作者：lsm77 文章来源：本站原创 点击数：248 更新时间：2005-3-27
浅析原子的发射光谱与吸收光谱
　
在一些教学和参考书籍中，关于原子发射光谱谱线数与吸收光谱谱线的对应关系问题，以及发射光谱在一定条件下可以实现反转，成为吸
收光谱问题，常出现概念上的含混，为辨明这两问题，特作如下讨论．
1发射光谱与吸收光谱的成因
一般热体发光的特点是辐射能量与物体温度有关，温度越高的物体相应辐射能量越大，电炉上的电炉丝主要辐射红外线和红光，而一条热
得多的白炽状态的灯丝和炼钢炉里耀眼的钢水则能发出包括由红到紫的所有可见光在内的白光．
让白光通过三棱镜，白光被色散为七色光．若在色散光处置一底片或光屏，在底片或接收屏上会出现一条彩色光带，这条光带就称为白光
的连续光谱，它包括由红到紫的七色，这种连续光谱在日常白光照射厚度不均匀的玻璃时经常出现．可见，连续光谱由炽热的高温物体发
光形成．
若白光被棱镜色散之前，让它先通过钠原子蒸气，并在棱镜后拍摄光谱结果，这时的光谱是彩色连续背景下有一些不连续的暗线，称为钠
原子的吸收光谱．彩色背景由白光形成，分立的暗线则表示白光在通过钠蒸气时，有一些波长的光被钠蒸气吸收了，在摄谱仪底片上没有
这些波长的光到达，因而对应这些谱线的位置出现暗线．将钠原子蒸气改换为其他原子的蒸气，让白光通过蒸气后再色散，可得其他原子
的吸收光谱图．
产生线状发射光谱的先决条件是使游离原子处于激发状态．在室温下，大部分原子处于基态，通常有两种方法实现原子的激发以产生发射
光谱．一种方法是加热原子，但这种方法不能产生很大效果．理论计算表明，即使在温度为300OK左右时，处于激发态的原子数目也只占
极少数，这种方法只适用于激发态的能级极低的情况．一种常见的加热原子的方法是将食盐撒入火焰中烧（如酒精灯、煤气灯火焰），我
们所观察到的火焰中的钠黄光，就是激发态钠原子蒸气所发出、可形成钠的发射光谱，第二种方法是用气体放电的方式激发原子，当原子
蒸气受高电压作用时，由于蒸气原子与外加电场中被加速的带电粒子碰撞而被激发到较高能态．当激发态的原子跃迁回低能级时，就辐射
出光子，产生这种原子所特有的谱线，诸如钠光路灯、充氖气霓虹灯、氢和汞等光谱管所发辉光，就是我们所熟悉的这一效应．气体放电
方法比前一种方法更有效．利用摄谱仪拍摄到的原子发射光谱，是一些不连续的亮线，因此也称原子的发射光谱为明线光谱．
2原子发射光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线完全对应吗？
原子的发射光谱与吸收光谱有着重要的相似性．发射光谱包含的谱线一般比相应的吸收光谱谱线多得多，这是因为处于激发态的原子向较
浅析原子的发射光谱与吸收光谱
低能级跃迁时有两种可能的方式，一种是直接由某一激发态跃迁回基态，这种情况所发射出的光谱线与吸收光谱中的一条光谱线相对应，
若原子是由较高激发态跃迁至较低激发态，辐射出的光谱线在吸收光谱中则没有谱线与之对应，因此，发射光谱中的谱线数比吸收光谱中
的谱线数多．
3在一定条件下发射谱线会反转为吸收谱线吗？
在火焰中挥发氯化钠的例子可以看到原子发射谱线与吸收谱线关系的另一面．如图2所示，用一个可调节亮度的钨带灯光源发出的光线通
过有钠蒸气的火焰，当调节钨带灯的亮度（温度）使之比火焰温度低，这时钠线以发射谱线形式出现；反之调节灯的温度使之比火焰温度
高，钠线将反转以吸收谱线形式出现．可见，发射谱线在一定条件下可以转变为吸收谱线，关键在于是原子蒸气的温度高还是背景光源的
温度高．