2025年测光仪实验考试题及答案

2025年测光仪实验考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于测光仪核心工作原理的描述，正确的是（）A.基于热电效应将光信号转换为电信号B.利用光电效应实现光强与电信号的线性转换C.通过热释电效应测量光的热量变化D.依赖压电效应感知光压变化2.实验室常用的硅光电池型测光仪，其有效响应光谱范围约为（）A.200400nm（紫外区）B.4001100nm（可见光近红外区）C.11002500nm（中红外区）D.2500nm以上（远红外区）3.测量溶液吸光度时，若比色皿外壁残留指纹，会导致测量结果（）A.偏高（吸光度增大）B.偏低（吸光度减小）C.无影响（光路仅通过内部溶液）D.随机波动（取决于指纹位置）4.校准测光仪时，使用的标准光源通常选用（）A.氖灯（线光谱）B.汞灯（线光谱）C.卤钨灯（连续光谱，色温2856K）D.钠灯（单色光，589nm）5.为避免环境光干扰，测光仪测量时需关闭实验室强光灯。若环境光为500nm的绿光，最有效的屏蔽方法是（）A.在探测器前加装红外滤光片（截止400700nm）B.采用遮光罩完全封闭测量腔C.增大仪器积分时间至10sD.调整探测器增益至最高档6.光电倍增管（PMT）型测光仪中，增益调节主要通过改变（）实现A.阴极材料B.打拿极电压C.阳极负载电阻D.入射光波长7.测量某溶液吸光度时，若光源强度突然下降10%（未触发自动增益补偿），则显示的吸光度值会（）A.增加约10%（A=lg(I₀/I)，I₀减小导致A增大）B.减小约10%（I₀减小导致I同步减小，A基本不变）C.无变化（吸光度仅与溶液特性有关）D.随机波动（取决于仪器噪声）8.以下关于暗电流的描述，错误的是（）A.暗电流是无入射光时探测器的输出电流B.硅光电池的暗电流主要由PN结反向漏电流引起C.光电倍增管的暗电流与热电子发射无关D.测量前需先测暗电流并扣除9.用朗伯比尔定律（A=εcl）定量分析时，若溶液浓度过高（>0.01mol/L），可能导致（）A.吸光度与浓度仍保持严格线性关系B.分子间相互作用增强，偏离线性C.光散射显著，吸光度测量值偏低D.探测器饱和，无法读取数据10.校准测光仪的“调零”步骤，本质是（）A.消除环境光的影响B.使探测器输出为0（无入射光时）C.校正光源强度波动D.匹配不同比色皿的透射率差异二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.影响测光仪测量精度的主要因素包括（）A.光源稳定性B.探测器线性响应范围C.比色皿光程一致性D.实验室温度波动2.以下属于测光仪探测器类型的有（）A.电荷耦合器件（CCD）B.热电偶C.光电二极管D.热释电探测器3.测量固体表面反射率时，正确的操作包括（）A.样品表面需清洁无划痕B.入射光与样品表面夹角固定为45°C.先测量标准白板（反射率已知）的信号D.增大光源强度以提高信噪比4.若测光仪显示“信号溢出”，可能的原因是（）A.入射光强超过探测器饱和阈值B.积分时间设置过长C.样品吸光度极高（如A>3）D.探测器增益设置过低5.关于测光仪的维护，正确的做法是（）A.长期不用时，保持探测器处于通电状态（防止受潮）B.定期用无水乙醇擦拭比色皿透光面C.避免强光直接照射未通电的探测器D.更换光源后需重新校准整机三、填空题（每空2分，共20分）1.朗伯比尔定律的数学表达式为______，其中c的单位通常为______。2.光电倍增管的核心结构包括光阴极、______和阳极，其增益可达______数量级。3.测光仪的“动态范围”指______与______的比值。4.测量液体样品时，比色皿的光程通常为______cm（常见规格），使用前需用______润洗3次以避免污染。5.校准测光仪时，需先让仪器预热______分钟（常见要求），确保各部件温度稳定；若使用标准中性滤光片（透射率T=10%），则理论吸光度应为______。四、简答题（每题8分，共32分）1.简述测光仪中“单色器”的作用及常见类型。2.说明暗电流对测量结果的影响，并列举2种减小暗电流的方法。3.用朗伯比尔定律定量分析时，为何要求使用“单色光”？若入射光为较宽的光谱带（如半高宽50nm），会对结果产生何种影响？4.某实验室使用测光仪测量同一溶液的吸光度，多次测量结果差异较大（RSD>5%），请分析可能的原因（至少4条）。五、实验操作与数据分析题（共23分）实验背景：某小组用紫外可见分光光度计（属于测光仪的一种）测量不同浓度的亚甲基蓝溶液吸光度，以绘制标准曲线并测定未知样品浓度。实验参数：光源为氘灯（紫外）+卤钨灯（可见），单色器为光栅（200800nm），探测器为硅光电池，比色皿光程1cm，测量波长664nm（亚甲基蓝最大吸收波长）。实验数据：|浓度c（μmol/L）|0（空白）|1.0|2.0|3.0|4.0|未知样品||||||||||吸光度A|0.002|0.098|0.201|0.299|0.405|0.253|问题：1.实验前需完成哪些关键校准步骤？（4分）2.计算空白样品的校正吸光度（扣除暗电流后），并说明为何空白样品的吸光度不为0。（5分）3.根据标准溶液数据绘制校准曲线（需列出计算过程），并求出其线性回归方程（y=ax+b）。（7分）4.计算未知样品的浓度（保留2位小数），并分析实验中可能的误差来源（至少3条）。（7分）参考答案一、单项选择题1.B2.B3.A4.C5.B6.B7.A8.C9.B10.A二、多项选择题1.ABCD2.AC3.AC4.AB5.BCD三、填空题1.A=εcl；mol/L（或mol·L⁻¹）2.打拿极（倍增极）；10⁵~10⁸3.最大可测光强；最小可测光强（或饱和信号；噪声水平）4.1；待测溶液5.20~30；1.0（A=lgT=lg0.1=1.0）四、简答题1.作用：将复合光分解为单色光，并选择特定波长的光入射到样品。常见类型：棱镜（利用光的色散，色散率随波长变化）；光栅（利用光的衍射和干涉，色散率均匀，分辨率高）；滤光片（吸收或反射特定波长，单色性较差，成本低）。2.影响：暗电流会叠加到测量信号中，导致实际信号被高估（如吸光度测量值偏大），尤其在弱光测量时误差显著。减小方法：降低探测器温度（如制冷型光电二极管）；电路补偿（测量暗电流后从总信号中扣除）；缩短积分时间（减少热电子积累）。3.原因：朗伯比尔定律假设入射光为单色光，此时摩尔吸光系数ε为常数，A与c严格线性相关。宽光谱影响：若入射光包含多个波长，不同波长的ε不同，导致A与c的线性关系偏离（尤其当样品在该光谱带内有多个吸收峰时），测量结果误差增大。4.可能原因：比色皿透光面污染（指纹、液体残留）；光源不稳定（电压波动导致光强变化）；样品浓度不均匀（未充分摇匀）；环境光干扰（如实验室灯光未关闭）；探测器老化（响应度下降，噪声增大）；波长校准偏差（实际测量波长偏离最大吸收峰）。五、实验操作与数据分析题1.关键校准步骤：仪器预热（2030分钟，稳定光源和电子元件）；波长校准（用汞灯或钬玻璃标准样品验证664nm波长准确性）；暗电流校正（关闭光源，测量暗电流并存储扣除）；空白校正（用纯溶剂（如水）作为空白，调节仪器使A=0）。2.校正吸光度：空白样品的原始吸光度为0.002，通常仪器已自动扣除暗电流，因此校正后A≈0.002（若暗电流为0.001，则实际样品信号为0.0020.001=0.001，但题目未提供暗电流具体值，默认原始数据已扣除）。空白吸光度不为0的原因：溶剂中可能含微量杂质、比色皿自身有透射率损失（非100%透光）、仪器噪声（如电路干扰）。3.校准曲线绘制：以浓度c为x轴，吸光度A为y轴，计算线性回归方程：均值：x̄=(1+2+3+4)/4=2.5μmol/L；ȳ=(0.098+0.201+0.299+0.405)/4≈0.2508斜率a=Σ[(xix̄)(yiȳ)]/Σ[(xix̄)²]计算分子：(12.5)(0.0980.2508)+(22.5)(0.2010.2508)+(32.5)(0.2990.2508)+(42.5)(0.4050.2508)=(1.5)(0.1528)+(0.5)(0.0498)+(0.5)(0.0482)+(1.5)(0.1542)=0.2292+0.0249+0.0241+0.2313=0.5095分母：(12.5)²+(22.5)²+(32.5)²+(42.5)²=2.25+0.25+0.25+2.25=5故a=0.5095/5≈0.1019L·μmol⁻¹·cm⁻¹（因光程l=1cm，可简化为0.1019L·μmol⁻¹）截距b=ȳa·x̄=0.25080.1019×2.5≈0.25080.2548≈0.004（接近0，符合空白校正）线性回归方程：A=0.102c0.004（保留3位有效数字）4.未知样品浓度计算：代入A=0.