發(fā)射光譜分析

在歷史上，艾薩克·牛頓是第一個發(fā)現(xiàn)色散現(xiàn)象的科學(xué)家。1666年，艾薩克·牛頓發(fā)現(xiàn)，如果將一枚棱鏡置于一個光源和一塊屏幕之間，就會看到彩色的映像。因此，他推斷太陽光是由不同折射系數(shù)的光線組成的，不同的折射系數(shù)決定了這些光線的顏色。

簡介

分析化學(xué)中包括了光學(xué)分析法，而發(fā)射光譜分析是一方法中最為古老的一種。其理論基礎(chǔ)就是光譜學(xué)。

牛頓與光說學(xué)

隨后他通過對各種棱鏡性能及縫隙寬度的研究，希望得到一個較好的色散，最終得到了一個25厘米寬的光譜。從此，光說學(xué)宣布建立了。

紫外光

90年之后，德國化學(xué)家馬格拉夫在實驗中發(fā)現(xiàn)鈉鹽和鉀鹽可以使火焰帶有不同顏色的事實。英國天文學(xué)家赫休爾在1800年，對處在太陽光譜中不同部位的輻射溫度更高。依據(jù)這些事實，赫休爾推斷在紅端以外的區(qū)域有我們看不見的輻射存在，稱為紅外輻射。1801年，德國科學(xué)家里利根據(jù)不同光譜區(qū)域的輻射氯化銀的分解作用又推斷出了紫外光的存在。

未深究

在此之后，英國人武拉斯頓等人在1802年前后，觀測到太陽光譜的不連續(xù)，其中有黑線存在，但他們沒有深究原因，誤認為是棱鏡的缺陷導(dǎo)致的。直到1814年，當(dāng)物理學(xué)家弗朗赤費在利用燭光對玻璃棱鏡的色散度進行研究時，發(fā)現(xiàn)了一條銳利的光帶，這條光帶在日光下卻消失了，代之而起的是數(shù)不清的暗線，其中一些幾乎已成黑色。與武拉斯頓等人不同，弗朗赫費經(jīng)過冷靜的思考得出一個判斷，那些暗線應(yīng)該是太陽所固有的，而不是儀器的缺陷導(dǎo)致的。他將這些線繪成圖，并測量了它們的位置和波長，將較暗的一些標示出來。之后，弗朗赫費還進一步研究了星球光譜，發(fā)現(xiàn)了也有暗線，但遠不及太陽光中那樣多。對于電火花，弗朗赫費也不放過，它的光譜與陽光和火焰都有所不同，在這種光譜中出現(xiàn)一絲亮線，其中一條位于光譜綠色部分中，格外明亮。然而，一個人的智力畢竟有限，弗朗赫費雖然觀測到這一事實，卻未能意識到它會在以后的技術(shù)上有那樣重大的意義。

發(fā)射光譜分析

1822年，赫休爾對各種火焰尖端研究之后，他認為這些不同顏色的火焰可能源于有色物質(zhì)的分子，當(dāng)他們被變?yōu)檎魵鉅顟B(tài)時就處于激烈運動之中，但其結(jié)論卻一概而論，認為所有的火焰在某一溫度下都可變成黃色，并未揭示出焰色與物質(zhì)原子特性的關(guān)系。1825年，英國的塔波爾通過自己制造的儀器觀測經(jīng)待研究物質(zhì)浸泡過的燈芯燃燒后的焰色光譜，觀察到鉀鹽能夠發(fā)射一條特征紅線，而鈉鹽則發(fā)射黃線。這樣，他成為第一個特征譜線和物質(zhì)聯(lián)系起來研究的人。之后，他又用這一分析方法將鋰和區(qū)別開來。從此，發(fā)射光譜分析的設(shè)想逐步被提出來了。

特征譜線

瑞典科學(xué)家昂斯特朗指出，某種金屬無論是處于單質(zhì)狀態(tài)還是處于化合物中，都將發(fā)出相同的光譜。這一觀點載于他1852年發(fā)表的一篇論文中，在該論文中介紹了一系列固體和氣體物質(zhì)的光譜。1854年，美國人阿爾特在以上大量研究成果的基礎(chǔ)上，正式提出了光譜分析帶的數(shù)目、強度及位置都互不相同，因此可以通過對發(fā)射光譜的觀測檢索元素，而且，他以表格的方式發(fā)表了一系列元素在可見光譜區(qū)的特征譜線。

光譜分析法

1859年，英國物理學(xué)家普呂克發(fā)現(xiàn)了關(guān)于氣體光譜的研究報告，并以數(shù)據(jù)說明裝在密封管中的氣體當(dāng)放電時產(chǎn)生的光譜是有特征的。在報告中，普呂克指出氣體產(chǎn)生兩種形狀的光譜，即線狀光譜和帶狀光譜，并且認為氣體的化學(xué)性質(zhì)可以通過譜線來描述。同在這一年，范德維立根、基爾霍和本生等人在氣體光譜的研究上也取得了很大成就，特別是基爾霍夫和本生兩人設(shè)計制造了第一臺以光譜分析為目的分光鏡。他們兩人從實用的觀點把光譜學(xué)的研究轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾V分析法的實踐，使光譜分析法終于成為分析化學(xué)的一個重要分支。這一年是光譜學(xué)史上令人難忘的一年。

光譜分析法的誕生很快就產(chǎn)生了令人驚喜的成果。用這種方法對以前研究過的某些物質(zhì)進行重新分析，從中找到了許多新元素。并且，人們發(fā)現(xiàn)這種方法比所有以前的方法都更加靈敏。從此，在冶金分析和礦物分析中，它逐漸取代了濕法分析對少量組分的檢測。

本生和基爾霍夫兩人分別是研究化學(xué)和光學(xué)的科學(xué)家，在光譜分析法的研究上，兩人相互合作，取得了重大成果。他們曾指出，一種元素不管存在于何種化合物，即使元素存在的物質(zhì)在火焰中發(fā)生了變化，甚至不管火焰溫度、火焰類型是否相同，在這時，某一元素的特征光譜線不會受到以上任何條件的影響，其位置不變。但是，他們又補充說，以上論點并不是說化合物沒有自己的譜線。本生和基爾霍夫認為，任何存在的元素，如果其含量太少，用通常分析法不能檢測出它們，就可以采用光譜分析法來解決這一難題。正如他們所說，元素、鉈、和鎵等等相繼用檢測光譜的方法被人們找出來了。

1863年之后，光譜分析法的研究逐漸轉(zhuǎn)向了紅外光譜的領(lǐng)域，到1893年的30年內(nèi)，這一方面的研究也有了初步成果。并且，在這時人們已經(jīng)應(yīng)用了攝影技術(shù)，將從光譜儀上得來的光譜記錄在照相底片上。

定量光譜分析

20世紀初，逐步實現(xiàn)了定量光譜分析。1890年，胡特和德利菲德的研究成果表明，照相底片的黑度與產(chǎn)生映像的曝光量的對數(shù)在一定范圍內(nèi)成直線關(guān)系，這就是后來的乳劑特性曲線。這一發(fā)現(xiàn)為“攝譜法光譜定量分析”準備了條件。德國人格拉赫在1924年經(jīng)施伐策爾改進了該方法：如果在幾年試樣中，基體元素的量是恒定的，但含有不同量的測定元素，那么只要實驗情況相同（包括激發(fā)過程和照相過程），各試樣基本元素的各譜線強度就是恒定的，而測定元素特征譜線的強度主隨著該元素的含量而變化。那么只需要利用多個標準試樣，在不同濃度條件下，各選出一對譜線：一條是基本元素的，另一條是測定元素的，而他們顯現(xiàn)出相同的強度，那么就可以建立一個表，從而可以定量地分析待測元素的量。但是這種方法仍然比較粗糙，不夠準確，一直到1930年，蘇聯(lián)光譜學(xué)家羅馬金然實驗中終于弄清了譜線強度與濃度之間的關(guān)系，于是他提出了當(dāng)前光譜定量分析中普遍應(yīng)用的“分析線對法”，這種方法是將測定元素與主體元素間的某一合適線對的黑度差與測定元素與主體元素間的某一合適線對黑度差與測定元素的濃度建立直接關(guān)系。同年，沙伯提出了這種利用黑度差的方法。

至今，光譜分析法仍然在發(fā)揮不可低估的作用。

參考資料 >

發(fā)射光譜分析.發(fā)射光譜分析.2025-10-26

分析化學(xué).分析化學(xué).2025-10-26

探索化學(xué)世界的瑰寶——氯化銀.探索化學(xué)世界的瑰寶——氯化銀.2025-10-26

標簽： 發(fā)射光譜分析過程 發(fā)射光譜分析儀 發(fā)射光譜分析法有哪些