分光光度法简介

光吸收的基本定律光度分析仪器的基本组成

主要内容

特点

一、概 述

方法的灵敏度高方法的准确度能满足微量组分的含量操作简便快速、仪器设备简单应用广泛

根据物质对见光的选择性吸收而建立的分析方法。

电磁波谱

射线

x射线

紫外光

红外光

微波

无线电波

10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm

可 见 光

单色光、复合光、光的互补

单色光

复合光

光的互补

单一波长的光

由不同波长的光组合而成的光

若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。

蓝

黄

紫红

绿

紫

黄绿

绿蓝 橙

红

蓝绿

物质的颜色与光的关系

完全吸收

完全透过

吸收黄色光

光谱示意 表观现象示意复合光

物质对光的吸收

物质对光的吸收满足条件

hchEEE 02

hS2

S1

S0

S3

E2

E0

E1

E3

02 EEh hhh

物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。

吸收光与电子跃迁

透光率定义：

0I

IT

T 取值为 0.0 % ~ 100.0 %全部吸收 T = 0.0 %全部透射 T = 100.0 %

入射光 I0 透射光 I

吸光度定义：01

lg lgI

AT I

= =

二、光吸收的基本定律

吸光度与透光率的关系

T ： 透光率A ： 吸光度

1.0

0.5

0

A

C

A

100

50

0T

%

T

KbcAT 1010

T = 0.0 %

A= ∞

T = 100.0 %

A= 0.0

A= 0.434

T = 36.8 %

01lg lg

IA

T I= =

I0

b

It

郎伯 - 比尔定律

AKcbT lg01lg lg

IA

T I= =

b ：吸光液层的厚度，光程， cm

c ：吸光物质的浓度， g / L, mol/ L

关于 吸光系数的说明

KcbA b ：吸光液层的厚度，光程， cm

c ：吸光物质的浓度， g / L, mol/ L

K ：比例常数 入射光波长物质的性质 温度

取值与浓度的单位相关

c ： mol/ L ε 摩尔吸光系数， L · mol–1 · cm-1

c ： g / L a 吸光系数， L · g –1 · cm-1

cbA

acbA

偏离朗伯－比尔定律的原因

物理因素：

化学因素：

A=KbcA-c 曲线在一定范围内为一直线，用作定量分析的校准曲线，偏离破坏了 A-c 曲线的线性，减小了线性范围。

① 非单色光引起的偏离② 介质不均匀引起的偏离

① 溶液浓度过高引起的偏离 (c>0.01mol/L)

② 化学反应引起的偏离

非单色光引起的对吸光定律的偏离

设入射光由 λ1 和 λ2 两种波长组成，溶液的吸光质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律

λ1 bcII

A 11

011 lg bcλII 110011

λ2

bcII

A λ 22

022 lg bcλII 210022

λ1 + λ2

21

0201lgIIII

A

bcbc II

II2λ1λ 1010

lg0201

0201

21 λλ bcA 1 或 bcA 2

21 λλ bcA 1 或 bcA 2

对吸收光谱而言， b 和 c 固定，

iKA

反映了 ε 随波长变化的情况，单一波长， ε 固定；不同波长， ε 不同。因此，非单色光将导致对吸光定律的偏离。

A 或

1 2

对应的 较小 对应的 较大

1

2

A1

A2

A-C 曲线向浓度轴弯曲，偏离Beer 定律。 越大，偏离越严重。

① 在吸收光谱较平坦处进行吸收测量② 适当减小入射光谱带的宽度

为获得较宽的线性范围，减少

溶液浓度过高

浓度过高，吸光物质粒子间的平均距离减少，相互作用增强，电荷分布改变，改变。

发生了化学反应

1 聚合 - 离解

Cr2O72-+H2O↔2CrO4

2-+2H+

2 络合平衡

M+R↔MR

定性分析与定量分析的基础

定性分析基础

定量分析基础

物质对光的选择吸收

A

BA

)(max A )(max B

在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。

A

C

增大

光源

单色器

吸收池

检测系统

显示器

基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定氢灯，氘灯， 185 ~ 350 nm ； 卤钨灯， 250 ~ 2000 nm

作用：将复合光色散成单色光棱镜：玻璃， 350 ~ 2500 nm, 石英， 185 ~ 4500 nm光栅：平面透射光栅， 反射光栅

玻璃，光学玻璃，石英

表头、记录仪、屏幕、数字显示

二、分光光度计的基本组件

作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管

0.575

光源 单色器

吸收池

检测器 显示

单波长单光束分光光度计

参比池

单色器 试样池 检测器 记录与数据处理光源

工作原理

参比溶液 ： 调 T=100% A=0

特点

① 简单，廉价，适于常规定量分析。② 由于参比溶液和试样溶液的不同时

测量，要求光源和检测器具有很高的稳定性。不能进行波长扫描，不能绘制吸收光谱。

比值

光源 单色器

吸收池 检测器 显示

光束分裂器

单波长双光束分光光度计

工作原理：参比和样品同时测量，统计处理。

① 仪器复杂、昂贵；② 可消除光源和检测器的不稳定性，精密度好；③ 自动记录，快速进行波长扫描，绘制吸收曲线。

特点

将不同波长的两束单色光快速交替通过同一吸收池，而后到达检测器，经信号处理系统处理可直接获得溶液对 λ1及 λ2 两单色光的吸光度之

差值。

光源单色器

单色器

切光器

检测器吸收池

双波长分光光度计原理图

λ1

λ2

特点：① 通过波长的选择方便地校正背景吸收，消除吸收光谱重叠的干扰，适

用于混浊液和多组分混合物的定量分析。② 只使用一个吸收池，避免了单波长法测定中因被测溶液与参比溶液在

组成、均匀性上的差异以及两个吸收池之间的差异所引入的误差。

双波长分光光度计