紫外及可見(jiàn)吸收光譜法培訓(xùn)課件

紫外及可見(jiàn)吸收光譜法紫外及可見(jiàn)吸收光譜法（優(yōu)選）紫外及可見(jiàn)吸收光譜法2（優(yōu)選）紫外及可見(jiàn)吸收光譜法2本章討論內(nèi)容

討論光的吸收定律，主要介紹紫外及可見(jiàn)吸收法的應(yīng)用，扼要介紹紫外及可見(jiàn)分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)．

3本章討論內(nèi)容331電磁輻射的選擇吸收一物質(zhì)的顏色可見(jiàn)光400~750nm溶液的顏色由透射光波長(zhǎng)決定物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色是物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光選擇必性吸收的結(jié)果．431電磁輻射的選擇吸收一物質(zhì)的顏色4單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠5單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不物質(zhì)顏色與吸收光顏色的互補(bǔ)關(guān)系吸收光物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm黃綠紫400~450黃藍(lán)450~480橙綠藍(lán)480~490紅藍(lán)綠490~500紫紅綠500~560紫黃綠560~580藍(lán)黃580~600綠藍(lán)橙600~650藍(lán)綠紅650~7806物質(zhì)顏色與吸收光顏色的互補(bǔ)關(guān)系7.1.2物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光77.1.2物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全分子吸收光譜的產(chǎn)生在分子中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有核間相對(duì)位移引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。這三種運(yùn)動(dòng)能量都是量子化的，并對(duì)應(yīng)有一定能級(jí)。電子能級(jí)振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)BA分子中電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)示意圖8分子吸收光譜的產(chǎn)生電子能級(jí)振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)BA分子中電子能級(jí)△E電子△E振動(dòng)△E轉(zhuǎn)動(dòng)分子的總能量可以認(rèn)為是這三種能量的總和E分子=E電子+E振動(dòng)+E轉(zhuǎn)動(dòng)9△E電子△E振動(dòng)△E轉(zhuǎn)動(dòng)9二吸收的本質(zhì)－－選擇性當(dāng)入射光子的能量等于吸光物質(zhì)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差時(shí)才會(huì)被吸收．由于物質(zhì)的分子（或離子）只有有限數(shù)目的量子化能級(jí)，物質(zhì)對(duì)輻射的吸收是有選擇性的．被激發(fā)的粒子在10–8s后又回到基態(tài)，并以熱的形式或熒光等形式釋放能量．10二吸收的本質(zhì)－－選擇性當(dāng)入射光子的能量等于吸光物質(zhì)的基態(tài)和在不同的光譜級(jí)次內(nèi)角色散率也不相同，高級(jí)次的光譜有較大的角色散率。二吸收的本質(zhì)－－選擇性由于光敏材料釋放出電子以及半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特性改變均需要一定的能量，而光能量的大小與波長(zhǎng)呈反比，因此光敏材料和半導(dǎo)體材料只對(duì)紫外光、可見(jiàn)光和近紅外光敏感，相應(yīng)的光電檢測(cè)器只適用于紫外到近紅外光區(qū)的光譜檢測(cè)。見(jiàn)分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)．單位：mg/cm2當(dāng)ε1=ε2=ε時(shí)，即當(dāng)入射光為單色光時(shí)，式（5）變?yōu)閷⒉煌ㄩL(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)下對(duì)光吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖譜稱為該物質(zhì)的吸收曲線．描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力．光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色，這一過(guò)程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則圖示為藍(lán)色濾光片，最大透過(guò)光的波長(zhǎng)為470nm，半寬度為60nm.在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．實(shí)際中入射光用的是復(fù)合光結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，常規(guī)分析。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。與光子碰撞發(fā)生能量轉(zhuǎn)移M+hvM*

基態(tài)激發(fā)態(tài)

11在不同的光譜級(jí)次內(nèi)角色散率也不相同，高級(jí)次的光譜有較大的角色

光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色，這一過(guò)程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)對(duì)光的吸收滿足Plank條件hS2S1S0S3E2E0E1E3hhh12光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色電子的多重態(tài)h+單重態(tài)（自旋配對(duì)）電子躍遷激發(fā)單重態(tài)（自旋配對(duì)）電子躍遷和自旋翻轉(zhuǎn)h+單重態(tài)（自旋配對(duì)）三重態(tài)（自旋平行）13電子的多重態(tài)h+單重態(tài)電子躍遷激發(fā)單重態(tài)電子躍遷和吸收光譜AbsorptionSpectrum純電子能態(tài)間躍遷S2S1S0S3hE2E0E1E3S2S1S0hAhhh分子內(nèi)電子躍遷帶狀光譜銳線光譜A14吸收光譜AbsorptionSpectrum純電子能

物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.610-19J.15物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)三吸收曲線１定義將不同波長(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)下對(duì)光吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖譜稱為該物質(zhì)的吸收曲線．描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力．16三吸收曲線１定義16在分子中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有核間相對(duì)位移引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。采用光計(jì)數(shù)技術(shù)需要較復(fù)雜的設(shè)備，價(jià)格昂貴，目前該技術(shù)尚不能廣泛用于紫外可見(jiàn)光區(qū)的測(cè)量。由入射狹縫來(lái)的輻射，被一凹面鏡準(zhǔn)直，同時(shí)使衍射輻射聚焦在出射狹縫上，旋轉(zhuǎn)光柵可使所需波長(zhǎng)從單色器中引出。吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．在沒(méi)有光輻射時(shí)，檢測(cè)器輸出信號(hào)應(yīng)該為零；國(guó)產(chǎn)751型分光光度計(jì)是紫外、可見(jiàn)和近紅外分光光度計(jì)，適用波長(zhǎng)范圍為200~1000nm。由于物質(zhì)的分子（或離子）只有有限數(shù)目的量子化能級(jí)，物質(zhì)對(duì)輻射的吸收是有選擇性的．金屬離子生成絡(luò)合物MLn的分?jǐn)?shù)為無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)在硅片上集成多個(gè)微型硅二極管即制成硅二極管陣列檢測(cè)器。如生成有色絡(luò)合物的顯色反應(yīng)用下式表示M+nL＝MLndA/dc=εb(6)藍(lán)綠紅650~780溶液的顏色由透射光波長(zhǎng)決定紅外光的能量較低，不足以使光敏材料釋放出電子，或使半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性發(fā)生改變，因此光電檢測(cè)器不能用做紅外光譜的檢測(cè)器。與光子碰撞發(fā)生能量轉(zhuǎn)移單位：(L?mol-1?cm-1)m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定的衍射角，存在不同的λ值，例如在處出現(xiàn)有800nm的一級(jí)譜線（m＝1），則二級(jí)（400nm）和三級(jí)（267nm）譜線也在這個(gè)角度出現(xiàn)，造成了不同級(jí)次光譜的重疊。在一硅片上形成的反向偏置的pn結(jié)構(gòu)成，反向偏置造成了一個(gè)耗盡層，使該結(jié)的傳導(dǎo)性幾乎降到了零。２特征不同濃度的同一物質(zhì)，在吸收峰附近，吸光度隨濃度增加而增大，但最大吸收波長(zhǎng)不變．在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定，靈敏度最高．吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．

KMnO4溶液的最大吸收波長(zhǎng)為525nm,吸收黃綠色的光，呈現(xiàn)紫紅色．17在分子中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有核間相對(duì)位移引起定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)ABA在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。AC增大物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收18定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)ABA32光的吸收定律一、朗伯比爾定律１朗伯定律–dI/I=K’db1932光的吸收定律一、朗伯比爾定律19２比爾定律光的吸收與溶液中吸光物質(zhì)的濃度有關(guān)．朗伯定律中的比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的濃度成正比．20２比爾定律20３朗伯－比爾定律

lgI0/I=kbc

A=kbc

k與物質(zhì)的性質(zhì)、入射光的波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)．21３朗伯－比爾定律21朗伯定律的描述當(dāng)一束單色光垂直照射到任一均勻非散射的含有吸光物質(zhì)的介質(zhì)時(shí)，吸光度與該吸光物質(zhì)的濃度及吸收層厚度成正比．

注意：平行單色光均相介質(zhì)無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)22朗伯定律的描述注意：平行單色光22T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%4吸光度與透光度的關(guān)系23T：透光率A：吸光度1.0ACA100T%TT=吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC

max三維譜圖24吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為0.金屬離子生成絡(luò)合物MLn的分?jǐn)?shù)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，常規(guī)分析。722型分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)圖被激發(fā)的粒子在10–8s后又回到基態(tài)，并以熱的形式或熒光等形式釋放能量．光導(dǎo)電檢測(cè)器也叫半導(dǎo)體檢測(cè)器，無(wú)光照時(shí)，其電阻可達(dá)200kΩ，而吸收輻射后，半導(dǎo)體中的某些價(jià)電子被激發(fā)成為自由電子，電子和空穴增加，導(dǎo)電性能增加，電阻減小，可根據(jù)電阻的變化檢測(cè)輻射強(qiáng)度的大小。在定量分析中，可用較寬的狹縫，使光束有足夠的強(qiáng)度以供測(cè)量。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm朗伯定律中的比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的濃度成正比．以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則缺點(diǎn)是各級(jí)光譜會(huì)重疊而產(chǎn)生干擾。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。[例]用1,10鄰二氮菲比色測(cè)定鐵，已知含F(xiàn)e2+濃度為500μg·L1，吸收池厚度為2cm，在波長(zhǎng)508nm處測(cè)得吸光度A為0.=8.（優(yōu)選）紫外及可見(jiàn)吸收光譜法當(dāng)入射光為復(fù)合光時(shí)（ε1ε2），標(biāo)準(zhǔn)曲線不再是直線關(guān)系，將式（5）對(duì)c微分，則=8.具有高靈敏度、高信噪比、響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)；比爾定律只適用于單色光摩爾吸光系數(shù)e靈敏度表示方法A=ebcA=Kbcc:mol/Le

表示物質(zhì)的濃度為1mol/L,液層厚度為1cm時(shí)溶液的吸光度。單位：

(L?mol-1?cm-1)c:g/LA=abca:吸光系數(shù)25物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的桑德?tīng)?Sandell)靈敏度：S當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢測(cè)到的吸光物質(zhì)的最低含量。單位：mg/cm2S=M/e

26桑德?tīng)?Sandell)靈敏度：S26吸光度的加和性A1=e1bc1A2=e2bc2A=e1bc1+e2bc2

在某一波長(zhǎng)，溶液中含有對(duì)該波長(zhǎng)的光產(chǎn)生吸收的多種物質(zhì)，那么溶液的總吸光度等于溶液中各個(gè)吸光物質(zhì)的吸光度之和27吸光度的加和性A1=e1bc1在某一波長(zhǎng)，溶[例]用1,10鄰二氮菲比色測(cè)定鐵，已知含F(xiàn)e2+濃度為500μg·L1，吸收池厚度為2cm，在波長(zhǎng)508nm處測(cè)得吸光度A為0.19，假設(shè)顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，計(jì)算摩爾吸光系數(shù)．28[例]用1,10鄰二氮菲比色測(cè)定鐵，已知含F(xiàn)e2+濃度為解Fe原子量為55.85[Fe2+]=500×10–6/55.85=8.9×10–6(mol·L–1)ε=A/bc=1.1×104（L·mol–1·cm–1）一定要注意單位29解Fe原子量為55.852933吸收的測(cè)量待測(cè)溶液必須裝在吸收池內(nèi)，輻射和器壁將相互作用，從而會(huì)因反射或吸收在每個(gè)界面上造成輻射強(qiáng)度的損失，在實(shí)際測(cè)定工作中，取另一個(gè)完全相同的吸收池，裝溶劑作參比進(jìn)行測(cè)定I0和I．

3033吸收的測(cè)量待測(cè)溶液必須裝在吸收池內(nèi)313134應(yīng)用比爾定律的局限性標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)當(dāng)成直線，但是當(dāng)濃度大時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線不成直線的情形，特別是明顯地看到標(biāo)準(zhǔn)曲線向濃度軸彎曲，個(gè)別情形也有向吸光度軸彎曲者．原因定律本身的基本限制，測(cè)定吸收的方法有關(guān)，濃度改變時(shí)伴隨著化學(xué)變化．3234應(yīng)用比爾定律的局限性標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)當(dāng)3-4應(yīng)用比爾定律的局限性333-4應(yīng)用比爾定律的局限性33一、比爾定律的基本限制１朗伯定律總是適用的．吸光度與液層厚度成正比．２比爾定律的條件比爾定律只有在描述稀溶液的吸收時(shí)才是正確．吸光物質(zhì)的高濃度（負(fù)偏離）電解質(zhì)的高濃度（負(fù)偏離）34一、比爾定律的基本限制１朗伯定律總是適用的．34正偏離

當(dāng)試樣為膠體、乳狀液或有懸浮物質(zhì)存在時(shí)，入射光通過(guò)溶液后，有一部分光會(huì)因散射而損失，使吸光度增大，對(duì)Beer定律產(chǎn)生正偏差．

質(zhì)點(diǎn)的散射強(qiáng)度是與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比的，所以散射對(duì)紫外區(qū)的測(cè)定影響更大．35正偏離當(dāng)試樣為膠體、乳狀液或有懸浮物質(zhì)存在時(shí)，入射光通二、非單色光引起的偏離

比爾定律只適用于單色光實(shí)際中入射光用的是復(fù)合光舉例以兩種波長(zhǎng)的復(fù)合光作為入射光36二、非單色光引起的偏離比爾定律只適用于單色光36對(duì)λ1A1=ε1bc(1)對(duì)λ2

A2=ε2bc(2)

I0=I01+I02=f1I0+f2I0(3)

37對(duì)λ137復(fù)合光通過(guò)溶液后

(4)38復(fù)合光通過(guò)溶液后(4)38標(biāo)準(zhǔn)曲線是吸光度A與濃度c的關(guān)系曲線，其斜率可通過(guò)式(4)對(duì)c微分求得

(5)

當(dāng)ε1=ε2=ε時(shí)，即當(dāng)入射光為單色光時(shí)，式（5）變?yōu)閐A/dc=εb(6)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率為一定值，即符合比爾定律．39標(biāo)準(zhǔn)曲線是吸光度A與濃度c的關(guān)系曲線，其斜率可通過(guò)式(4)對(duì)當(dāng)入射光為復(fù)合光時(shí)（ε1ε2），標(biāo)準(zhǔn)曲線不再是直線關(guān)系，將式（5）對(duì)c微分，則(7)(7)式右邊恒為負(fù)值，說(shuō)明用復(fù)合光作入射光時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線向濃度軸彎曲，使發(fā)生對(duì)于比爾定律的偏離．

ε1與ε2相差愈大，吸收池愈厚，偏離比爾定律愈嚴(yán)重．40當(dāng)入射光為復(fù)合光時(shí)（ε1ε2），標(biāo)準(zhǔn)曲線不再是直線關(guān)系，將4141吸光質(zhì)點(diǎn)間相互作用引起的對(duì)吸光定律的偏離質(zhì)點(diǎn)間的靜電作用質(zhì)點(diǎn)間的締合作用質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)反應(yīng)42吸光質(zhì)點(diǎn)間相互作用引起的對(duì)吸光定律的偏離質(zhì)點(diǎn)間的靜電作用質(zhì)點(diǎn)２顯色體系有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．

如生成有色絡(luò)合物的顯色反應(yīng)用下式表示M+nL＝MLn選擇MLn有強(qiáng)烈吸收而M和L都沒(méi)吸收的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)為43２顯色體系43以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則44以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則44將不同波長(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)下對(duì)光吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖譜稱為該物質(zhì)的吸收曲線．描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力．在一硅片上形成的反向偏置的pn結(jié)構(gòu)成，反向偏置造成了一個(gè)耗盡層，使該結(jié)的傳導(dǎo)性幾乎降到了零。(7)１朗伯定律總是適用的．i是入射光與法線間的夾角。KMnO4溶液的最大吸收波長(zhǎng)為525nm,吸收黃綠色的光，呈現(xiàn)紫紅色．m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定的衍射角，存在不同的λ值，例如在處出現(xiàn)有800nm的一級(jí)譜線（m＝1），則二級(jí)（400nm）和三級(jí)（267nm）譜線也在這個(gè)角度出現(xiàn)，造成了不同級(jí)次光譜的重疊。吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．陰極一般都采用具有低電子逸出動(dòng)能的堿金屬材料所形成的光電發(fā)射面，而入射窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃（UV玻璃）、合成石英玻璃和氟化鎂（或鎂氟化物）玻璃制成。物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm在定量分析中，可用較寬的狹縫，使光束有足夠的強(qiáng)度以供測(cè)量。有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則在比色計(jì)中，一般用濾光器來(lái)獲得一定波長(zhǎng)的光輻射，在分光光度計(jì)中，則采用棱鏡或光柵構(gòu)成的單色器來(lái)獲得純度較高的單色光。玻璃和石英對(duì)于紫外輻射都有較大的色散率，而對(duì)可見(jiàn)輻射具有較小的色散率，其中較好的是玻璃，因此可見(jiàn)分光光度計(jì)都使用玻璃棱鏡，但玻璃對(duì)于紫外輻射有顯著的吸收，所以紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)采用石英棱鏡作為整個(gè)光譜區(qū)的色散元件。無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)被激發(fā)的粒子在10–8s后又回到基態(tài)，并以熱的形式或熒光等形式釋放能量．比爾定律只適用于單色光19，假設(shè)顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，計(jì)算摩爾吸光系數(shù)．在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。

金屬離子生成絡(luò)合物MLn的分?jǐn)?shù)為45將不同波長(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)對(duì)于穩(wěn)定性較高的配合物，只要加入超過(guò)化學(xué)計(jì)量的少量試劑，反應(yīng)可完全進(jìn)行．溶劑對(duì)吸收光譜的影響也很重要，會(huì)對(duì)生色團(tuán)的吸收峰高度、波長(zhǎng)位置產(chǎn)生影響，從而對(duì)比爾定律產(chǎn)生一定的偏離．

46對(duì)于穩(wěn)定性較高的配合物，只要加入超過(guò)化學(xué)計(jì)量的少量試劑，反應(yīng)35紫外及可見(jiàn)吸收測(cè)量用儀器紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)是由五個(gè)部分組成即光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)。4735紫外及可見(jiàn)吸收測(cè)量用儀器紫外可見(jiàn)一、儀器部件48一、儀器部件481．輻射源對(duì)光源的基本要求是應(yīng)在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠發(fā)射連續(xù)輻射，有足夠的輻射強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，而且輻射能量隨波長(zhǎng)的變化應(yīng)盡可能小。分光光度計(jì)中常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源兩類。491．輻射源對(duì)光源的基本要求是應(yīng)在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠常用光源光源波長(zhǎng)范圍(nm)適用于氫燈185~375紫外氘燈185~400紫外鎢燈320~2500可見(jiàn)，近紅外鹵鎢燈250~2000紫外，可見(jiàn)，近紅外氙燈180~1000紫外、可見(jiàn)（熒光）能斯特?zé)?000~3500紅外空心陰極燈特有原子光譜激光光源特有各種譜學(xué)手段50常用光源光源波長(zhǎng)范圍(nm)適用于氫燈185~375紫外氘燈

2．濾光器及單色器

在比色計(jì)中，一般用濾光器來(lái)獲得一定波長(zhǎng)的光輻射，在分光光度計(jì)中，則采用棱鏡或光柵構(gòu)成的單色器來(lái)獲得純度較高的單色光。選擇波長(zhǎng)可使吸光度符合比爾定律，同時(shí)可提高測(cè)定的靈敏度、選擇性．512．濾光器及單色器在比色計(jì)中，一般用濾光器來(lái)獲得一定波長(zhǎng)濾光器作用

吸收濾光器是通過(guò)吸收光譜的某些部分濾去不需要的波長(zhǎng)以獲得一定波長(zhǎng)范圍的輻射。在比色計(jì)中應(yīng)用。有色玻璃、濾光片

52濾光器作用52濾光片的透光曲線和半寬度圖示為藍(lán)色濾光片，最大透過(guò)光的波長(zhǎng)為470nm，半寬度為60nm.光譜半寬度愈小，透過(guò)的單色光就愈純。

53濾光片的透光曲線和半寬度53測(cè)定時(shí)，濾光片透光率最大的光，應(yīng)是待測(cè)有色溶液吸收最大的光。濾光片的顏色應(yīng)與待測(cè)試液的顏色互為補(bǔ)色。54測(cè)定時(shí)，濾光片透光率最大的光，應(yīng)是待測(cè)有色溶液吸收最大的光。單色器

定義一種能將輻射分解成它的各成分波長(zhǎng)，并能從中分出任一所需部分的儀器部件。單色器都含有狹縫和透鏡系統(tǒng)，并有一個(gè)棱鏡或光柵色散元件。55單色器定義55單色器主要功能產(chǎn)生光譜純度高的波長(zhǎng)且波長(zhǎng)在紫外可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)任意可調(diào)。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。56單色器主要功能產(chǎn)生光譜純度高的波長(zhǎng)且波長(zhǎng)在紫外可見(jiàn)(1)棱鏡的色散Link57(1)棱鏡的色散Link57光源、濾光片、比色池、硒光電池、檢流計(jì)在沒(méi)有光輻射時(shí)，檢測(cè)器輸出信號(hào)應(yīng)該為零；9×10–6(mol·L–1)此外，它也可以把信號(hào)從直流變成交流（或相反），改變信號(hào)的相位，濾掉不需要的成分。實(shí)際中入射光用的是復(fù)合光610-19J.采用光計(jì)數(shù)技術(shù)需要較復(fù)雜的設(shè)備，價(jià)格昂貴，目前該技術(shù)尚不能廣泛用于紫外可見(jiàn)光區(qū)的測(cè)量。折射率隨頻率改變的效應(yīng)稱為色散．2．濾光器及單色器由于兩束光同時(shí)分別通過(guò)參比池和樣品池，還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。I0=I01+I02=f1I0+f2I0(3)KMnO4溶液的最大吸收波長(zhǎng)為525nm,吸收黃綠色的光，呈現(xiàn)紫紅色．二、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型選擇波長(zhǎng)可使吸光度符合比爾定律，同時(shí)可提高測(cè)定的靈敏度、選擇性．在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。光束1與光束2的光路之差為（AB–CD），要發(fā)生干涉，必須物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm藍(lán)綠紅650~780物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。綠藍(lán)橙600~650棱鏡有玻璃和石英兩種材料。色散原理是依據(jù)不同的波長(zhǎng)光通過(guò)棱鏡時(shí)有不同的折射率而將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱鏡只能用于350~3200nm的波長(zhǎng)范圍，即只能用于可見(jiàn)光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長(zhǎng)范圍較寬，可從185~4000nm，即可用于紫外、可見(jiàn)和近紅外三個(gè)光域。58光源、濾光片、比色池、硒光電池、檢流計(jì)棱鏡有玻璃和石英兩種材折射率隨頻率改變的效應(yīng)稱為色散．59折射率隨頻率改變的效應(yīng)稱為色散．59棱鏡的角色散率式中：d/dn表示作為棱鏡材料折射率函數(shù)的

的變化；dn/d則表示折射率隨波長(zhǎng)的變化。(3-4)60棱鏡的角色散率式中：d/dn表示作為棱鏡材料折射率函數(shù)的科希提出材料的折射率與波長(zhǎng)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式式中A、B和C是由材抖的特性決定的常數(shù)。當(dāng)波長(zhǎng)間隔不太大時(shí)，取這個(gè)公式的前兩項(xiàng)就夠了。

61科希提出材料的折射率與波長(zhǎng)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式式中A、B和C是由材將上式微分，得到A、B都是正值，則波長(zhǎng)增大時(shí)，折射率和色散率都減小。62將上式微分，得到A、B都是正值，則波長(zhǎng)增大時(shí)，折射率和色圖314為典型的玻璃和石英棱鏡單色器的色散圖Link3-1463圖314為典型的玻璃和石英棱鏡單色器的色散圖Link3-1注意棱鏡單色器色散具有非線性的特征．玻璃和石英對(duì)于紫外輻射都有較大的色散率，而對(duì)可見(jiàn)輻射具有較小的色散率，其中較好的是玻璃，因此可見(jiàn)分光光度計(jì)都使用玻璃棱鏡，但玻璃對(duì)于紫外輻射有顯著的吸收，所以紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)采用石英棱鏡作為整個(gè)光譜區(qū)的色散元件。64注意64（2）光柵的色散分為透射光柵和反射光柵（用的較多）

65（2）光柵的色散分為透射光柵和反射光柵（用的較多）65光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，具有色散波長(zhǎng)范圍寬、分辨本領(lǐng)高、成本低、便于保存和易于制備等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是各級(jí)光譜會(huì)重疊而產(chǎn)生干擾。66光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，具有色光束1與光束2的光路之差為（AB–CD），要發(fā)生干涉，必須mλ＝(AB–CD)

AB=dsini式中d是刻線間的距離，稱為光柵常數(shù)；i是入射光與法線間的夾角。67光束1與光束2的光路之差為（AB–CD），要發(fā)生干涉，必CD＝–dsin式中是衍射角，負(fù)號(hào)則表示入射光和反射光在法線異側(cè)，如果二者在法線同側(cè)，則取正號(hào)。因此發(fā)生干涉的條件是mλ＝d（sini±sin）(36)68CD＝–dsin68吸光度與液層厚度成正比．折射率隨頻率改變的效應(yīng)稱為色散．此外，它也可以把信號(hào)從直流變成交流（或相反），改變信號(hào)的相位，濾掉不需要的成分。001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢測(cè)到的吸光物質(zhì)的最低含量。玻璃和石英對(duì)于紫外輻射都有較大的色散率，而對(duì)可見(jiàn)輻射具有較小的色散率，其中較好的是玻璃，因此可見(jiàn)分光光度計(jì)都使用玻璃棱鏡，但玻璃對(duì)于紫外輻射有顯著的吸收，所以紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)采用石英棱鏡作為整個(gè)光譜區(qū)的色散元件。m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定的衍射角，存在不同的λ值，例如在處出現(xiàn)有800nm的一級(jí)譜線（m＝1），則二級(jí)（400nm）和三級(jí)（267nm）譜線也在這個(gè)角度出現(xiàn)，造成了不同級(jí)次光譜的重疊。吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。I0=I01+I02=f1I0+f2I0(3)光柵常數(shù)愈小，角色散率愈大，即在單位長(zhǎng)度內(nèi)刻線數(shù)目愈多，角色散率愈大。mλ＝d（sini±sin）(36)當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為0.在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。31電磁輻射的選擇吸收與模擬技術(shù)比較，光計(jì)數(shù)技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)。式中是衍射角，負(fù)號(hào)則表示入射光和反射光在法線異側(cè)，如果二者在法線同側(cè)，則取正號(hào)。均相介質(zhì)吸光度與液層厚度成正比．物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定的衍射角，存在不同的λ值，例如在

處出現(xiàn)有800nm的一級(jí)譜線（m＝1），則二級(jí)（400nm）和三級(jí)（267nm）譜線也在這個(gè)角度出現(xiàn)，造成了不同級(jí)次光譜的重疊。

69吸光度與液層厚度成正比．m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定光柵的角色散率光柵的角色散率可在保持i不變的情形下，將式（36）對(duì)波長(zhǎng)微分求得，即對(duì)任一給定的入射角光柵常數(shù)愈小，角色散率愈大，即在單位長(zhǎng)度內(nèi)刻線數(shù)目愈多，角色散率愈大。

70光柵的角色散率光柵的角色散率可在保持i不變的情形下，將式（3在不同的光譜級(jí)次內(nèi)角色散率也不相同，高級(jí)次的光譜有較大的角色散率。在短波長(zhǎng)范圍內(nèi)，cos并不明顯的隨波長(zhǎng)而變，因此，光柵的色散幾乎是線性分布的，這一點(diǎn)與棱鏡的色散不同。光柵可使用的波長(zhǎng)范圍很寬，從幾個(gè)納米到幾百個(gè)微米，這也是比棱鏡單色器優(yōu)越的地方。

71在不同的光譜級(jí)次內(nèi)角色散率也不相同，高級(jí)次的光譜有較大的角色簡(jiǎn)單的光柵單色器

由入射狹縫來(lái)的輻射，被一凹面鏡準(zhǔn)直，同時(shí)使衍射輻射聚焦在出射狹縫上，旋轉(zhuǎn)光柵可使所需波長(zhǎng)從單色器中引出。

72簡(jiǎn)單的光柵單色器由入射狹縫來(lái)的輻射，被一凹面鏡準(zhǔn)狹縫由金屬構(gòu)成，且要求兩片刀口的邊緣正好平行并落在同一平面上。選定單色器入射狹縫寬度時(shí)，以W（?）表示單色器出射光的帶寬，S（μm）表示出射狹縫寬度，D（?/mm）表示單色器的線色散率，則它們相互間具有如下關(guān)系：（3）單色器的有效帶寬73狹縫由金屬構(gòu)成，且要求兩片刀口的邊緣正好平行并單色器的有效帶寬與光柵及棱鏡的色散及入射狹縫和出射狹縫的寬度有關(guān)。單色器通常采用可變狹縫，所以有效帶寬可以調(diào)節(jié)。在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。在定量分析中，可用較寬的狹縫，使光束有足夠的強(qiáng)度以供測(cè)量。

74單色器的有效帶寬與光柵及棱鏡的色散及入射狹縫和出射狹縫的寬度3.試樣容器

盛放試樣的吸收池必須用所需光譜區(qū)輻射的材料制成。吸收池的窗面應(yīng)嚴(yán)格垂直于光束方向。采用光程長(zhǎng)度和透明性都相同的吸收池，能正確比較透過(guò)溶劑和試液的輻射強(qiáng)度。753.試樣容器盛放試樣的吸收池必須用所需光譜區(qū)輻射的材料制4．輻射檢測(cè)器

檢測(cè)器的功能是檢測(cè)信號(hào)、測(cè)量單色光透過(guò)溶液后光強(qiáng)度變化的一種裝置。紫外及可見(jiàn)區(qū)用的檢測(cè)器主要有光電池、光電管和光電倍增管。

764．輻射檢測(cè)器檢測(cè)器的功能是檢測(cè)信號(hào)、測(cè)量單色光透過(guò)溶液后對(duì)檢測(cè)器的要求在整個(gè)研究波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)光輻射有恒定的響應(yīng)；具有高靈敏度、高信噪比、響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)；在沒(méi)有光輻射時(shí)，檢測(cè)器輸出信號(hào)應(yīng)該為零；對(duì)弱的信號(hào)也有響應(yīng)響應(yīng)光輻射所產(chǎn)生的信號(hào)還應(yīng)該正比于光輻射的強(qiáng)度，且有寬的線性范圍。定量77對(duì)檢測(cè)器的要求在整個(gè)研究波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)光輻射有恒定的響應(yīng)；77光電檢測(cè)器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可量化輸出的電信號(hào)的檢測(cè)器。一類檢測(cè)器的信號(hào)轉(zhuǎn)換功能主要通過(guò)光敏材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)光作用于光敏材料時(shí)，光敏材料釋放出電子，由此實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換；另一類檢測(cè)器的信號(hào)轉(zhuǎn)換功能主要通過(guò)半導(dǎo)體材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)光作用于半導(dǎo)體材料時(shí)，半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性將發(fā)生改變，并實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光電檢測(cè)器78光電檢測(cè)器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可量化輸出的電信號(hào)的由于光敏材料釋放出電子以及半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特性改變均需要一定的能量，而光能量的大小與波長(zhǎng)呈反比，因此光敏材料和半導(dǎo)體材料只對(duì)紫外光、可見(jiàn)光和近紅外光敏感，相應(yīng)的光電檢測(cè)器只適用于紫外到近紅外光區(qū)的光譜檢測(cè)。所對(duì)應(yīng)的光譜法包括原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、原子熒光光譜、紫外-可見(jiàn)吸收光譜、分子熒光光譜、分子磷光光譜、化學(xué)發(fā)光以及近紅外光譜。紅外光的能量較低，不足以使光敏材料釋放出電子，或使半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性發(fā)生改變，因此光電檢測(cè)器不能用做紅外光譜的檢測(cè)器。79由于光敏材料釋放出電子以及半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特性改常見(jiàn)的光電檢測(cè)器包括硒光電池、真空光電管、光導(dǎo)檢測(cè)器、硅二極管、光電倍增管以及硅二極管陣列和電荷轉(zhuǎn)移器件等。硒光電池、真空光電管、光導(dǎo)檢測(cè)器、硅二極管和光電倍增管為單波長(zhǎng)檢測(cè)器，均需要通過(guò)狹縫采光，將不同波長(zhǎng)的光投射到檢測(cè)器上分別檢測(cè)。硅二極管陣列和電荷轉(zhuǎn)移器件為多道檢測(cè)器，它們本質(zhì)上是多個(gè)單波長(zhǎng)檢測(cè)器的集成，可進(jìn)行多波長(zhǎng)同時(shí)測(cè)定。80常見(jiàn)的光電檢測(cè)器包括硒光電池、真空光電管、光導(dǎo)1.硒光電池硒光電池通過(guò)半導(dǎo)體材料硒實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，其光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍為300~800nm，最靈敏響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為500~600nm。將硒沉積在鐵或銅的金屬基板上，硒表面再覆蓋一層金、銀或其他金屬的透明金屬層就構(gòu)成了硒光電池。811.硒光電池812.真空光電管真空光電管的光譜響應(yīng)范圍和靈敏度取決于沉積在陰極上的光敏材料性質(zhì)。因此，對(duì)不同波長(zhǎng)區(qū)域光的檢測(cè)，應(yīng)該選用不同的光電管。822.真空光電管82光電管分為紅敏和紫敏，陰極表面涂銀和氧化銫為紅敏，適用625－1000nm波長(zhǎng)；陰極表面涂銻和銫為紫敏，適用200－625nm波長(zhǎng)83光電管分為紅敏和紫敏，陰極表面涂銀和氧化銫為紅3.光導(dǎo)電檢測(cè)器光導(dǎo)電檢測(cè)器也叫半導(dǎo)體檢測(cè)器，無(wú)光照時(shí)，其電阻可達(dá)200kΩ，而吸收輻射后，半導(dǎo)體中的某些價(jià)電子被激發(fā)成為自由電子，電子和空穴增加，導(dǎo)電性能增加，電阻減小，可根據(jù)電阻的變化檢測(cè)輻射強(qiáng)度的大小。敏感元件通常由金屬鉛、鎘、鎵、銦的硫化物、硒化物及碲化物形成的半導(dǎo)體晶體組成。843.光導(dǎo)電檢測(cè)器844.硅二極管在一硅片上形成的反向偏置的pn結(jié)構(gòu)成，反向偏置造成了一個(gè)耗盡層，使該結(jié)的傳導(dǎo)性幾乎降到了零。當(dāng)輻射光照射到n區(qū)，就可形成空穴和電子?？昭ㄍㄟ^(guò)耗盡層到達(dá)p區(qū)而湮沒(méi)，于是電導(dǎo)增加，形成光電流?？身憫?yīng)的光譜范圍為190～1100nm。854.硅二極管855.光電倍增管一種加上多級(jí)倍增電極的光電管，同時(shí)具有光電轉(zhuǎn)換和電流放大功能，其外殼由光學(xué)玻璃或石英玻璃制成，內(nèi)部為真空狀態(tài)。865.光電倍增管86光電倍增管由陰極C吸收入射光子的能量并將其轉(zhuǎn)換為電子,其轉(zhuǎn)換效率（陰極靈敏度）隨入射光的波長(zhǎng)而變化，這種光陰極靈敏度與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系叫做光譜響應(yīng)特性。陰極一般都采用具有低電子逸出動(dòng)能的堿金屬材料所形成的光電發(fā)射面，而入射窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃（UV玻璃）、合成石英玻璃和氟化鎂（或鎂氟化物）玻璃制成。87光電倍增管由陰極C吸收入射光子的能量并將其轉(zhuǎn)換為電子,其轉(zhuǎn)換6.硅二極管陣列在硅片上集成多個(gè)微型硅二極管即制成硅二極管陣列檢測(cè)器。886.硅二極管陣列887.電荷轉(zhuǎn)移器件電荷轉(zhuǎn)移器件是多道檢測(cè)器，因其將電荷從收集區(qū)轉(zhuǎn)移到檢測(cè)區(qū)后完成測(cè)定而得名。電荷轉(zhuǎn)移器件測(cè)定光生電荷量的方法有兩種，一種是測(cè)量當(dāng)電荷從一個(gè)電極移到另一個(gè)電極時(shí)產(chǎn)生的電壓改變;另一種是將電荷引入敏感放大器中測(cè)量，前者稱為電荷注入器件，后者稱為電荷耦合器件。897.電荷轉(zhuǎn)移器件電荷轉(zhuǎn)移器件測(cè)定光生電荷量的（五）信號(hào)處理和讀出系統(tǒng)由信號(hào)處理器和讀出器件組成。信號(hào)處理器通常是一種電子器件，它可放大檢測(cè)器的輸出信號(hào)。此外，它也可以把信號(hào)從直流變成交流（或相反），改變信號(hào)的相位，濾掉不需要的成分。同時(shí)，信號(hào)處理器也可用來(lái)執(zhí)行某些信號(hào)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如微分、積分或轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)等。在現(xiàn)代分析儀器中，常用的讀出器件有數(shù)字表、記錄儀、電位計(jì)標(biāo)尺、陰極射線管等。90（五）信號(hào)處理和讀出系統(tǒng)90通常，光電檢測(cè)器的輸出采用模擬技術(shù)處理和顯示，即將由檢測(cè)器出來(lái)的平均電流、電位等放大、記錄或饋入某一個(gè)適當(dāng)?shù)谋眍^。近年來(lái)，利用光電倍增管的輸出，將已應(yīng)用在X射線輻射功率測(cè)量中的光計(jì)數(shù)技術(shù)，引入了紫外和可見(jiàn)光區(qū)的測(cè)量。91通常，光電檢測(cè)器的輸出采用模擬技術(shù)處理和顯示，即將由檢測(cè)器出與模擬技術(shù)比較，光計(jì)數(shù)技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)。它包括改善信噪比和低輻射強(qiáng)度的靈敏度；提高給定測(cè)量時(shí)間的測(cè)量精度；降低光電倍增管電壓和溫度的敏感性。采用光計(jì)數(shù)技術(shù)需要較復(fù)雜的設(shè)備，價(jià)格昂貴，目前該技術(shù)尚不能廣泛用于紫外可見(jiàn)光區(qū)的測(cè)量。而在那些低強(qiáng)度輻射中，如熒光、化學(xué)發(fā)光和拉曼光譜，已成為首選的方法。92與模擬技術(shù)比較，光計(jì)數(shù)技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)。它包括改善信噪比和低指示系統(tǒng)直讀檢流計(jì)、電位調(diào)節(jié)指零裝置、數(shù)字顯示和自動(dòng)記錄裝置等．直讀檢流計(jì)0~100，線性標(biāo)尺表示透光率，對(duì)數(shù)標(biāo)尺表示吸光度吸光度與透光率是負(fù)對(duì)數(shù)關(guān)系，吸光度標(biāo)尺的刻度是不均勻的．93指示系統(tǒng)93目視比色法—比色管光電比色法—光電比色計(jì)

光源、濾光片、比色池、硒光電池、檢流計(jì)分光光度法與分光光度計(jì)722型分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)圖1.光源；2.濾光片；3,8聚光鏡4,7.狹縫；5.準(zhǔn)直鏡；6.光柵9.比色池；10.光電管94目視比色法—比色管光電比色法—光電比色計(jì)分光光度法與分光光二、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型1.單光束分光光度計(jì)單光束分光光度計(jì)光路示意如圖38所示(儀器部件)，經(jīng)單色器分光后的平行光通過(guò)吸收池，進(jìn)入檢測(cè)器，進(jìn)行吸光度的測(cè)定。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用于常規(guī)分析。屬于此類光度計(jì)的有國(guó)產(chǎn)72型、721型、723型、751型和752型等。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，常規(guī)分析。95二、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型1.單光束分光光度計(jì)95722型分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)圖1.光源；2.濾光片；3,8聚光鏡4,7.狹縫；5.準(zhǔn)直鏡；6.光柵9.比色池；10.光電管

96722型分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)圖1.光源；2.濾光片；3,8聚國(guó)產(chǎn)751型分光光度計(jì)是紫外、可見(jiàn)和近紅外分光光度計(jì)，適用波長(zhǎng)范圍為200~1000nm。氫燈和鎢燈作為輻射源，分別在200~320nm和320~1000nm范圍測(cè)量使用．Link97國(guó)產(chǎn)751型分光光度計(jì)是紫外、可見(jiàn)和近紅外分光光度計(jì)，適2.雙光束分光光度計(jì)Link982.雙光束分光光度計(jì)Link98雙光束分光光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。雙光束儀器由于樣品溶液與溶劑的對(duì)比幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，光源和檢測(cè)系統(tǒng)的漂移可以得到一些補(bǔ)償．由于兩束光同時(shí)分別通過(guò)參比池和樣品池，還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。99雙光束分光光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光3.雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)這種儀器是將一共同光源發(fā)出的輻射通過(guò)一特制的單色器，此單色器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的光柵，經(jīng)光柵色散后，兩種波長(zhǎng)的輻射交替通過(guò)切光器，又重新合并成同一光束，經(jīng)過(guò)試液后到達(dá)光電倍增管，儀器配有一個(gè)同步開(kāi)關(guān)裝置以區(qū)別接通相應(yīng)于各光束的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)儀器內(nèi)的電子學(xué)單元裝置可測(cè)量?jī)煞N波長(zhǎng)的吸光度差值A(chǔ)，其方框圖如圖328所示。1003.雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)這種儀器是將一共同光源發(fā)出的輻射通過(guò)一特

根據(jù)兩波長(zhǎng)λ1和λ2處吸光度差值A(chǔ)與吸光物質(zhì)濃度c的關(guān)系進(jìn)行分析的。Link101根據(jù)兩波長(zhǎng)λ1和λ2處吸光度差值A(chǔ)與吸光物質(zhì)濃度c的關(guān)紫外及可見(jiàn)吸收光譜法紫外及可見(jiàn)吸收光譜法（優(yōu)選）紫外及可見(jiàn)吸收光譜法103（優(yōu)選）紫外及可見(jiàn)吸收光譜法2本章討論內(nèi)容

討論光的吸收定律，主要介紹紫外及可見(jiàn)吸收法的應(yīng)用，扼要介紹紫外及可見(jiàn)分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)．

104本章討論內(nèi)容331電磁輻射的選擇吸收一物質(zhì)的顏色可見(jiàn)光400~750nm溶液的顏色由透射光波長(zhǎng)決定物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色是物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光選擇必性吸收的結(jié)果．10531電磁輻射的選擇吸收一物質(zhì)的顏色4單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠106單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不物質(zhì)顏色與吸收光顏色的互補(bǔ)關(guān)系吸收光物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm黃綠紫400~450黃藍(lán)450~480橙綠藍(lán)480~490紅藍(lán)綠490~500紫紅綠500~560紫黃綠560~580藍(lán)黃580~600綠藍(lán)橙600~650藍(lán)綠紅650~780107物質(zhì)顏色與吸收光顏色的互補(bǔ)關(guān)系7.1.2物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光1087.1.2物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全分子吸收光譜的產(chǎn)生在分子中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有核間相對(duì)位移引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。這三種運(yùn)動(dòng)能量都是量子化的，并對(duì)應(yīng)有一定能級(jí)。電子能級(jí)振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)BA分子中電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)示意圖109分子吸收光譜的產(chǎn)生電子能級(jí)振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)BA分子中電子能級(jí)△E電子△E振動(dòng)△E轉(zhuǎn)動(dòng)分子的總能量可以認(rèn)為是這三種能量的總和E分子=E電子+E振動(dòng)+E轉(zhuǎn)動(dòng)110△E電子△E振動(dòng)△E轉(zhuǎn)動(dòng)9二吸收的本質(zhì)－－選擇性當(dāng)入射光子的能量等于吸光物質(zhì)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差時(shí)才會(huì)被吸收．由于物質(zhì)的分子（或離子）只有有限數(shù)目的量子化能級(jí)，物質(zhì)對(duì)輻射的吸收是有選擇性的．被激發(fā)的粒子在10–8s后又回到基態(tài)，并以熱的形式或熒光等形式釋放能量．111二吸收的本質(zhì)－－選擇性當(dāng)入射光子的能量等于吸光物質(zhì)的基態(tài)和在不同的光譜級(jí)次內(nèi)角色散率也不相同，高級(jí)次的光譜有較大的角色散率。二吸收的本質(zhì)－－選擇性由于光敏材料釋放出電子以及半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特性改變均需要一定的能量，而光能量的大小與波長(zhǎng)呈反比，因此光敏材料和半導(dǎo)體材料只對(duì)紫外光、可見(jiàn)光和近紅外光敏感，相應(yīng)的光電檢測(cè)器只適用于紫外到近紅外光區(qū)的光譜檢測(cè)。見(jiàn)分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)．單位：mg/cm2當(dāng)ε1=ε2=ε時(shí)，即當(dāng)入射光為單色光時(shí)，式（5）變?yōu)閷⒉煌ㄩL(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)下對(duì)光吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖譜稱為該物質(zhì)的吸收曲線．描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力．光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色，這一過(guò)程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則圖示為藍(lán)色濾光片，最大透過(guò)光的波長(zhǎng)為470nm，半寬度為60nm.在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．實(shí)際中入射光用的是復(fù)合光結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，常規(guī)分析。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。與光子碰撞發(fā)生能量轉(zhuǎn)移M+hvM*

基態(tài)激發(fā)態(tài)

112在不同的光譜級(jí)次內(nèi)角色散率也不相同，高級(jí)次的光譜有較大的角色

光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色，這一過(guò)程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。物質(zhì)對(duì)光的吸收物質(zhì)對(duì)光的吸收滿足Plank條件hS2S1S0S3E2E0E1E3hhh113光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光，而顯示出特征的顏色電子的多重態(tài)h+單重態(tài)（自旋配對(duì)）電子躍遷激發(fā)單重態(tài)（自旋配對(duì)）電子躍遷和自旋翻轉(zhuǎn)h+單重態(tài)（自旋配對(duì)）三重態(tài)（自旋平行）114電子的多重態(tài)h+單重態(tài)電子躍遷激發(fā)單重態(tài)電子躍遷和吸收光譜AbsorptionSpectrum純電子能態(tài)間躍遷S2S1S0S3hE2E0E1E3S2S1S0hAhhh分子內(nèi)電子躍遷帶狀光譜銳線光譜A115吸收光譜AbsorptionSpectrum純電子能

物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.610-19J.116物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)三吸收曲線１定義將不同波長(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)下對(duì)光吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖譜稱為該物質(zhì)的吸收曲線．描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力．117三吸收曲線１定義16在分子中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有核間相對(duì)位移引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。采用光計(jì)數(shù)技術(shù)需要較復(fù)雜的設(shè)備，價(jià)格昂貴，目前該技術(shù)尚不能廣泛用于紫外可見(jiàn)光區(qū)的測(cè)量。由入射狹縫來(lái)的輻射，被一凹面鏡準(zhǔn)直，同時(shí)使衍射輻射聚焦在出射狹縫上，旋轉(zhuǎn)光柵可使所需波長(zhǎng)從單色器中引出。吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．在沒(méi)有光輻射時(shí)，檢測(cè)器輸出信號(hào)應(yīng)該為零；國(guó)產(chǎn)751型分光光度計(jì)是紫外、可見(jiàn)和近紅外分光光度計(jì)，適用波長(zhǎng)范圍為200~1000nm。由于物質(zhì)的分子（或離子）只有有限數(shù)目的量子化能級(jí)，物質(zhì)對(duì)輻射的吸收是有選擇性的．金屬離子生成絡(luò)合物MLn的分?jǐn)?shù)為無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)在硅片上集成多個(gè)微型硅二極管即制成硅二極管陣列檢測(cè)器。如生成有色絡(luò)合物的顯色反應(yīng)用下式表示M+nL＝MLndA/dc=εb(6)藍(lán)綠紅650~780溶液的顏色由透射光波長(zhǎng)決定紅外光的能量較低，不足以使光敏材料釋放出電子，或使半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性發(fā)生改變，因此光電檢測(cè)器不能用做紅外光譜的檢測(cè)器。與光子碰撞發(fā)生能量轉(zhuǎn)移單位：(L?mol-1?cm-1)m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定的衍射角，存在不同的λ值，例如在處出現(xiàn)有800nm的一級(jí)譜線（m＝1），則二級(jí)（400nm）和三級(jí)（267nm）譜線也在這個(gè)角度出現(xiàn)，造成了不同級(jí)次光譜的重疊。在一硅片上形成的反向偏置的pn結(jié)構(gòu)成，反向偏置造成了一個(gè)耗盡層，使該結(jié)的傳導(dǎo)性幾乎降到了零。２特征不同濃度的同一物質(zhì)，在吸收峰附近，吸光度隨濃度增加而增大，但最大吸收波長(zhǎng)不變．在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定，靈敏度最高．吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．

KMnO4溶液的最大吸收波長(zhǎng)為525nm,吸收黃綠色的光，呈現(xiàn)紫紅色．118在分子中，除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有核間相對(duì)位移引起定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)ABA在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。AC增大物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收119定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)ABA32光的吸收定律一、朗伯比爾定律１朗伯定律–dI/I=K’db12032光的吸收定律一、朗伯比爾定律19２比爾定律光的吸收與溶液中吸光物質(zhì)的濃度有關(guān)．朗伯定律中的比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的濃度成正比．121２比爾定律20３朗伯－比爾定律

lgI0/I=kbc

A=kbc

k與物質(zhì)的性質(zhì)、入射光的波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)．122３朗伯－比爾定律21朗伯定律的描述當(dāng)一束單色光垂直照射到任一均勻非散射的含有吸光物質(zhì)的介質(zhì)時(shí)，吸光度與該吸光物質(zhì)的濃度及吸收層厚度成正比．

注意：平行單色光均相介質(zhì)無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)123朗伯定律的描述注意：平行單色光22T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%4吸光度與透光度的關(guān)系124T：透光率A：吸光度1.0ACA100T%TT=吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC

max三維譜圖125吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為0.金屬離子生成絡(luò)合物MLn的分?jǐn)?shù)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，常規(guī)分析。722型分光光度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)圖被激發(fā)的粒子在10–8s后又回到基態(tài)，并以熱的形式或熒光等形式釋放能量．光導(dǎo)電檢測(cè)器也叫半導(dǎo)體檢測(cè)器，無(wú)光照時(shí)，其電阻可達(dá)200kΩ，而吸收輻射后，半導(dǎo)體中的某些價(jià)電子被激發(fā)成為自由電子，電子和空穴增加，導(dǎo)電性能增加，電阻減小，可根據(jù)電阻的變化檢測(cè)輻射強(qiáng)度的大小。在定量分析中，可用較寬的狹縫，使光束有足夠的強(qiáng)度以供測(cè)量。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm朗伯定律中的比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的濃度成正比．以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則缺點(diǎn)是各級(jí)光譜會(huì)重疊而產(chǎn)生干擾。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。[例]用1,10鄰二氮菲比色測(cè)定鐵，已知含F(xiàn)e2+濃度為500μg·L1，吸收池厚度為2cm，在波長(zhǎng)508nm處測(cè)得吸光度A為0.=8.（優(yōu)選）紫外及可見(jiàn)吸收光譜法當(dāng)入射光為復(fù)合光時(shí)（ε1ε2），標(biāo)準(zhǔn)曲線不再是直線關(guān)系，將式（5）對(duì)c微分，則=8.具有高靈敏度、高信噪比、響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)；比爾定律只適用于單色光摩爾吸光系數(shù)e靈敏度表示方法A=ebcA=Kbcc:mol/Le

表示物質(zhì)的濃度為1mol/L,液層厚度為1cm時(shí)溶液的吸光度。單位：

(L?mol-1?cm-1)c:g/LA=abca:吸光系數(shù)126物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的桑德?tīng)?Sandell)靈敏度：S當(dāng)儀器檢測(cè)吸光度為0.001時(shí)，單位截面積光程內(nèi)所能檢測(cè)到的吸光物質(zhì)的最低含量。單位：mg/cm2S=M/e

127桑德?tīng)?Sandell)靈敏度：S26吸光度的加和性A1=e1bc1A2=e2bc2A=e1bc1+e2bc2

在某一波長(zhǎng)，溶液中含有對(duì)該波長(zhǎng)的光產(chǎn)生吸收的多種物質(zhì)，那么溶液的總吸光度等于溶液中各個(gè)吸光物質(zhì)的吸光度之和128吸光度的加和性A1=e1bc1在某一波長(zhǎng)，溶[例]用1,10鄰二氮菲比色測(cè)定鐵，已知含F(xiàn)e2+濃度為500μg·L1，吸收池厚度為2cm，在波長(zhǎng)508nm處測(cè)得吸光度A為0.19，假設(shè)顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，計(jì)算摩爾吸光系數(shù)．129[例]用1,10鄰二氮菲比色測(cè)定鐵，已知含F(xiàn)e2+濃度為解Fe原子量為55.85[Fe2+]=500×10–6/55.85=8.9×10–6(mol·L–1)ε=A/bc=1.1×104（L·mol–1·cm–1）一定要注意單位130解Fe原子量為55.852933吸收的測(cè)量待測(cè)溶液必須裝在吸收池內(nèi)，輻射和器壁將相互作用，從而會(huì)因反射或吸收在每個(gè)界面上造成輻射強(qiáng)度的損失，在實(shí)際測(cè)定工作中，取另一個(gè)完全相同的吸收池，裝溶劑作參比進(jìn)行測(cè)定I0和I．

13133吸收的測(cè)量待測(cè)溶液必須裝在吸收池內(nèi)1323134應(yīng)用比爾定律的局限性標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)當(dāng)成直線，但是當(dāng)濃度大時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線不成直線的情形，特別是明顯地看到標(biāo)準(zhǔn)曲線向濃度軸彎曲，個(gè)別情形也有向吸光度軸彎曲者．原因定律本身的基本限制，測(cè)定吸收的方法有關(guān)，濃度改變時(shí)伴隨著化學(xué)變化．13334應(yīng)用比爾定律的局限性標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)當(dāng)3-4應(yīng)用比爾定律的局限性1343-4應(yīng)用比爾定律的局限性33一、比爾定律的基本限制１朗伯定律總是適用的．吸光度與液層厚度成正比．２比爾定律的條件比爾定律只有在描述稀溶液的吸收時(shí)才是正確．吸光物質(zhì)的高濃度（負(fù)偏離）電解質(zhì)的高濃度（負(fù)偏離）135一、比爾定律的基本限制１朗伯定律總是適用的．34正偏離

當(dāng)試樣為膠體、乳狀液或有懸浮物質(zhì)存在時(shí)，入射光通過(guò)溶液后，有一部分光會(huì)因散射而損失，使吸光度增大，對(duì)Beer定律產(chǎn)生正偏差．

質(zhì)點(diǎn)的散射強(qiáng)度是與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比的，所以散射對(duì)紫外區(qū)的測(cè)定影響更大．136正偏離當(dāng)試樣為膠體、乳狀液或有懸浮物質(zhì)存在時(shí)，入射光通二、非單色光引起的偏離

比爾定律只適用于單色光實(shí)際中入射光用的是復(fù)合光舉例以兩種波長(zhǎng)的復(fù)合光作為入射光137二、非單色光引起的偏離比爾定律只適用于單色光36對(duì)λ1A1=ε1bc(1)對(duì)λ2

A2=ε2bc(2)

I0=I01+I02=f1I0+f2I0(3)

138對(duì)λ137復(fù)合光通過(guò)溶液后

(4)139復(fù)合光通過(guò)溶液后(4)38標(biāo)準(zhǔn)曲線是吸光度A與濃度c的關(guān)系曲線，其斜率可通過(guò)式(4)對(duì)c微分求得

(5)

當(dāng)ε1=ε2=ε時(shí)，即當(dāng)入射光為單色光時(shí)，式（5）變?yōu)閐A/dc=εb(6)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率為一定值，即符合比爾定律．140標(biāo)準(zhǔn)曲線是吸光度A與濃度c的關(guān)系曲線，其斜率可通過(guò)式(4)對(duì)當(dāng)入射光為復(fù)合光時(shí)（ε1ε2），標(biāo)準(zhǔn)曲線不再是直線關(guān)系，將式（5）對(duì)c微分，則(7)(7)式右邊恒為負(fù)值，說(shuō)明用復(fù)合光作入射光時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線向濃度軸彎曲，使發(fā)生對(duì)于比爾定律的偏離．

ε1與ε2相差愈大，吸收池愈厚，偏離比爾定律愈嚴(yán)重．141當(dāng)入射光為復(fù)合光時(shí)（ε1ε2），標(biāo)準(zhǔn)曲線不再是直線關(guān)系，將14241吸光質(zhì)點(diǎn)間相互作用引起的對(duì)吸光定律的偏離質(zhì)點(diǎn)間的靜電作用質(zhì)點(diǎn)間的締合作用質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)反應(yīng)143吸光質(zhì)點(diǎn)間相互作用引起的對(duì)吸光定律的偏離質(zhì)點(diǎn)間的靜電作用質(zhì)點(diǎn)２顯色體系有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．

如生成有色絡(luò)合物的顯色反應(yīng)用下式表示M+nL＝MLn選擇MLn有強(qiáng)烈吸收而M和L都沒(méi)吸收的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)為144２顯色體系43以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則145以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則44將不同波長(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)下對(duì)光吸收程度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖譜稱為該物質(zhì)的吸收曲線．描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力．在一硅片上形成的反向偏置的pn結(jié)構(gòu)成，反向偏置造成了一個(gè)耗盡層，使該結(jié)的傳導(dǎo)性幾乎降到了零。(7)１朗伯定律總是適用的．i是入射光與法線間的夾角。KMnO4溶液的最大吸收波長(zhǎng)為525nm,吸收黃綠色的光，呈現(xiàn)紫紅色．m是譜線的級(jí)數(shù)，該式說(shuō)明對(duì)于某一給定的衍射角，存在不同的λ值，例如在處出現(xiàn)有800nm的一級(jí)譜線（m＝1），則二級(jí)（400nm）和三級(jí)（267nm）譜線也在這個(gè)角度出現(xiàn)，造成了不同級(jí)次光譜的重疊。吸收曲線是光度法中選擇測(cè)定波長(zhǎng)的重要依據(jù)．陰極一般都采用具有低電子逸出動(dòng)能的堿金屬材料所形成的光電發(fā)射面，而入射窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃（UV玻璃）、合成石英玻璃和氟化鎂（或鎂氟化物）玻璃制成。物質(zhì)顏色顏色波長(zhǎng)/nm在定量分析中，可用較寬的狹縫，使光束有足夠的強(qiáng)度以供測(cè)量。有色絡(luò)合物在溶液中有一定程度的離解，其濃度不等于金屬離子的總濃度．以條件穩(wěn)定常數(shù)表示，則在比色計(jì)中，一般用濾光器來(lái)獲得一定波長(zhǎng)的光輻射，在分光光度計(jì)中，則采用棱鏡或光柵構(gòu)成的單色器來(lái)獲得純度較高的單色光。玻璃和石英對(duì)于紫外輻射都有較大的色散率，而對(duì)可見(jiàn)輻射具有較小的色散率，其中較好的是玻璃，因此可見(jiàn)分光光度計(jì)都使用玻璃棱鏡，但玻璃對(duì)于紫外輻射有顯著的吸收，所以紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)采用石英棱鏡作為整個(gè)光譜區(qū)的色散元件。無(wú)發(fā)射、散射或光化學(xué)反應(yīng)被激發(fā)的粒子在10–8s后又回到基態(tài)，并以熱的形式或熒光等形式釋放能量．比爾定律只適用于單色光19，假設(shè)顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，計(jì)算摩爾吸光系數(shù)．在定性分析中需要分析比較窄的吸收帶，應(yīng)采用盡量小的狹縫寬度，有助于分開(kāi)波長(zhǎng)相近的光譜線，減少或消除光譜重疊引起的干擾。

金屬離子生成絡(luò)合物MLn的分?jǐn)?shù)為146將不同波長(zhǎng)的光透過(guò)某一固定濃度和厚度的有色溶液，測(cè)量每一波長(zhǎng)對(duì)于穩(wěn)定性較高的配合物，只要加入超過(guò)化學(xué)計(jì)量的少量試劑，反應(yīng)可完全進(jìn)行．溶劑對(duì)吸收光譜的影響也很重要，會(huì)對(duì)生色團(tuán)的吸收峰高度、波長(zhǎng)位置產(chǎn)生影響，從而對(duì)比爾定律產(chǎn)生一定的偏離．

147對(duì)于穩(wěn)定性較高的配合物，只要加入超過(guò)化學(xué)計(jì)量的少量試劑，反應(yīng)35紫外及可見(jiàn)吸收測(cè)量用儀器紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)是由五個(gè)部分組成即光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)。14835紫外及可見(jiàn)吸收測(cè)量用儀器紫外可見(jiàn)一、儀器部件149一、儀器部件481．輻射源對(duì)光源的基本要求是應(yīng)在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠發(fā)射連續(xù)輻射，有足夠的輻射強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，而且輻射能量隨波長(zhǎng)的變化應(yīng)盡可能小。分光光度計(jì)中常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源兩類。1501．輻射源對(duì)光源的基本要求是應(yīng)在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠常用光源光源波長(zhǎng)范圍(nm)適用于氫燈185~375紫外氘燈185~400紫外鎢燈320~2500可見(jiàn)，近紅外鹵鎢燈250~2000紫外，可見(jiàn)，近紅外氙燈180~1000紫外、可見(jiàn)（熒光）能斯特?zé)?000~3500紅外空心陰極燈特有原子光譜激光光源特有各種譜學(xué)手段151常用光源光源波長(zhǎng)范圍(nm)適用于氫燈185~375紫外氘燈

2．濾光器及單色器

在比色計(jì)中，一般用濾光器來(lái)獲得一定波長(zhǎng)的光輻射，在分光光度計(jì)中，則采用棱鏡或光柵構(gòu)成的單色器來(lái)獲得純度較高的單色光。選擇波長(zhǎng)可使吸光度符合比爾定律，同時(shí)可提高測(cè)定的靈敏度、選擇性．1522．濾光器及單色器在比色計(jì)中，一般用濾光器來(lái)獲得一定波長(zhǎng)濾光器作用

吸收濾光器是通過(guò)吸收光譜的某些部分濾去不需要的波長(zhǎng)以獲得一定波長(zhǎng)范圍的輻射。在比色計(jì)中應(yīng)用。有色玻璃、濾光片

153濾光器作用52濾光片的透光曲線和半寬度圖示為藍(lán)色濾光片，最大透過(guò)光的波長(zhǎng)為470nm，半寬度為60nm.光譜半寬度愈小，透過(guò)的單色光就愈純。

154濾光片的透光曲線和半寬度53測(cè)定時(shí)，濾光片透光率最大的光，應(yīng)是待測(cè)有色溶液吸收最大的光。濾光片的顏色應(yīng)與待測(cè)試液的顏色互為補(bǔ)色。155測(cè)定時(shí)，濾光片透光率最大的光，應(yīng)是待測(cè)有色溶液吸收最大的光。單色器

定義一種能將輻射分解成它的各成分波長(zhǎng)，并能從中分出任一所需部分的儀器部件。單色器都含有狹縫和透鏡系統(tǒng)，并有一個(gè)棱鏡或光柵色散元件。156單色器定義55單色器主要功能產(chǎn)生光譜純度高的波長(zhǎng)且波長(zhǎng)在紫外可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)任意可調(diào)。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測(cè)定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。157單色器主要功能產(chǎn)生光譜純度高的波長(zhǎng)且波長(zhǎng)在紫外可見(jiàn)(1)棱鏡的色散Link158(1)棱鏡的色散Link57光源、濾光片、比色池、硒光電池、檢流計(jì)在沒(méi)有光輻射時(shí)，檢測(cè)器輸出信號(hào)應(yīng)該為零；9×10–6(mol·L–1)此外，它也可以把信號(hào)從直流變成交流（或相反），改變信號(hào)的相位，濾掉不需要的成分。實(shí)際中入射光用的是復(fù)合光610-1