紫外可見光譜基本原理

紫外可見光譜基本原理第1頁，共29頁，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對單色光吸收強弱與液層厚度和待測物濃度的關系布格(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系。2023/4/232第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六假設一束平行單色光通過一個吸光物體

2023/4/233第3頁，共29頁，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，共29頁，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．在同一波長下，各組分吸光度具有加和性應用：多組分測定2023/4/235第5頁，共29頁，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：單位濃度、單位厚度的吸光度討論：

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

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

3）E↑，物質對光吸收能力↑,定量測定靈敏度↑→定性、定量依據(jù)2023/4/236第6頁，共29頁，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：（結構分析）在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm時的吸光度

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時的吸光度

3）兩者關系2023/4/237第7頁，共29頁，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（）為橫坐標、吸光度（A）為縱坐標所描繪的圖形。特征：峰曲線上比左右相鄰處都高的一處；

max

吸收程度最大所對應的（曲線最大峰處的）谷曲線上比左右相鄰處都低的一處；

min

最低谷所對應的；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端所呈現(xiàn)的強吸收而不呈峰形的部分。2023/4/238第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六4．吸光度測量的條件選擇：1）測量波長的選擇：2023/4/239第9頁，共29頁，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透光率的干擾2023/4/2310第10頁，共29頁，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關系應為經過原點的直線偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個方面（一）光學因素（二）化學因素2023/4/2311第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六（一）光學因素

1．非單色光的影響：

Beer定律應用的重要前提——入射光為單色光照射物質的光經單色器分光后并非真正單色光其波長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光對檢測器的響應，必須保證一定的狹縫寬度這就使分離出來的光具一定的譜帶寬度2023/4/2312第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/2313第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六討論：

入射光的譜帶寬度嚴重影響吸光系數(shù)和吸收光譜形狀

結論：選擇較純單色光（Δλ↓，單色性↑）選λmax作為測定波長（ΔE↓，S↑且成線性）2023/4/2314第14頁，共29頁，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，與所選波長相距較遠雜散光來源：儀器本身缺陷；光學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的光直接對T產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，共29頁，2023年，2月20日，星期六（二）化學因素Beer定律適用的另一個前提：稀溶液濃度過高會使C與A關系偏離定律2023/4/2316第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六四、透光率的測量誤差——ΔT影響測定結果的相對誤差兩個因素：T和ΔTΔT影響因素：儀器噪音

1）暗噪音

2）訊號噪音2023/4/2317第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六1）暗噪音——與檢測器和放大電路不確切性有關與光訊號無關2023/4/2318第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2）訊號噪音——與光訊號有關表明測量誤差較小的范圍一直可延至較高吸光度區(qū)，對測定有利2023/4/2319第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六第四節(jié)紫外-可見分光光度計一、基本組成二、分光光度計的類型第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六儀器可見分光光度計2023/4/2321第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六儀器紫外-可見分光光度計2023/4/2322第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六一、基本組成光源單色器樣品室檢測器顯示1.光源

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

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在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，共29頁，2023年，2月20日，星期六

2.單色器

將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進入單色器；②準光裝置：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，共29頁，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.檢測器

利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5.結果顯示記錄系統(tǒng)檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結果處理2023/4/2325第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六二、分光光度計的類型1.單光束簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。特點：使用時來回拉動吸收池→移動誤差對光源要求高比色池配對2023/4/2326第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六2.雙光束自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結構分析。儀器復雜，價格較高。特點：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜2023/4/2327第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期六3.雙波長將不同波