紫外可见光谱基本原理

2020 4 14 1 一 Lamber Beer定律 吸收光谱法基本定律 描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系 布格 Bouguer 和朗伯 Lambert 先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系 1852年比尔 Beer 又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系 2020 4 14 2 假设一束平行单色光通过一个吸光物体 2020 4 14 3 取物体中一极薄的薄层 2020 4 14 4 讨论 1 Lamber Beer定律的适用条件 前提 入射光为单色光溶液是稀溶液2 该定律适用于固体 液体和气体样品3 在同一波长下 各组分吸光度具有加和性应用 多组分测定 2020 4 14 5 二 吸光系数和吸收光谱 1 吸光系数的物理意义 单位浓度 单位厚度的吸光度 讨论 1 E f 组分性质 温度 溶剂 当组分性质 温度和溶剂一定 E f 2 不同物质在同一波长下E可能不同 选择性吸收 同一物质在不同波长下E一定不同3 E 物质对光吸收能力 定量测定灵敏度 定性 定量依据 2020 4 14 6 2 吸光系数两种表示法 1 摩尔吸光系数 结构分析 在一定 下 C 1mol L L 1cm时的吸光度2 百分含量吸光系数 比吸光系数 定量分析 在一定 下 C 1g 100ml L 1cm时的吸光度3 两者关系 2020 4 14 7 3 吸收光谱 吸收曲线 A 吸收光谱 又称吸收曲线 是以波长 为横坐标 吸光度 A 为纵坐标所描绘的图形 特征 峰曲线上比左右相邻处都高的一处 max吸收程度最大所对应的 曲线最大峰处的 谷曲线上比左右相邻处都低的一处 min最低谷所对应的 肩峰 sh介于峰与谷之间 形状像肩的弱吸收峰 末端吸收在吸收光谱短波长端所呈现的强吸收而不呈峰形的部分 2020 4 14 8 4 吸光度测量的条件选择 1 测量波长的选择 2020 4 14 9 2 吸光度读数范围的选择 3 参比溶液 空白溶液 的选择 选A 0 2 0 7 注 采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收 光的散射和界面反射等因素对透光率的干扰 2020 4 14 10 三 偏离Beer定律的因素 依据Beer定律 A与C关系应为经过原点的直线偏离Beer定律的主要因素表现为以下两个方面 一 光学因素 二 化学因素 2020 4 14 11 一 光学因素 1 非单色光的影响 Beer定律应用的重要前提 入射光为单色光 照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光其波长宽度由入射狭缝的宽度和棱镜或光栅的分辨率决定为了保证透过光对检测器的响应 必须保证一定的狭缝宽度这就使分离出来的光具一定的谱带宽度 2020 4 14 12 2020 4 14 13 讨论 入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状 结论 选择较纯单色光 单色性 选 max作为测定波长 E S 且成线性 2020 4 14 14 2 杂散光的影响 杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围内 与所选波长相距较远杂散光来源 仪器本身缺陷 光学元件污染造成杂散光可使吸收光谱变形 吸光度变值 3 反射光和散色光的影响 反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光直接对T产生影响散射和反射使T A 吸收光谱变形注 一般可用空白对比校正消除4 非平行光的影响 使光程 A 吸收光谱变形 2020 4 14 15 二 化学因素 Beer定律适用的另一个前提 稀溶液浓度过高会使C与A关系偏离定律 2020 4 14 16 四 透光率的测量误差 T 影响测定结果的相对误差两个因素 T和 T T影响因素 仪器噪音1 暗噪音2 讯号噪音 2020 4 14 17 1 暗噪音 与检测器和放大电路不确切性有关与光讯号无关 2020 4 14 18 2 讯号噪音 与光讯号有关 表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区 对测定有利 第四节紫外 可见分光光度计 一 基本组成 二 分光光度计的类型 2020 4 14 20 仪器 可见分光光度计 2020 4 14 21 仪器 紫外 可见分光光度计 2020 4 14 22 一 基本组成 光源 单色器 样品室 检测器 显示 1 光源在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱 具有足够的辐射强度 较好的稳定性 较长的使用寿命 可见光区 钨灯作为光源 其辐射波长范围在320 2500nm 紫外区 氢 氘灯 发射185 400nm的连续光谱 2020 4 14 23 2 单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统 入射狭缝 光源的光由此进入单色器 准光装置 透镜或返射镜使入射光成为平行光束 色散元件 将复合光分解成单色光 棱镜或光栅 聚焦装置 透镜或凹面反射镜 将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝 出射狭缝 2020 4 14 24 3 样品室 样品室放置各种类型的吸收池 比色皿 和相应的池架附件 吸收池主要有石英池和玻璃池两种 在紫外区须采用石英池 可见区一般用玻璃池 4 检测器利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号 常用的有光电池 光电管或光电倍增管 5 结果显示记录系统检流计 数字显示 微机进行仪器自动控制和结果处理 2020 4 14 25 二 分光光度计的类型 1 单光束简单 价廉 适于在给定波长处测量吸光度或透光度 一般不能作全波段光谱扫描 要求光源和检测器具有很高的稳定性 特点 使用时来回拉动吸收池 移动误差对光源要求高比色池配对 2020 4 14 26 2 双光束自动记录 快速全波段扫描 可消除光源不稳定 检测器灵敏度变化等因素的影响 特别适合于结构分析 仪器复杂 价格较高 特点 不用拉动吸收池 可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱 2020