紫外可見光譜基本原理

紫外可見光譜基本原理第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、Lamber-Beer定律：吸收光譜法基本定律描述物質(zhì)對(duì)單色光吸收強(qiáng)弱與液層厚度和待測(cè)物濃度的關(guān)系布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。1852年比爾(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。2023/4/232第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六假設(shè)一束平行單色光通過(guò)一個(gè)吸光物體

2023/4/233第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六取物體中一極薄的薄層2023/4/234第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六討論：1．Lamber-Beer定律的適用條件（前提）入射光為單色光溶液是稀溶液2．該定律適用于固體、液體和氣體樣品3．在同一波長(zhǎng)下，各組分吸光度具有加和性應(yīng)用：多組分測(cè)定2023/4/235第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、吸光系數(shù)和吸收光譜1．吸光系數(shù)的物理意義：?jiǎn)挝粷舛?、單位厚度的吸光度討論?/p>

1）E=f（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，λ）當(dāng)組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f（λ）

2）不同物質(zhì)在同一波長(zhǎng)下E可能不同（選擇性吸收）同一物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下E一定不同

3）E↑，物質(zhì)對(duì)光吸收能力↑,定量測(cè)定靈敏度↑→定性、定量依據(jù)2023/4/236第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．吸光系數(shù)兩種表示法：

1）摩爾吸光系數(shù)ε：（結(jié)構(gòu)分析）在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm時(shí)的吸光度

2）百分含量吸光系數(shù)

/比吸光系數(shù)：（定量分析）在一定λ下，C=1g/100ml，L=1cm時(shí)的吸光度

3）兩者關(guān)系2023/4/237第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3．吸收光譜（吸收曲線）：λ~A吸收光譜：又稱吸收曲線，是以波長(zhǎng)（）為橫坐標(biāo)、吸光度（A）為縱坐標(biāo)所描繪的圖形。特征：峰曲線上比左右相鄰處都高的一處；

max

吸收程度最大所對(duì)應(yīng)的（曲線最大峰處的）谷曲線上比左右相鄰處都低的一處；

min

最低谷所對(duì)應(yīng)的；肩峰sh

介于峰與谷之間，形狀像肩的弱吸收峰；

末端吸收在吸收光譜短波長(zhǎng)端所呈現(xiàn)的強(qiáng)吸收而不呈峰形的部分。2023/4/238第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4．吸光度測(cè)量的條件選擇：1）測(cè)量波長(zhǎng)的選擇：2023/4/239第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2）吸光度讀數(shù)范圍的選擇：3）參比溶液(空白溶液)的選擇：選A=0.2~0.7注：采用空白對(duì)比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和界面反射等因素對(duì)透光率的干擾2023/4/2310第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、偏離Beer定律的因素依據(jù)Beer定律，A與C關(guān)系應(yīng)為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面（一）光學(xué)因素（二）化學(xué)因素2023/4/2311第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（一）光學(xué)因素

1．非單色光的影響：

Beer定律應(yīng)用的重要前提——入射光為單色光照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后并非真正單色光其波長(zhǎng)寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡或光柵的分辨率決定為了保證透過(guò)光對(duì)檢測(cè)器的響應(yīng)，必須保證一定的狹縫寬度這就使分離出來(lái)的光具一定的譜帶寬度2023/4/2312第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2023/4/2313第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六討論：

入射光的譜帶寬度嚴(yán)重影響吸光系數(shù)和吸收光譜形狀

結(jié)論：選擇較純單色光（Δλ↓，單色性↑）選λmax作為測(cè)定波長(zhǎng)（ΔE↓，S↑且成線性）2023/4/2314第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．雜散光的影響：

雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度范圍內(nèi)，與所選波長(zhǎng)相距較遠(yuǎn)雜散光來(lái)源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值3．反射光和散色光的影響：反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光直接對(duì)T產(chǎn)生影響散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形注：一般可用空白對(duì)比校正消除4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形2023/4/2315第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（二）化學(xué)因素Beer定律適用的另一個(gè)前提：稀溶液濃度過(guò)高會(huì)使C與A關(guān)系偏離定律2023/4/2316第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、透光率的測(cè)量誤差——ΔT影響測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差兩個(gè)因素：T和ΔTΔT影響因素：儀器噪音

1）暗噪音

2）訊號(hào)噪音2023/4/2317第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1）暗噪音——與檢測(cè)器和放大電路不確切性有關(guān)與光訊號(hào)無(wú)關(guān)2023/4/2318第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2）訊號(hào)噪音——與光訊號(hào)有關(guān)表明測(cè)量誤差較小的范圍一直可延至較高吸光度區(qū)，對(duì)測(cè)定有利2023/4/2319第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第四節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)一、基本組成二、分光光度計(jì)的類型第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六儀器可見分光光度計(jì)2023/4/2321第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六儀器紫外-可見分光光度計(jì)2023/4/2322第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、基本組成光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示1.光源

在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在320～2500nm。紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185～400nm的連續(xù)光譜。2023/4/2323第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

2.單色器

將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；②準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；

④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。2023/4/2324第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.樣品室

樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。4.檢測(cè)器

利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理2023/4/2325第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、分光光度計(jì)的類型1.單光束簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。特點(diǎn)：使用時(shí)來(lái)回拉動(dòng)吸收池→移動(dòng)誤差對(duì)光源要求高比色池配對(duì)2023/4/2326第26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.雙光束自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。特點(diǎn)：不用拉動(dòng)吸收池，可以減小移動(dòng)誤差對(duì)光源要求不高可以自動(dòng)掃描吸收光譜2023/4/2327第27頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.雙波長(zhǎng)將不同波