Задачи к теме 3

Задача 18 (п.21). Потенциал ионизации атома рубидия составляет 4.18 эВ. Наблюдается ли в его эмиссионном спектре линии с λ< 200 нм ?.

Задача 19 (п.21). Найти спиновое расщепление уровня 4р атома кадмия, если длины волн компонент дуплета равны 769,9 нм и 766,5 нм.

Задача 20 (п.22). Вычислить волновое число и длину волны спектра эмиссии атома водорода для перехода электрона со второй на невозбуждённую орбиту. Постоянная Ридберга R = 10973,7 [м^-1].

Задача 21 (п.23) Определить естественную ширину спектральной линии квантового перехода со второго на основной энергетический уровень для атома водорода. Время жизни носителя на энергетическом уровне принять равным 10 ^{– 8} с. (Ответ: 4∙10 ^{– 8} нм).

Задача (п.24). До какой температуры следует нагреть пары ртути, чтобы столкновения атомов обеспечивало их эмиссионное свечение? Потенциал перехода атома в возбужденное состояние принять равным 4,9 эВ.

Задача 23 (п.25). Оценить верхний температурный предел наблюдения абсорбционного спектра атомов калия. Потенциал ионизации атомов калия 4,35 эВ.

Задача 24 (п.25). Два состава нефти (А и Б) распылили в пламени атомно – абсорбционного спектрометра. Измеренные оптические плотности на длине волны линии ванадия составили 0,74 и 0,52. Вычислить массовую долю ванадия в составе Б, если в составе А она равнялась 0,1%.

Задача 25 (п.25). Два состава смеси загрязняющих атмосферу веществ (А и Б) распылили в пламени атомно – абсорбционного спектрометра. Измеренные коэффициенты пропускания на длине волны линии кадмия составили 0,82 и 0,81. Определить концентрацию кадмия в составе Б, если в составе А она равнялась 0,5 г/л. Принять приведенный удельный показатель поглощения равным ε’=7 см²/г, длину резервуара 10см.

Тема 4 Люминесцентные и лазерные методы

28 Принципы люминесцентной спектроскопии, сравнение люминесцентных и спектральных методов.

По определению Вавилова, люминесцентным называется излучение, избыточное над тепловым. Люминесцентная спектроскопия рассматривает флуоресценцию и фосфоресценцию. Механизм фосфоресценции поясняется рисунком.

Флуоресценция наблюдается на приборе активного типа.

Основные законы люминесценции определяют принципы люминесцентных исследований.

1. З акон Стокса: длина волны фотолюминесценции не меньше длины волны возбуждающего света:

hν_возб ≥ hν_изл,

т.е. ν_возб ≥ ν_изл, или λ_изл ≥ λ_возб

Однако, возможна антистоксовая люминесценция. Механизм представлен на рисунке.

2. Правило Коши. Спектр люминесценции не зависит от спектра и энергии возбуждения.

3. Правило Левшина. Спектры флуоресценции и поглощения зеркально симметричны.

4. Закон Вавилова. Квантовый выход фотолюминесценции не зависит от энергии возбуждающих люминесценцию квантов и определяется только веществом.

Следствие закона Вавилова:

Спектр возбуждения фотолюминесценции совпадает со спектром собственного поглощения люминесцирующего вещества.

Очевидно: .

Отсюда следует: .

Применяется формула Штерна – Фольмера:

;

По люминесцентному свечению различают вещества:

0,1≤ η ≤ 1 – люминофоры;

10^-2< η< 10^-1 – слабо люминесцирующие;

η < 10^-2 – практически не люминесцирующие.

Сравним люминесцентный метод с колориметрией.

Преимущества колориметрии: относительная простота приборов и методов наблюдения. Так, устройство спектро-колориметра содержит один спектральный элемент. У флуориметра их два, так как надо контролировать две частоты: возбуждения и люминесценции.

В то же время, преимущества люминесцентного анализа по сравнению с концентрационной колориметрией следующие:

1. Более высокая селективность люминесцентного метода.

2. Чувствительность люминесцентного метода выше.