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分光光度计的原理是怎样的呢?

类别:工作原理      出处:维库仪器仪表网      发布于:2019-11-05 14:40:59 | 35 次阅读

    分光光度法是指应用分光光度计的分析方法,具有灵敏、准确、快速及选择性好等特点。


    通常所测样品溶液浓度下限可达10-6~10-5mol/L,适用于测定食品中的微量组分(如肉制品中的亚硫酸盐、糖果中的二氧化硫等)。


    原理


    物质对光的选择性吸收


    当光束照射到物质上时,光与物质发生相互作用,产生反射、散射、吸收或透射。


    若被照射的是均匀溶液,光的散射可以忽略。


    溶液颜色的产生


    当一束白光通过某一有色溶液时,一些波长的光被溶液吸收,另一些波长的光则透过溶液。


    透射光或反射光刺激人眼使人感到颜色的存在。


    人把自身能感觉到的光定义为可见光。


    在可见光区,不同波长的光呈现不同的颜色,因此溶液的颜色由透射光的波长所决定。


    透射光与吸收光可组成白光,故称这两种光互为补色光,两种颜色互为补色。


    光吸收的本质


    当一束光照射到某物质或其溶液时,组成该物质的分子、原子或离子与光子发生“碰撞”;


    光子的能量就转移到分子、原子或离子上,是这些粒子由最低能态(基态)跃迁到较高能太(激发态),这个作用称为物质对光的吸收。


    被激发的粒子约在10-8s后回到基态,并以热或荧光等形式释放出能量。


    分子、原子或离子具有不连续的量子化能级,仅当照射光光子的能量hυ,与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差相当时,才能发生吸收。


    不同物质微粒由于结构不同而具有不同的量子化能级,其基态和激发态能量差也不相同。


    所以物质对光的吸收具有选择性。


    吸收曲线


    吸收曲线,也称为吸收光谱,描述了物质对不同波长的光的吸收能力。


    将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的有色溶液,测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度(即吸光度);


    然后以波长为横坐标,以吸光度为纵坐标作图,绘制的曲线即为吸收曲线。


    不同浓度的同一物质,在吸收峰附近的吸光度随着浓度增加而增大,但最大吸收波长不变。


    若在最大吸收波长处测定吸光度,则灵敏度最高。


    因此,吸收曲线是分光光度法中选择测定波长的重要依据。


    光吸收基本定律


    即朗伯-比尔定律:


    当一束平行单色光通过液层厚度为b的有色溶液时,溶质吸收了光能,光的强度就要减弱。


    溶液的浓度越大,通过的液层厚度越大,入射光越强,则光被吸收的越多,光强度的减弱也越显著。


    该定律是紫外可见分光光度法等各类吸光光度法定量分析的依据,是由实验观察得到的,不仅适用于溶液,也适用于其他均匀非散射的吸光物质。


    A=lg(I/I0)=εbc


    A-吸光度;


    I0-入射光强度,cd;


    I-透射光强度,cd;


    ε-吸光系数,L/(mol˙cm);


    b-液层厚度(光程长度),cm;


    c-有色溶液的浓度,mol/L。


    其物理意义为:


    当一束平行单色光通过单一均匀、非散射的吸光物质溶液时,溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。


    式中ε是吸光物质在特定波长和溶剂的情况下的一个特征常数,数值上等于浓度为1mol/L的吸光物质在1cm光程中的吸光度。


    ε是吸光物质吸光能力的量度,ε值越大,方法的灵敏度越高。


    由实验结果计算ε时,常以被测物质的总浓度代替吸光物质的浓度,实际上时表观摩尔吸光系数。


    在多组分体系中,如果各种吸光物质之间没有相互作用,体系的总吸光度等于各组分吸光度之和,即吸光度具有加和性。


    透光度T是透射光强度I与入射光强度I0之比,即:


    T=I/I0


    因此:A=lg(1/T)

标签: 分光光度计

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