题目
原子吸收光谱中,空心阴极灯发射的元素谱线宽度与原子化器中该元素吸收线的宽度相比-|||-(A)更窄; (B)更宽: (C)相等; (D)不确定。

题目解答
答案

解析
本题考察原子吸收光谱中发射线与吸收线的宽度差异,关键在于理解两种谱线的宽度决定因素。
1. 空心阴极灯发射线的特点
空心阴极灯是原子吸收光谱的光源,其发射的元素谱线(共振线)宽度主要由多普勒变宽(热变宽) 和压力变宽决定,但由于灯内气体压力极低(通常为几到几十帕),压力变宽可忽略,主要贡献来自多普勒变宽。多普勒变宽的公式为:
$\Delta \nu_D = \nu_0 \cdot \sqrt{\frac{2kT \ln 2}{Mc^2}}$
其中,$T$为灯内温度(通常几百开尔文),$M$为原子质量。由于灯内温度远低于原子化器中的高温(原子化器温度可达2000~3000K),因此发射线的多普勒变宽很小,谱线宽度很窄(约0.001~0.005nm)。
2. 原子化器中吸收线的特点
原子化器(如火焰或石墨炉)中,待测元素被高温解离为基态原子,其吸收线宽度主要由多普勒变宽和压力变宽(洛伦兹变宽、霍尔兹马克变宽) 共同决定:
- 多普勒变宽:原子化器温度远高于空心阴极灯,导致原子热运动加剧,多普勒变宽显著增大;
- 压力变宽:原子化器中原子密度高(约$10^{10}~10^{12}$个/cm³),原子间碰撞频繁,产生压力变宽(洛伦兹变宽:与其他粒子碰撞;霍尔兹马克变宽:与同种原子碰撞),进一步加宽吸收线。
因此,原子化器中吸收线宽度可达0.01~0.1nm,远宽于发射线。
3. 结论
空心阴极灯发射线宽度远窄于原子化器中吸收线宽度。