通过反射光谱学的光吸收与光透射

能量的转换

原子光谱学是用电磁或质谱来测定元素成分的方法。对元素电磁光谱的研究叫做原子光谱学。电子在原子内按能级存在。这些能级具有明确的能量，在它们之间移动的电子必须吸收或发射与它们之间的差相等的能量。在光谱学中，将电子移动到更高能量水平所吸收的能量和/或电子移动到更低能量水平所释放的能量以光子的形式存在。发射出的辐射能的波长与发生的电子跃迁直接相关。由于每种元素都有独特的电子结构，所以发出的光的波长是每种元素的独特特性。由于一个大原子的轨道构型可能很复杂，因此可能会发生许多电子跃迁，每一跃迁都会产生一种特定波长的光，如下所示。

如何实现这三种技术。

原子光谱学产生了三种用于分析的技术:原子吸收。原子发射。原子荧光。原子光谱学的所有三个领域都涉及到激发和衰变到基态的过程。无论是在激发过程中吸收的能量，还是在衰变过程中发射的能量，都被测量并用于分析目的。

如果波长合适的光照射在自由的基态原子上，原子就会在进入激发态时吸收光，这个过程被称为原子吸收。这个过程如图所示。原子吸收测量共振波长的光的数量，当它通过原子云时被吸收。随着光路中原子数量的增加，吸收的光量以一种可预测的方式增加。通过测量吸收的光量，可以定量地测定分析物元素的含量。使用特殊光源和仔细选择波长可以在其他元素存在的情况下对单个元素进行具体的定量测定。原子吸收测量所需的原子云是通过向样品提供足够的热能使化合物分解为自由原子而产生的。将样品的溶液吸入与光束对齐的火焰中即可达到此目的。在适当的火焰条件下，大多数原子将保持基态形式，并能够吸收来自光源的分析波长的光。用这种技术进行精确和准确的测定的容易和速度使原子吸收成为最流行的金属测定方法之一。

原子吸收过程

在原子发射中，为了产生能够发光的激发态原子，样品被置于高能的热环境中。能量来源可以是电弧，火焰，或者最近的等离子体。暴露在这种能量源下的元素的发射光谱由允许发射波长的集合组成，由于发射波长的离散性质，通常称为发射线。这种发射光谱可作为该元素定性鉴定的唯一特征。电弧原子发射技术已广泛应用于定性分析中。发射技术也可以用来测定样品中某种元素的含量。在“定量”分析中，要测量待确定元素波长下发出的光的强度。该波长的发射强度随着分析物元素原子数的增加而增大。火焰光度法是原子发射技术在定量分析中的一种应用。

与原子光谱学相关的量子效率

原子光谱学的第三个领域是原子荧光。这项技术结合了原子吸收和原子发射两个方面。像原子吸收一样，在火焰中产生的基态原子是通过聚焦一束光到原子蒸气中而激发的。然而，测量的不是在这个过程中吸收的光的数量，而是被源光激发的原子衰变所产生的辐射。这种“荧光”的强度随着原子浓度的增加而增加，为定量测定提供了基础。原子荧光源灯与光学系统的其余部分成一定角度安装，因此光探测器只能看到火焰中的荧光，而不能看到灯本身发出的光。使灯的强度最大化是有利的，因为灵敏度与激发原子的数量直接相关，而激发原子的数量又是激发辐射强度的函数。

虽然原子吸收是这三种技术中应用最广泛的，而且通常比其他两种技术有一些优点，但在特殊的分析情况下，发射或荧光都可能获得特别的好处。