光谱分析是一种根据物质的光谱来鉴别物质及其化学组成和相对含量的方法。其基本原理包括以下两点:
分析原理
光谱分析利用光源辐射出的待测元素的特征光谱,通过样品中待测元素的基态原子所吸收,由发射光谱被减弱的程度来求得样品中待测元素的含量。这一过程符合郎珀-比尔定律,其数学表达式为 A = -lg I/I₀ = -lgT = KCL,其中 A 表示吸光度,I 表示入射光强度,I₀ 表示透过光强度,T 表示透射率,K 和 CL 分别为比例常数。
分类
光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析两种。发射光谱分析是根据被测原子或分子在激发状态下发射的特征光谱的强度来计算其含量。而吸收光谱分析则是基于物质粒子对光的吸收现象,如紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法和原子吸收光谱法等。
此外,根据被测成分的形态,光谱分析还可以分为原子光谱分析与分子光谱分析。原子光谱分析的被测成分是原子,而分子光谱分析的被测成分是分子。
优点:
光谱分析具有极高的灵敏度和迅速性,能够检测到含量极低的元素。例如,某种元素在物质中的含量达10^-10克,就可以从光谱中发现它的特征谱线。
应用:
光谱分析在科学技术中有广泛的应用,如检查半导体材料硅和锗的高纯度要求,以及发现新元素如铷和铯等。此外,光谱分析对于研究天体的化学组成也很有用,例如,通过分析太阳光谱中的暗线,可以确定太阳大气层中的元素成分。
综上所述,光谱分析是一种基于物质光谱特征进行定性、定量及结构分析的方法,具有高灵敏度和广泛的应用。