第三节 基本原理
一,Lamber-Beer定律
二、吸光系数和吸收光谱
三, 偏离 Beer定律的因素
四、透光率的测量误差
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
假设一束平行单色光通过一个吸光物体
CAB e e r
lAL a m b e r
?
?
定律：
定律：
n
l
S
I
I
吸光质点数为
厚度为
物体截面为
透过光强为
入射光强为
0
续前
? 取物体中一极薄层
x
x
dI
S
dnk
S
dS
dnkdS
dn
I
透过薄层减弱的光强为
几率光子通过薄层被吸收的
不让光子通过的面积为
薄层的吸光质点数为
设入射光强为
?
?
??
S
dnk
I
dI
x
x ???? ??
??? nI
I x
x
S
dSk
I
dI
00
S
nE
I
I
S
nk
I
I ???????
00
lgln
ClSnCVnlVS ?????? 和由
续前
? 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
lCEIIB e e rL a m b e r ??????
0
lg定律表达式
lCETA
I
I
T
?????
?
lg
0
吸光度
透光率
lECAT ??? ?? 1010或
：吸光系数E
????? cba AAAA 总
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, λ）
当组分性质, 温度和溶剂一定, E=f（ λ）
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
lC
AE
??
续前
2,吸光系数两种表示法：
1） 摩尔吸光系数 ε：
在一定 λ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,
在一定 λ下, C=1g/100ml,L=1cm时的吸光度
3） 两者关系
3．吸收光谱（吸收曲线）,λ~A
%1
110 cmE
M ???
最大吸收
最小吸收 特征值 →定性依据
肩峰
末端吸收
续前 4,吸光度测量的条件选择：
1） 测量波长的选择：
2） 吸光度读数范围的选择：
3） 参比溶液 (空白溶液 )的选择：
下测定须在
较小的左右
测定灵敏度高
m a x
m a x
m a xm a x
?
?
?
?
?
?
??
?
lC
A
E
A
A
选 A=0.2~0.7
样
参
调节光路
光学性质和厚度相同
样品池样品溶液
，参比池空白溶液
样品池参比池
配制样品的溶剂空白溶液
A
TA
??? ???
????? ???
?????? ??
?
%1000
? 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
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
lCEA ????
（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
续前
21
0201
21
II
II
和为对应的透过光光强分别
和入射光光强分别为
的光组成和设入射光由波长为 ??
lECIIlCE
I
ITA ???????????? 10lglg
0
0
?
0201
0201
0201
0201
0201
21
12
1
21
10
10
1010
II
II
II
II
II
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T
lCEE
lCE
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0201
0201
1
1210
lglg IIIIlCETA
lCEE
?
???????? ?? ）（
续前
? 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（ Δλ↓,单色性 ↑ ）
? 选 λ max作为测定波长（ ΔE↓, S↑ 且成线性）
偏离线性关系越严重与）（
定律不成线性关系，偏离与
成线性关系
CAEE
Be e rCAEE
lCEAEE
???
??
????
12
21
121
续前
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
（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
四、透光率的测量误差 —— ΔT
? 影响测定结果的相对误差两个因素,T和 ΔT
? ΔT影响因素：仪器噪音
1）暗噪音
2）讯号噪音
TlElE
AClCETA
lg
1lg
???????????
TT
T
C
C
lg
4 3 4.0
?
???浓度的相对误差
续前
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
0)lg( )lg434.0(434.0)lg434.0( 2 ?? ???? ? TT TTTT TdTd
对应最小的测量误差
，
?
???? %80.364 3 4.0lg TT
%5.0
%1~%2.0
??
??
T
T
今假设
大多数分光光度计的
适宜测量范围
7.0~2.0
%20~%65
：
：
A
T 测定结果相对误差较小?
续前
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 紫外分光光度计
1．光源：
2,单色器,包括狭缝, 准直镜, 色散元件
棱镜 —— 对不同波长的光折射率不同
色散元件 分出光波长不等距
光栅 —— 衍射和干涉
分出光波长等距
钨灯或卤钨灯 —— 可见光源 350~1000nm
氢灯或氘灯 —— 紫外光源 200~360nm
续前
3,吸收池：
玻璃 —— 能吸收 UV光, 仅适用于可见光区
石英 —— 不能吸收紫外光, 适用于紫外和可见光区
? 要求：匹配性 （ 对光的吸收和反射应一致 ）
4,检测器,将光信号转变为电信号的装置
5．记录装置：讯号处理和显示系统
光电池
光电管
光电倍增管
二极管阵列检测器
类型：
1,单光束分光光度计：
? 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
续前 2．双光束分光光度计：
? 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
续前 3．双波长分光光度计
? 特点：
? 利用吸光度差值定量
? 消除干扰和吸收池不匹配引起的误差
一,Lamber-Beer定律
二、吸光系数和吸收光谱
三, 偏离 Beer定律的因素
四、透光率的测量误差
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
假设一束平行单色光通过一个吸光物体
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定律：
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吸光质点数为
厚度为
物体截面为
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? 取物体中一极薄层
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透过薄层减弱的光强为
几率光子通过薄层被吸收的
不让光子通过的面积为
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续前
? 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
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透光率
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：吸光系数E
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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, λ）
当组分性质, 温度和溶剂一定, E=f（ λ）
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
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2,吸光系数两种表示法：
1） 摩尔吸光系数 ε：
在一定 λ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,
在一定 λ下, C=1g/100ml,L=1cm时的吸光度
3） 两者关系
3．吸收光谱（吸收曲线）,λ~A
%1
110 cmE
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最大吸收
最小吸收 特征值 →定性依据
肩峰
末端吸收
续前 4,吸光度测量的条件选择：
1） 测量波长的选择：
2） 吸光度读数范围的选择：
3） 参比溶液 (空白溶液 )的选择：
下测定须在
较小的左右
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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
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（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
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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
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续前
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
（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
四、透光率的测量误差 —— ΔT
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2）讯号噪音
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2）讯号噪音 —— 与光讯号有关
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一直可延至较高吸光度区，
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第四节 紫外分光光度计
1．光源：
2,单色器,包括狭缝, 准直镜, 色散元件
棱镜 —— 对不同波长的光折射率不同
色散元件 分出光波长不等距
光栅 —— 衍射和干涉
分出光波长等距
钨灯或卤钨灯 —— 可见光源 350~1000nm
氢灯或氘灯 —— 紫外光源 200~360nm
续前
3,吸收池：
玻璃 —— 能吸收 UV光, 仅适用于可见光区
石英 —— 不能吸收紫外光, 适用于紫外和可见光区
? 要求：匹配性 （ 对光的吸收和反射应一致 ）
4,检测器,将光信号转变为电信号的装置
5．记录装置：讯号处理和显示系统
光电池
光电管
光电倍增管
二极管阵列检测器
类型：
1,单光束分光光度计：
? 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
续前 2．双光束分光光度计：
? 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
续前 3．双波长分光光度计
? 特点：
? 利用吸光度差值定量
? 消除干扰和吸收池不匹配引起的误差
