中国发展核武器不是由于中国相信核武器的万能，要使用核武器。恰恰相反，中国发展核武器，正是为了打破核大国的核垄断，要消灭核武器。

中国政府忠于马克思列宁主义，忠于无产阶级国际主义。我们相信人民。决定战争胜负的是人，而不是任何武器。中国的命运决定于中国人民，世界的命运决定于世界各国人民，而不决定于核武器。中国发展核武器，是为了防御，为了保卫中国人民免受美国发动核战争的威胁。

中国政府郑重宣布，中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。

中国人民坚决支持全世界一切被压迫民族和被压迫人民的解放斗争。我们深信，各国人民依靠自己的斗争，加上互相支援，是一定可以取得胜利的。中国掌握了核武器，对于斗争中的各国革命人民，是一个巨大的鼓舞，对于保卫世界和平事业，是一个巨大的贡献。在核武器问题上，中国既不会犯冒险主义的错误，也不会犯投降主义的错误。中国人民是可以信赖的。

中国政府完全理解爱好和平的国家和人民要求停止一切核试验的善良愿望。但是，越来越多的国家懂得，核武器越是为美帝国主义及其合伙者所垄断，核战争的危险也就越大。他们有，你们没有，他们神气得很。一旦反对他们的人也有了，他们就不那么神气了，核讹诈和核威胁的政策就不那么灵了，全面禁止和彻底销毁核武器的可能性也就增长了。我们衷心希望，核战争将永远不会发生。我们深信，只要全世界一切爱好和平的国家和人民共同努力，坚持斗争，核战争是可以防止的。

中国政府向世界各国政府郑重建议：召开世界各国首脑会议，讨论全面禁止和彻底销毁核武器问题。作为第一步，各国首脑会议应当达成协议，即拥有核武器的国家和很快可能拥有核武器的国家承担义务，保证不使用核武器，不对无核武器国家使用核武器，不对无核武器区使用核武器，彼此也不使用核武器。

如果已经拥有大量核武器的国家连保证不使用核武器这一点也做不到，怎么能够指望还没有核武器的国家相信他们的和平诚意，而不采取可能和必要的防御措施呢?

中国政府将一如既往，尽一切努力，争取通过国际协商，促进全面禁止和彻底销毁核武器的崇高目标的实现。在这一天没有到来之前，中国政府和中国人民将坚定不移地走自己的路，加强国防，保卫祖国，保卫世界和平。

我们深信，核武器是人制造的，人一定能消灭核武器。

中国第一颗原子弹爆炸成功，在国内外引起了强烈反响。在国内，中国人民充满了民族自豪感，对国防力量的增强欢欣鼓舞;在国外，友好国家和团体认为，中国有了原子弹，显示了自力更生的威力，是亚洲历史上的一个辉煌功绩。

当然也有不高兴的，比如赫鲁晓夫，他不但不高兴，而且下台了。世界上真有凑巧事。就在中国原子弹爆炸的这一天，莫斯科传来另一件震惊世界的消息，苏共中央第一书记赫鲁晓夫被赶下了台，理由是“年迈和健康状况恶化”。世界舆论议论纷纷：中国原子弹爆炸!赫鲁晓夫下台!当年正是这位赫鲁晓夫撕毁合同，撤走专家，卡我们的脖子。中国核试验一举成功之日，正是赫鲁晓夫下台之时，这难道不是历史的绝妙讽刺吗?我国第一颗原子弹爆炸成功后，毛泽东曾开心地说过：“应该给赫鲁晓夫发一个一吨重的大勋章。”

美国当局也不高兴。美国国务卿迪安·腊斯克在中国核试验之前公开声称，中国即将进行核爆炸，并且诬蔑中国“不顾几乎所有其他国家都在努力保护大气层的时候，断然进行大气层试验”。试验后不久，美国总统林登·约翰逊把中国的核武器计划说成是“中国人民的一场悲剧”。他说，对于中国人民来说，中国的“核主张”是“既昂贵而又残酷的”。10月22日《人民日报》社论对约翰逊的这种谬论进行了无情的嘲讽：“中国成功地爆炸了第一颗原子弹，如果说这是什么悲剧的话，不是别人的悲剧，而是美帝国主义的悲剧„„只要美帝国主义手里还有原子弹，中国就非有不可。” 至于说到提高了中国的国际地位，这也是具体的，而不是抽象的。据郝建秀同志回忆，原子弹爆炸后，她正好从阿尔巴尼亚访问后，途经意大利回国，但在机场买不着飞机票。当机场工作人员听说是中国人要买飞机票，就说你们中国原子弹爆炸成功了，真了不起。然后很快就把票卖给他们一行了。这个例子实在是太具体、太能说明问题了。

美国不高兴归不高兴，但最终还是承认中国拥有核武器这一事实，从此后，不敢再把中国不当回事了。尼克松当政时期，他在就是否与中国发展关系的问题上，曾经征求过法国总统戴高乐的意见。戴高乐对他说：“我对他们的意识形态不抱任何幻想，但是我们不应让他们怒气冲冲地与世隔绝。西方应力图了解中国，同它接触，对它产生影响。”尼克松也有类似想法，回答说：“考虑到将来，在我和苏联人进行对话的同时，我也可能需要在中国问题上为自己找个可以依靠的有利地位。不出十年，只要中国有了巨大的核进展，我们就毫无选择余地了。极为重要的是，我们和他们的来往必须比目前增多。”戴高乐说：“你现在承认中国，总比将来中国强大后被迫这样做来得好。”

戴高乐是一位深受中国人民尊敬的西方政治家，具有远大的目光。正是在他当政期间，法国于1964年与我国建立外交关系，成为与我国建交的第一个西方国家。

中国在核试验的第二天就公开向全世界宣布，中国政府在任何情况下都不会首先使用核武器。世界上那么多核武器国家，不论在此前，还是在此后;也不论是发达国家，还是发展中国家;更不论是资本主义国家，还是社会主义国家，有谁曾公开作过这种声明?

据笔者所知，没有!

1964年11月，中美举行第123次会谈。根据中央指示，王国权大使向美方提出了不首先使用核武器的协议声明草案。美方代表毫无思想准备，根本不敢表态。直到1965年2月的第124次会谈时，美方才作出反应，以不能没有监督为借口表示反对，暴露了美国坚持搞核垄断的用心。

在中国政府的声明面前，任何对中国的指责和抱怨，都显得苍白无力!

此番印度声称，它之所以搞核试验，是因为受到了“中国的威胁”。印度当局应该重新读一读中国政府的上述声明，然后再开口说话，免得让人家说它没有文化，不懂得历史。

事情过去已经三十多年了，不管别人高兴不高兴，只要中国人民自己高兴就行了。第一颗原子弹爆炸成功时，用“扬眉吐气”形容中国人民当时的心情，是再恰当不过了;现在，用“腰杆挺直”形容中国人民的精神状态，恐怕大多数人都能够同意。

我们在发展核武器的过程中，虽然花了一些钱，但并不象约翰逊说的那样“既昂贵而又残酷的”，而恰恰相反，从中国原子能事业起步到第一颗原子弹的成功爆炸，中国所花费用是很低的。周恩来曾经说：我们第一颗原子弹爆炸成功，只花了几十亿元人民币，美国花了几百亿美元。我们是后来居上，也应该后来居上，因为人家已经为我们探了路。

现在放眼望去，我们周围的核国家又增加了不少，如果我国不是从那时起独立发展自己的核力量，没有核武器，那么，今天谁能够设想我们会处在一种什么样的环境中呢?邓小平同志于1988年10月24日视察北京正负电子对撞机工程时说过：

如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国，就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力，也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。

这是对我国发展原子弹、氢弹的历史功绩的最精辟的概括与总结。

我们常说，中国发展核武器的决策，是一种战略决策。纵观今天的世界格局，是否可以说，当时的那个“战略”已经被历史证明是正确的呢?

笔者以为，是的!

历史必将进一步证明!

第二篇：《原子与原子核的结构》

(一)引入新课复习提问：

1.卢瑟福通过什么实验产生了质子?试写出这个实验的核反应方程式.

质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子. (二)教学过程设计 1.中子的发现. (1)卢瑟福的假说. 质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的.但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢? 1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子. (2)约里奥·居里夫妇的实验. 1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线. 1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图1(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么?约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论.

(3)查德威克实验. 1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能. 后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量. 测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果. (4)中子的发现. 分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰;设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：

mv=mv′+mH·v′H， (1)

其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：

同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度

查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm/s，氮核的最大速度为 v′N=4.7×108cm/s

(5)

(6) 将速度的最大值代入方程(6)，可得：

(7) 可得：m=1.15mH. 查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果. 后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg). 查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以

发现中子的核反应方程式为

实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分.

中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核.不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用. 由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律.中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥.居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂.由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖.中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果.查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果.” 2.原子核的组成. 中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认. 质子和中子统称为核子.质子带一个单位正电荷，质量数为1;中子不带电，质量数也是1. 在核中：电荷数=质子数=核外电子数.

质量数=质子数+中子数.

个质子，质量数为14，所以中子数为14—7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的. 同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素.如氘

在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为：

β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为：

γ射线是由光子组成，后面会讲到. (三)课堂小结

1.在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子. 2.查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子. 3.原子核是由质子和中子组成的.它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数. 4.了解同位素的意义.知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式. (四)复习提问

2.一个中子以速度V0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为

(1)证明上述关系式.

根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0.原子核质量为mA=Am0. (1)m0v0=m0v′+mAv， (1)

(2)

(2)因为A=12，则可求

(五)作业

练习二：(2)、

、(4)、(5)、(6).

(3)

第三篇：第一节原子的核式结构原子核

原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。

卢瑟福出生于新西兰。卢瑟福在英国剑桥大家卡文迪许实验室学习了三年，当时领导实验室的是卓越的物理学家汤姆生。

1896年，贝克勒耳发现了铀盐能发射出穿透力很强的辐射。不久卢瑟福就证明了这种“铀射线”与X射线不同，他把能够使大量原子电离但易被吸收的粒子叫α粒子后来证实(α粒子就氦核)，α粒子带正电，具有较大的功能，它的质量是电子质量的七千多倍。

卢瑟福是天才的实验物理学家，他利用当时的实验条件，对原子的结构进行了实验研究。1909年，卢瑟福交给一位新来的学生、青年物理学家马斯登一项简单的任务，要他数一数穿过各种物质薄片(金、铜、铝等)的α粒子，这些薄片是放在放射源和荧光屏之间的，卢瑟福想看一看马斯登能不能看到什么奇异现象，当时大家都接受汤姆生的原子模型，按照这种模型，α粒子应该很容易地穿过原子球，不应该发生散射现象，但是马斯登注意到，虽然绝大多数的α粒子穿过了薄片，但是仍然可以看到散射现象——有一些粒子好像是跳回来了，实验重复了很多次，卢瑟福经过深入的研究和思考以后，得出了下面的结论：原子是一个很复杂的系统，它有一个带正电的核(原子核)，在核周围的一定轨道上转动着带负电的电子。

1918年，卢瑟福接替退休的汤姆生的职位，担任著名的卡文迪许实验室主任，他在那里一直工作到逝世。

有关α粒子散射实验，下列说法中正确的是()

绝大多数α粒子穿过金箔后不改变方向;

α粒子碰到电子后运动方向几乎不发生改变;

α粒子散射实验，肯定了汤姆生的原子结构模型;

α粒子散射实验，是卢瑟福原子核式结构模型的实验依据。

[作业布置]

第四篇：《仪器分析》教案2 - 原子吸收光谱与原子荧光光谱法

第4章

原子吸收光谱法与原子荧光光谱法

4.1教学建议

一、从光谱定性分析和定量分析的依据和方法入手，介绍原子吸收光谱法与原子荧光光谱法的原理、特点及应用;与原子发射光谱法比较，介绍三者的不同。

二、在通用光谱分析仪器结构的总框架下，介绍原子吸收光谱与原子荧光光谱分析仪结构的光源、分光系统及检测系统的特点。

4.2主要概念

一、教学要求：

(一)、掌握原子吸收光谱分析的基本原理、仪器结构、特点和应用方法;

(二)、掌握原子荧光光谱分析的基本原理;

(三)、了解原子荧光光谱分析的仪器结构与应用。

二、内容要点精讲

第一节基本原理

原子吸收光谱法是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的方法。

基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。

在通常的原子吸收测定条件下，原子蒸气中基态原子数近似等于总原子数。在原子蒸气中(包括被测元素原子)，可能会有基态与激发态存在。根据热力学的原理，在一定温度下达到热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循Boltzman分布定律。

Ni / N0 = gi / g0 exp(- Ei / kT) Ni与N0 分别为激发态与基态的原子数; gi / g0为激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度;T为热力学温度; k为Boltzman常数; Ei为激发能。

从上式可知，温度越高， Ni / N0值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，而且按指数关系变化;在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Ni /N0值越大。尽管如此变化，但是在原子吸收光谱中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于 600 nm， Ni / N0值绝大部分在10-3以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽略。因此。基态原子数N0可以近似等于总原子数N。

一、原子吸收光谱轮廓

原子吸收光谱线有相当窄的频率或波长范围，即有一定宽度。

一束不同频率强度为I0的平行光通过厚度为l的原子蒸气，一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律

I = I0 exp(-kl) 式中k是基态原子对频率为的光的吸收系数。不同元素原子吸收不同频率的光，透过光强度对吸收光频率作图，由图可知，在频率 0处透过光强度最小，即吸收最大。若将吸收系数对频率作图，所得曲线为吸收线轮廓。原子吸收线轮廓以原子吸收谱线的中心频率(或中心波长)和半宽度表征。中心频率由原子能级决定。半宽度是中心频率位置，吸收系数极大值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。

谱线具有一定的宽度，主要有两方面的因素：一类是由原子性质所决定的，例如，自然宽度;另一类是外界影响所引起的，例如，热变宽、碰撞变宽等。 1，自然宽度

没有外界影响，谱线仍有一定的宽度称为自然宽度。它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度，多数情况下约为10-5nm数量级。

2，多普勒变宽

由于辐射原子处于无规则的热运动状态，因此，辐射原子可以看作运动的波源。这一不规则的热运动与观测器两者间形成相对位移运动，从而发生多普勒效应，使谱线变宽。这种谱线的所谓多普勒变宽，是由于热运动产生的，所以又称为热变宽，一般可达10-3nm，是谱线变宽的主要因素。

3，压力变宽

由于辐射原子与其它粒子(分子、原子、离子和电子等)间的相互作用而产生的谱线变宽，统称为压力变宽。压力变宽通常随压力增大而增大。

在压力变宽中，凡是同种粒子碰撞引起的变宽叫Holtzmark(赫尔兹马克)变宽;凡是由异种粒子引起的变宽叫Lorentz(罗伦兹)变宽。

此外，在外电场或磁场作用下，能引起能级的分裂，从而导致谱线变宽，这种变宽称为场致变宽。

4，自吸变宽

由自吸现象而引起的谱线变宽称为自吸变宽。空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象，从而使谱线变宽。灯电流越大，自吸变宽越严重。

二、原子吸收光谱的测量 1，积分吸收

在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。从理论上可以得出，积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比。数学表达式为：

∫K d = e2N0ƒ/mc

式中e为电子电荷;m为电子质量;c为光速;N0为单位体积内基态原子数;f 振子强度，即能被入射辐射激发的每个原子的平均电子数，它正比于原子对特定波长辐射的吸收几率。这是原子吸收光谱分析法的重要理论依据。

若能测定积分吸收，则可求出原子浓度。但是，测定谱线宽度仅为10-3nm的积分吸收，需要分辨率非常高的色散仪器。

2，峰值吸收

目前，一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积分吸收系数的方法。如果采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多的锐线光源，并且发射线的中心与吸收线中心一致，这样就不需要用高分辨率的单色器，而只要将其与其它谱线分离，就能测出峰值吸收系数。

在一般原子吸收测量条件下，原子吸收轮廓取决于 Doppler (热变宽)宽度，通过运算可得峰值吸收系数：

K0 = 2/△D(ln2/)1/2 e2N0ƒ/mc

可以看出，峰值吸收系数与原子浓度成正比，只要能测出K0 就可得出N0。 3，锐线光源

锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数K 在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。这样，一定的K0即可测出一定的原子浓度。

4，实际测量在实际工作中，对于原子吸收值的测量，是以一定光强的单色光I0通过原子蒸气，然后测出被吸收后的光强I，此一吸收过程符合朗伯-比耳定律，即

I = I0e-K N L 式中K为吸收系数，N为自由原子总数(基态原子数)，L为吸收层厚度。吸光度A可用下式表示

A = lgI0 / I = 2.303 K N L 在实际分析过程中，当实验条件一定时，N正比于待测元素的浓度。

第二节仪器

原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，由光源、原子化器、单色器和检测器等四部分组成。

一、光源

光源的作用是发射被测元素的特征共振辐射。对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度;辐射的强度大;辐射光强稳定，使用寿命长等。空心阴极灯是符合上述要求的理想光源，应用最广。

空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压气体的放电管。主要是由一个阳极和一个空心阴极组成。阴极为空心圆柱形，由待测元素的高纯金属和合金直接制成，贵重金属以其箔衬在阴极内壁。阳极为钨棒，上面装有钛丝或钽片作为吸气剂。灯的光窗材料根据所发射的共振线波长而定，在可见波段用硬质玻璃，在紫外波段用石英玻璃。制作时先抽成真空，然后再充入压强约为267 ~ 1333 Pa的少量氖或氩等惰性气体，其作用是载带电流、使阴极产生溅射及激发原子发射特征的锐线光谱。

由于受宇宙射线等外界电离源的作用，空心阴极灯中总是存在极少量的带电粒子。当极间加上300 ~ 500V电压后，管内气体中存在着的、极少量阳离子向阴极运动，并轰击阴极表面，使阴极表面的电子获得外加能量而逸出。逸出的电子在电场作用下，向阳极作加速运动，在运动过程中与充气原子发生非弹性碰撞，产生能量交换，使惰性气体原子电离产生二次电子和正离子。在电场作用下，这些质量较重、速度较快的正离子向阴极运动并轰击阴极表面，不但使阴极表面的电子被击出，而且还使阴极表面的原子获得能量从晶格能的束缚中逸出而进入空间，这种现象称为阴极的“溅射” 。“溅射”出来的阴极元素的原子，在阴极区再与电子、惰性气体原子、离子等相互碰撞，而获得能量被激发发射阴极物质的线光谱。

空极阴极灯发射的光谱，主要是阴极元素的光谱。

若阴极物质只含一种元素，则制成的是单元素灯。若阴极物质含多种元素，则可制成多元素灯。多元素灯的发光强度一般都较单元素灯弱。

空极阴极灯的发光强度与工作电流有关。使用灯电流过小，放电不稳定;灯电流过大，溅射作用增强，原子蒸气密度增大，谱线变宽，甚至引起自吸，导致测定灵敏度降低，灯寿命缩短。因此在实际工作中应选择合适的工作电流。

空极阴极灯是性能优良的锐线光源。由于元素可以在空极阴极中多次溅射和被激发，气态原子平均停留时间较长，激发效率较高，因而发射的谱线强度较大;由于采用的工作电流一般只有几毫安或几十毫安，灯内温度较低，因此热变宽很小;由于灯内充气压力很低，激发原子与不同气体原子碰撞而引起的压力变宽可忽略不计;由于阴极附近的蒸气相金属原子密度较小，同种原子碰撞而引起的共振变宽也很小;此外，由于蒸气相原子密度低、温度低、自吸变宽几乎不存在。因此，使用空极阴极灯可以得到强度大、谱线很窄的待测元素的特征共振线。

二、原子化器

原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。入射光束在这里被基态原子吸收，因此也可把它视为“吸收池”。对原子化器的基本要求：必须具有足够高的原子化效率;必须具有良好的稳定性和重现形;操作简单及低的干扰水平等。常用的原子化器有火焰原子化器和非火焰原子化器。

(一)火焰原子化器

火焰原子化法中，常用的是预混合型原子化器(教材P.132)，它是由雾化器、雾化室和燃烧器三部分组成。用火焰使试样原子化是目前广泛应用的一种方式。它是将液体试样经喷雾器形成雾粒，这些雾粒在雾化室中与气体(燃气与助燃气)均匀混合，除去大液滴后，再进入燃烧器形成火焰。此时，试液在火焰中产生原子蒸气。

1，雾化器(喷雾器)

喷雾器是火焰原子化器中的重要不部件。它的作用是将试液变成细雾。雾粒越细、越多，在火焰中生成的基态自由原子就越多。目前，应用最广的是气动同心型喷雾器。喷雾器喷出的雾滴碰到玻璃球上，可产生进一步细化作用。生成的雾滴粒度和试液的吸入率，影响测定的精密度和化学干扰的大小。目前，喷雾器多采用不锈钢、聚四氟乙烯或玻璃等制成。

2，雾化室

雾化室的作用主要是除大雾滴，并使燃气和助燃气充分混合，以便在燃烧时得到稳定的火焰。其中的扰流器可使雾滴变细，同时可以阻挡大的雾滴进入火焰。一般的喷雾装置的雾化效率为5 ~ 15%。

3，燃烧器

试液的细雾滴进入燃烧器，在火焰中经过干燥、熔化、蒸发和离解等过程后，产生大量的基态自由原子及少量的激发态原子、离子和分子。通常要求燃烧器的原子化程度高、火焰稳定、吸收光程长、噪声小等。燃烧器有单缝和三缝两种。燃烧器的缝长和缝宽，应根据所用燃料确定。目前，单缝燃烧器应用最广。

单缝燃烧器产生的火焰较窄，使部分光束在火焰周围通过而未能被吸收，从而使测量灵敏度降低。采用三缝燃烧器，由于缝宽较大，产生的原子蒸气能将光源发出的光束完全包围，外侧缝隙还可以起到屏蔽火焰作用，并避免来自大气的污染物。因此，三缝燃烧器比单缝燃烧器稳定。燃烧器多为不不锈钢制造。燃烧器的高度应能上下调节，以便选取适宜的火焰部位测量。为了改变吸收光程，扩大测量浓度范围，燃烧器可旋转一定角度。

4，火焰的基本特性 (1)燃烧速度

燃烧速度是指由着火点向可燃烧混合气其它点传播的速度。它影响火焰的安全操作和燃烧的稳定性。要使火焰稳定，可燃混合气体的供应速度应大于燃烧速度。但供气速度过大，会使火焰离开燃烧器，变得不稳定，甚至吹灭火焰;供气速度过小，将会引起回火。

(2)火焰温度

不同类型的火焰，其温度不同(教材P.133)。 (3)火焰的燃气和助燃气比例

按火焰燃气和助燃气比例的不同，可将火焰分为三类：化学计量火焰、富燃火焰和贫燃火焰。

化学计量火焰由于燃气与助燃气之比与化学反应计量关系相近，又称其为中性火焰。此火焰温度高、稳定、干扰小、背景低。

富燃火焰燃气大于化学计量的火焰。又称还原性火焰。火焰呈黄色，层次模糊，温度稍低，火焰的还原性较强，适合于易形成难离解氧化物元素的测定。

贫燃火焰又称氧化性火焰，即助燃比大于化学计量的火焰。氧化性较强，火焰呈蓝色，温度较低，适于易离解、易电离元素的原子化，如碱金属等。

选择适宜的火焰条件是一项重要的工作，可根据试样的具体情况，通过实验或查阅有关的文献确定。一般地，选择火焰的温度应使待测元素恰能分解成基态自由原子为宜。若温度过高，会增加原子电离或激发，而使基态自由原子减少，导致分析灵敏度降低。

选择火焰时，还应考虑火焰本身对光的吸收。烃类火焰在短波区有较大的吸收，而氢火焰的透射性能则好得多。对于分析线位于短波区的元素的测定，在选择火焰时应考虑火焰透射性能的影响。

乙炔-空气火焰是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸收。

氢-空气火焰是氧化性火焰，燃烧速度较乙炔-空气火焰高，但温度较低，优点是背景发射较弱，透射性能好。

乙炔-一氧化二氮火焰的优点是火焰温度高，而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定70多种元素。

(二)非火焰原子化器

非火焰原子化器常用的是石墨炉原子化器。石墨炉原子化法的过程是将试样注入石墨管中间位置，用大电流通过石墨管以产生高达2000 ~ 3000℃的高温使试样经过干燥、蒸发和原子化。

与火焰原子化法相比，石墨炉原子化法具有如下特点： a，灵敏度高、检测限低因为试样直接注入石墨管内，样品几乎全部蒸发并参与吸收。试样原子化是在惰性气体保护下，还原性气的石墨管内进行的，有利于难熔氧化物的分解和自由原子的形成，自由原子在石墨管内平均滞留时间长，因此管内自由原子密度高，绝对灵敏度达10-1210-15克。

b，用样量少

通常固体样品为0.110毫克，液体试样为5 50微升。因此石墨炉原子化特别适用于微量样品的分析，但由于非特征背景吸收的限制，取样量少，相对灵敏度低，样品不均匀性的影响比较严重，方法精密度比火焰原子化法差，通常约为25%。

C，试样直接注入原子化器，从而减少溶液一些物理性质对测定的影响，也可直接分析固体样品。

d，排除了火焰原子化法中存在的火焰组份与被测组份之间的相互作用，减少了由此引起的化学干扰。

e，可以测定共振吸收线位于真空紫外区的非金属元素I、P、S等。 f，石墨炉原子化法所用设备比较复杂，成本比较高。

但石墨炉原子化器在工作中比火焰原子化系统安全。

g，石墨炉产生的总能量比火焰小，因此基体干扰较严重，测量的精密度比火焰原子化法差。商品仪器的石墨炉结构多样，但实际上用得最多的是Massmann(马斯曼)炉的HGA系列和Varin-Trchtron(瓦里安AB = k c 本法适用于分析线附近背景吸收变化不大的情况，否则准确度较差。 (2)连续光源背景校正法

目前原子吸收分光光度计上一般都配有连续光源自动扣除背景装备。连续光源用氘灯在紫外区;碘钨灯、氙灯在可见区扣除背景。氘灯产生的连续光谱进入单色器狭缝，通常比原子吸收线宽度大一百倍左右。氘灯对原子吸收的信号为空心阴极灯原子信号的0.5%以下。由此，可以认为氘灯测出的主要是背景吸收信号，空心阴极灯测的是原子吸收和背景信号，二者相减得原子吸收值。氘灯校正法已广泛应用于商品原子吸收光谱仪器中，氘灯校正的波长和原子吸收波长相同，校正效果显然比非共振线法好。

氘灯校正背景是商品仪器使用最普通的技术，为了提高背景扣除能力，从电路和光路设计上都有许多改进，自动化程度越来越高。

此法的缺点在于氘灯是一种气体放电灯，而空极阴极灯属于空极阴极溅射放电灯。两者放电性质不同，能量分布不同，光斑大小不同，再加上不易使两个灯的光斑完全重叠。急剧的原子化，又引起石墨炉中原子和分子浓度在时间和空间上分布不均匀，因而造成背景扣除的误差。

(3)Zeeman效应背景校正法

Zeeman效应是指在磁场作用下简并的谱线发生分裂的现象。Zeeman效应分为正常Zeeman效应和反常Zeeman效应。

在正常Zeeman效应中，每条谱线分裂为三条分线，中间一条为组分，其频率不受磁场的影响;其它两条称为组分，其频率与磁场强度成正比。在反常Zeeman效应中，每条谱线分裂为三条分线或更多条分线，这是由谱线本身的性质所决定的。反常Zeeman效应是原子谱线分裂的普遍现象，而正常Zeeman效应仅仅是假定电子自旋动量矩为零，原子只有轨道动量矩时所有的特殊现象。

利用塞曼效应校正背景的方法可分为两大类：光源调制法和吸收线调制法。

由于施加磁场的方式不同，每一类又可分为若干小类。 ① 光源调制法

这种方法是将磁场加在光源上，使共振发射线发生塞曼分裂。此法亦分为：光束方向平行于磁场的方法( 旋转检偏器调制法)

这一方法又称为同位素位移塞曼原子吸收法，是在同位素光源上施加一个永久磁场，使光源发射线发生塞曼分裂。经磁场分裂后的圆偏振光，用1/4延迟板变为相位不相同的两直线偏振光，再用旋转式偏转检偏器将+ 与 -组分分开，让组分中之一组分位于共振吸收线中心，作为测量光束，另一组分位于远离吸收线中心位置，作为参比光束。

光束方向垂直于磁场的方式( 、旋转检偏器调制法)

在光源上施加一个永久磁场，光源共振发射线分裂为、组分，三组分同时通过试样原子蒸气时组分为试样原子蒸气和背景吸收，组分仅为背景吸收。用旋转检偏器将、两相互垂直的直线偏振化组分分开，交替地送到检测系统，即得到校正了背景的试样原子吸收信号。

② 吸收线调制法

这类方法是在原子化器上施加磁场，使吸收线发生塞曼效应。 p‖与p偏振交替调制方式

此法是在原子化器上施加一个永久磁场，其方向与光束垂直，使吸收线分裂为 、+和 -组分，  组分平行于磁场方向， 组分垂直于磁场方向。光源发射线通过检偏器后变成偏振光，其偏振化方向一时刻平行于磁场方向为p‖光束，另一时刻垂直于磁场方向为p光束。吸收线 组分与平行于磁场方向的发射线p‖成分方向一致，产生吸收，由于背景吸收没有方向性，因此测得的是原子吸收和背景吸收。

当垂直于磁场方向的光束p成分通过原子蒸气时，因与吸收线 组分偏振方向不同，不产生原子吸收，但与背景产生吸收，因为背景吸收与发射线偏振方向无关。以p‖为测量光束， p为参比光束，所测得信号差，则为经过背景校正后的“净吸光度”。吸收线磁场调制方式

一交变磁场(方向与光束垂直)置于原子化器，用磁场对原子化过程中的原子吸收线进行调制。无磁场(H=0)时，原子吸收线不发生Zeeman分裂，有磁场(H=HMAX)时，原子吸收线分裂为和组分。在光路中放置一个偏光元件，只允许光源辐射光中与磁场方向垂直的偏振光成分通过。在H=0时，与通常原子吸收一样，测量原子吸收和背景吸收;在H=HMAX时，原子吸收线发生Zeeman分裂，其组分与光源辐射的偏振光波长一致，但偏振方向正交，故不发生吸收，此时测量的为背景吸收。两者之差为校正了背景的净吸收信号。

第四节分析方法

一、测量条件的选择 1. 分析线

通常选择元素的共振线作为分析线。在分析被测元素浓度较高试样时，可选用灵敏度较低的非共振线作为分析线。

2. 狭缝宽度

狭缝宽度影响光谱通带与检测器接收辐射的能量。狭缝宽度的选择要能使吸收线与邻近干扰线分开。当有干扰线进入光谱通带内时，吸光度值将立即减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。

原子吸收分析中，谱线重叠的几率较小，因此，可以使用较宽的狭缝，以增加光强与降低检出限。在实验中，也要考虑被测元素谱线复杂程度，碱金属、碱土金属谱线简单，可选择较大的狭缝宽度;过度元素与稀土元素等谱线比较复杂，要选择较小的狭缝宽度。

3. 灯电流

空心阴极灯的发射特性取决于工作电流。灯电流过小，放电不稳定，光输出的强度小;灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，灯寿命缩短。选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工作电流。一般商品的空极阴极灯都标有允许使用的最大电流与可使用的电流范围，通常选用最大电流的1/2 ~ 2/3为工作电流。实际工作中，最合适的电流应通过实验确定。空极阴极灯使用前一般须预热10 ~ 30 min。

4. 原子化条件 (1)火焰原子化法

火焰的选择与调节是影响原子化效率的重要因素。

对于低温、中温火焰，适合的元素可使用乙炔-空气火焰;在火焰中易生成难离解的化合物及难溶氧化物的元素，宜用乙炔-氧化亚氮高温火焰;分析线在220nm以下的元素，可选用氢气-空气火焰。

火焰类型选定以后，须调节燃气与助燃气比例，以得到所需特点的火焰。易生成难离解氧化物的元素，用富燃火焰;氧化物不稳定的元素，宜用化学计量火焰或贫燃火焰。合适的燃助比应通过实验确定。

燃烧器高度是控制光源光束通过火焰区域的。由于在火焰区内，自由原子的空间分布不均匀，随火焰条件而变化。因此必须调节燃烧器的高度，使测量光束从自由原子浓度大的区域内通过，可以得到较高的灵敏度。

(2)石墨炉原子化法

石墨炉原子化法要合理选择干燥、灰化、原子化及净化等阶段的温度和时间。

干燥一般在105 ~ 125℃的条件下进行。

灰化要选择能除去试样中基体与其它组分而被测元素不损失的情况下，尽可能高的温度。

原子化温度选择可达到原子吸收最大吸光度值的最低温度。净化或称清除阶段，温度应高于原子化温度，时间仅为3 ~ 5s，以便消除试样的残留物产生的记忆效应。

(1)是预处理中待测元素无损失的情况下可采用的最高预处理温度(即最佳灰化温度);

(2)表示定量原子化的最低温度。

(3)表示原子出现的温度;

(4)表示最适宜的原子化温度。 5. 进样量

进样量过小，信号太弱;过大，在火焰原子化法中，对火焰会产生冷却效应;在石墨炉原子化法中，会使除残产生困难。在实际工作中，通过实验测定吸光度值与进样量的变化，选择合适的进样量。

二、分析方法 1. 校准曲线法

配制一组含有不同浓度被测元素的标准溶液，在与试样测定完全相同的条件下，按浓度由低到高的顺序测定吸光度值。绘制吸光度对浓度的校准曲线。测定试样的吸光度，杂校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。

2. 标准加入法

分取几份相同量的被测试液，分别加入不同量的被测元素的标准溶液，其中一份不加被测元素的标准溶液，最后稀释至相同体积，使加入的标准溶液浓度为0，CS、2CS 、3CS„ ，然后分别测定它们的吸光度，绘制吸光度对浓度的校准曲线，再将该曲线外推至与浓度轴相交。交点至坐标原点的距离Cx即是被测元素经稀释后的浓度。

第五节灵敏度与检出限

一、灵敏度

灵敏度S的定义是分析标准函数 X = f(c)的一次导数S = dx/dc。 1. 特征浓度

在原子吸收光度法中，习惯于用1%吸收灵敏度。特征浓度定义为能产生1%吸收(即吸光度值为0.0044)信号时所对应的被测元素的浓度。

C0 = CX×0.0044 / A (g.cm-3)

CX表示待测元素的浓度;A为多次测量的吸光度值。 2. 特征质量

石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，特征质量的计算公式为 m0 = 0.0044/S = 0.0044m/AS (Pg或ng)

式中m为分析物质量，单位为Pg或ng， AS为峰面积积分吸光度。

特征浓度或特征质量越小越好。

二、检出限(D.L.)

检出限的定义为：以特定的分析方法，以适当的置信水平被检出的最低浓度或最小量。

在IUPAC的规定中，对各种光学分析法，可测量的最小分析信号以下式确定： Xmin = X平均 + KS0 式中X平均是用空白溶液按同样分析方法多次测量的平均值。S0是空白溶液多次测量的标准偏差;K是置信水平决定的系数。

可测量的最小分析信号为空白溶液多次测量平均值与3倍空白溶液测量的标准偏差之和，它所对应的被测元素浓度即为检出限D.L.。 D.L. = Xmin- X平均/S = KS0/S D.L. = 3S0/S

第六节原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是以原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的发射光谱分析法。

原子荧光光谱法从机理看来属于发射光谱分析，但所用仪器及操作技术与原子吸收光谱法相近，故在本章学习。

一、基本原理

(一) 原子荧光光谱的产生

气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发辐射波长相同或不同的辐射即为原子荧光。原子荧光属光致发光，也是二次发光。当激发光源停止照射后，再发射过程立即停止。

(二) 原子荧光的类型

原子荧光可分为共振荧光、非共振荧光与敏化荧光等三种类型。 1. 共振荧光

气态自由原子吸收共振线被激发后，再发射出与原激发辐射波长相同的辐射即为共振荧光。

它的特点是激发线与荧光线的高低能级相同，其产生过程如图A;若原子受激发处于亚稳态，再吸收辐射进一步激发，然后再发射相同波长的共振荧光，此种原子荧光称为热助共振荧光，。

2. 非共振荧光

当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光。非共振荧光又分为直跃线荧光、阶跃线荧光和anti-Stokes荧光。

(1)直跃线荧光激发态原子跃迁回至高于基态的亚稳态时所发射的荧光称为直跃线荧光。由于荧光能级间隔小于激发线的能线间隔，所以荧光的波长大于激发线的波长。如果荧光线激发能大于荧光能，即荧光线的波长大于激发线的波长称为Stokes荧光。反之，称为anti-Stokes荧光。直跃线荧光为Stokes荧光。

(2)阶跃线荧光

阶跃线荧光有两种情况，正常阶跃线荧光为被光照激发的原子，以非辐射形式去激发返回到较低能级，再以辐射形式返回基态而发射的荧光(A)。其荧光波长大于激发线波长。

热助阶跃线荧光为被光致激发的原子，跃迁至中间能级，又发生热激发至高能级，然后返回至低能级发射的荧光(B)。

(3)anti-Stokes荧光

当自由原子跃迁至某一能级，其获得的能量一部分是由光源激发能供给，另一部分是热能供给，然后返回低能级所发射的荧光为anti-Stokes荧光。其荧光能大于激发能，荧光波长小于激发线波长。

(3)敏化荧光

受光激发的原子与另一种原子碰撞时，把激发能传递给另一个原子使其激发，后者在以辐射形式去激发而发射荧光即为敏化荧光。

(三)荧光强度

共振荧光，荧光强度If正比于基态原子对某一频率激发光的吸收强度Ia。 If =  Ia 式中为荧光量子效率，它表示发射荧光光量子数与吸收激发光量子数之比。

若激发光源是稳定的，入射光是平行而均匀的光束，自吸可忽略不计，则基态原子对光吸收强度Ia用吸收定律表示

Ia = AI0(1- e - l N) 式中I0为原子化器内单位面积上接受的光源强度，A 为受光源照射在检测器系统中观察到的有效面积，l为吸收光程长， 为峰值吸收系数，N为单位体积内的基态原子数。

整理可得 If = AI0  l N 当仪器与操作条件一定时，除N外，其它为常数，N 与试样中被测元素浓度C成正比

If = KC 上式为原子荧光定量分析的基础。

(四)量子效率与荧光猝灭

受光激发的原子，可能发射共振荧光，也可能发射非共振荧光，还可能无辐射跃迁至低能级，所以量子效率一般小于1。

受激原子和其它粒子碰撞，把一部分能量变成热运动与其它形式的能量，因而发生无辐射的去激发过程，这种现象称为荧光猝灭。

荧光猝灭会使荧光的量子效率降低，荧光强度减弱。

三、仪器

原子荧光光度计分为非色散型和色散型。这两类仪器的结构基本相似，只是单色器不同。

原子荧光光度计与原子吸收光度计在很多组件上是相同的。如原子化器(火焰和石墨炉);用切光器及交流放大器来消除原子化器中直流发射信号的干扰;检测器为光电倍增管等。

下面讨论原子荧光光度计与原子吸收光度计的主要区别： 1. 光源

在原子荧光光度计中，需要采用高强度空心阴极灯、无极放电灯、激光和等离子体等。商品仪器中多采用高强度空心阴极灯、无极放电灯两种。

(1)高强度空心阴极灯

高强度空心阴极灯特点是在普通空极阴极灯中，加上一对辅助电极。辅助电极的作用是产生第二次放电，从而大大提高金属元素的共振线强度(对其它谱线的强度增加不大)。

(2)无极放电灯

无极放电灯比高强度空心阴极灯的亮度高，自吸小，寿命长。特别适用于在短波区内有共振线的易挥发元素的测定。

2. 光路

在原子荧光中，为了检测荧光信号，避免待测元素本身发射的谱线，要求光源、原子化器和检测器三者处于直角状态。而原子吸收光度计中，这三者是处于一条直线上。

四、定量分析方法

(一)定量分析方法 — 校准曲线法

(二)干扰及消除

原子荧光的主要干扰是猝灭效应。这种干扰可采用减少溶液中其它干扰离子的浓度避免。其它干扰因素如光谱干扰、化学干扰、物理干扰等与原子吸收光谱法相似。

在原子荧光法中由于光源的强度比荧光强度高几个数量级，因此散射光可产生较大的正干扰。减少散射干扰，主要是减少散射微粒。采用预混火焰、增高火焰观测高度和火焰温度，或使用高挥发性的溶剂等，均可以减少散射微粒。也可采用扣除散射光背景的方法消除其干扰。

(三)氢化法在原子吸收和原子荧光中的应用

氢化法是原子吸收和原子荧光光度法中的重要分析方法，主要用于易形成氢化物的金属，如砷、碲、铋、硒、锑、锡、锗和铅等，汞生成汞蒸气。

氢化法是以强还原剂硼氢化钠在酸性介质中与待测元素反应，生成气态的氢化物后，在引入原子化器中进行分析。

由于硼氢化钠在弱碱性溶液中易于保存，使用方便，反应速度快，且很容易地将待测元素转化为气体，所以在原子吸收和原子荧光光度法中得到广泛的应用。

原子荧光光谱法的特点： (1)高灵敏度、低检出限。

特别对Cd、Zn等元素有相当低的检出限，Cd可达0.001ng.cm-

3、Zn为0.04ng.cm-3。由于原子荧光的辐射强度与激发光源成比例，采用新的高强度光源可进一步降低其检出限。

(2)谱线简单、干扰少。

(3)分析校准曲线线性范围宽，可达3 ~ 5个数量级。 (4)多元素同时测定。

虽然原子荧光法有许多优点，但由于荧光猝灭效应，以致在测定复杂基体的试样及高含量样品时，尚有一定的困难。此外，散射光的干扰也是原子荧光分析中的一个麻烦问题。因此，原子荧光光谱法在应用方面不及原子吸收光谱法和原子发射光谱法广泛，但可作为这两种方法的补充。

三、重点、难点

(一)重点内容

1、原子吸收光谱分析的基本原理;

2、原子吸收分光光度计;

3、原子吸收光谱分析方法;

4、原子荧光光谱法的基本原理。

(二)难点

原子吸收光谱定量关系，谱线特征及峰值吸收的特点，灵敏度及检出限概念及原子吸收光谱分析定量分析方法的建立。

4.3 例题

例3.1 容器中有4.4 g CO2，14 g N2，12.8g O2，总压为2.026×105Pa，求各组分的分压。

分析：题意中给出了三种气体的质量和总压强，可以直接求得各组的摩尔数，利用道尔顿分压定律求得。本题涉及本章一个重要的知识点。解：混合气体中各物质的摩尔数为：

n1CO24.4g/44(gmol)0.1mo lnN214g/28(gmol1)0.5mol nO212.8g/32(gmol1)0.4mol

由道尔顿分压定律，可求得：

pCO2pnCO2toln0.12.026104CO2nN2n2.026×105O20.10.50.4Pa pnN2N2ptoln2.026×1050.5CO2nN2nO20.10.50.41.013104Pa

pnO22.026×1050.4O2ptolnCO2n0.10.50.48.104104Pa

N2nO2【评注】本题给定条件明了、直接，解题思路清晰。

例3.2有一高压气瓶，容积为30 dm3，能承受2.6×107Pa，问在293K时可装入多少千克O2而不致发生危险?

分析：这是一个应用实例，已知体积，压强，温度，可以直接利用式(1.1)理想气体状态方程求出氧气的质量。

解：

pVnRTmMRTmPVMRT2.61070.030.032 8.31429310.25Kg

【评注】本题给定条件明了、直接，解题思路清晰。

例3.3 水的汽化热为40 kJ·mol-1，求298K时水的饱和蒸汽压。

分析：由题可知，水的蒸发热即汽化热，温度从298K至沸腾状态373K，大气压强已知，因此可以由克劳修斯-克拉贝龙方程(式2.15)求得水在298K时的饱和蒸汽压。

解：lgp1vHm11p2.303R T22T1lg101325p400008.31412981373 22.303求得：P2=3945Pa 4.4习题精选详解

(题号)2.1. 某气体在293K与9.97×104Pa时占有体积1.910-1dm3其质量为0.132g，试求这种气体的相对分子质量，它可能是何种气体? 解：该题为理想气体状态方程的运用，将理想气体状态方程进行变量变换，即将物质的量变换为摩尔质量即可。

2.2. 一敞口烧瓶在280K时所盛的气体，需加热到什么温度时，才能使其三分之一逸出? 解该题为理想气体状态方程的应用，由题意可知，一敞口烧瓶即在相同压力下，两种气体状态参数的相关性(采用理想气体状态方程关联)进行计算。

2-3. 温度下，将1.013×105Pa的N2 2dm3和0.506 5Pa的O23 dm3放入6 dm3的真空容器中，求O2和N2的分压及混合气体的总压。

解：本题为理想气体状态方程的应用及总压与分压关系。

2.5. 在300K，1.013×10Pa时，加热一敞口细颈瓶到500K，然后封闭其细颈口，并冷却至原来的温度，求这时瓶内的压强。

解：由题意知，当瓶内温度升为500K时，其气体体积将变为原来的5/3倍，因此瓶内气体的物质的量只占全部气体的3/5，对应的压力为1.013×105Pa降温前瓶内的气体的物质的量不变。

2.6. 在273K和1.013×105Pa下，将1.0 dm3洁净干燥的空气缓慢通过H3C-O-CH3液体，在此过程中，液体损失0.0335 g，求此种液体273K时的饱和蒸汽压。解

2.8. 在291K和总压为1.013×105Pa时，2.70 dm3含饱和水蒸汽的空气，通过CaCl2干燥管，完全吸水后，干燥空气为3.21 g，求291K时水的饱和蒸汽压。解

2.10. 在273K时，将同一初压的4.0 dm3 N2和1.0dm3 O2压缩到一个容积为2 dm3的真空容器中，混合气体的总压为3.26×105 Pa，试求：

(1)两种气体的初压;

(2)混合气体中各组分气体的分压; (3)各气体的物质的量。解：

2.13.已知乙醚的蒸汽热为25900J·mol-1，它在293K的饱和蒸汽压为7.58×104Pa，试求在308K时的饱和蒸汽压。解

2.15.如图所示是NaCl的一个晶胞，属于这个晶胞的Cl(用表示)和Na+(用表示)各多少个?

解：

第五篇：分子和原子教案

课题1 分子与原子

(第一课时)

教材分析：

分子和原子是初中学生初次接触到的微小粒子，本节课，学生将从认识分子、原子的真实存在，开始认识微观世界，是化学学习由形象到抽象，从宏观转向微观的开始。因此，本节课的教学内容对学生了解微观世界，形成微观想象能力至关重要，是继续探索物质结构奥秘，理解质量守恒定律，解释一切化学反应实质的基础

学生分析：

本节课的内容是继前面两个单元学习某些物质的性质和变化后，从宏观的物质世界跨进微观的物质世界的第一课，对于学生认识宏观物质的微观组成具有重要的作用。在物理课的学习中，学生已经初步了解了一些关于分子和原子的知识，知道分子和原子体积非常小，肉眼无法观察到，但其确实客观存在，因此只有一些感性认识，没有任何理性认识，所以对课题的引入并不困难，但涉及的化学微观概念较抽象，学生不容易理解和掌握，该环节是重点;学生能熟练掌握的是物理学上提到的一些变化，如蒸发、扩散、物质三态变化以及热胀冷缩，但对其现象透析本质形成，想象表象形成概念，迁移引用，表达交流

教学目标：

·知识与技能：

1、认识物质是由分子、原子等微小粒子构成的。

2、掌握分子的基本性质。

·过程与方法：培养抽象思维能力、想象力和分析、推理能力。 ·情感态度与价值观：

1、保持和增强对化学现象的好奇心和探究欲，发展学习化学的兴趣。

2、建立“世界是物质的，物质是可分的”辩证唯物主义认识观。

教学重点：

1、认识分子和原子是客观存在的，是构成物质的两种微观粒子。认识微观粒子的特征。

2、培养对自然现象、实验现象的猜测、观察、分析、交流、总结等探究能力。

教学难点：

从微观角度认识物质的变化