1
第十六章
吸 光 光 度 法
2
16.1 吸光光度法的基本原理
? 特点 (p293)
–灵敏度高,测定下限可达 10－ 5～ 10－ 6mol/L,
10-4%～ 10-5%
–准确度 能够满足微量组分的测定要求：
相对误差 2～ 5％ （ 1～ 2％）
–操作 简便快速
–应用广泛
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有
选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
3
化学分析,常量组分 (>1%),Er 0.1%～ 0.2%
依据化学反应,使用玻璃仪器
化学分析与仪器分析方法比较
仪器分析,微量组分 (<1%),Er 1%～ 5%
依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器
例, 含 Fe约 0.05%的样品,称 0.2g,则 m(Fe)≈0.1mg
重量法 m(Fe2O3)≈0.14mg,称不准
容量法 V(K2Cr2O7)≈0.02mL,测不准
光度法 结果 0.048%～ 0.052%,满足要求
准确度高
灵敏度高
4
1.光的基本性质 电磁波的波粒二象性
c－真空中光速 2.99792458× 108m/s
~3.0 × 108m/s
λ－波长，单位,m,cm,mm,?m,nm,?
1?m=10-6m,1nm=10-9m,1?=10-10m
ν－频率，单位：赫芝（周） Hz 次 /秒
n－折射率，真空中为 1
???==
c
V
n
光的传播速度,
波动性
5
磁场向量
电场向量
传播方向
Y
Z X
与物质作用
6
微粒性
h－普朗克 (Planck)常数 6.626× 10-34J·s
?－ 频率
E－光量子具有的能量
单位,J(焦耳 ),eV(电子伏特 )
光量子，具有能量 。
Eh ???
7
波粒二象性
结论,一定波长的光具有一定的能量，波长越
长 (频率越低 )，光量子的能量越低。
单色光,具有相同能量 (相同波长 )的光。
混合光,具有不同能量 (不同波长 )的光复合在
一起。
?
?
==cE h h
n
真空中,
?
?
c
Eh
8
光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外 远红外
（真空紫外）
10nm~200nm 200nm
~380nm
380nm
~ 780nm
780 nm
~ 2.5 ?m
2.5 ?m
~ 50 ?m
50 ?m
~300 ?m
9
3,溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
?/nm 颜色 互补光
400-450 紫 黄绿
450-480 蓝 黄
480-490 绿蓝 橙
490-500 蓝绿 红
500-560 绿 红紫
560-580 黄绿 紫
580-610 黄 蓝
610-650 橙 绿蓝
650-760 红 蓝绿
不同颜色的可见光波长及其互补光
10
300 400 500 600 700 ?/nm350
525 545
Cr2O72- MnO4
-
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Ab
so
rb
an
ce
Cr2O72-,MnO4-的吸收光谱
350
11
苯 和 甲苯 在环己烷中的吸收光谱
苯
(254nm)
甲苯
(262nm)
A
?230 250 270
12
4,光吸收基本定律, Lambert-Beer定律
A=lg(I0/It)=kbc
It
I0
b dx
I I-dI
s
朗伯定律 (1760)
A=lg(I0/It)=k1b
比尔定律 (1852)
A=lg(I0/It)=k2c
吸光度 介质厚
度 (cm)
13
T－透光率（透射比）
（ Transmittance）
0
t
I
T=
I
= 1 0 = 1 0T - k b c - A
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc
14
吸光度 A、透射比 T与浓度 c的关系
A T
c
= 1 0 -k b cT
A=kbc
15
K 吸光系数 Absorptivity
a的单位, L·g-1·cm-1
当 c的单位用 g·L-1表示时，用 a表示，
A＝ abc
?的单位, L·mol-1·cm-1
当 c的单位用 mol·L-1表示时，用 ?表示,
?－摩尔吸光系数 Molar Absorptivity
A＝ ?bc
1%1cmE
1%1cmE1%1cmE
当 c的单位用 g·100mL-1表示时，用 表示，
A＝ bc,叫做比消光系数
16
吸光度与光程的关系 A = ?bc
光源
检测器
0.00
吸光度
检测器
b
样品
光源
0.22
吸光度
光源
检测器
0.44
吸光度
b
样品
b
样品
17
吸光度与浓度的关系 A = ?bc
吸光度
0.00
光源
检测器
吸光度
0.22
光源
检测器
b
吸光度
0.42
光源
检测器
b
18
?(nm)
亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱
a,6.36× 10-6 mol/L
b,1.27× 10-4 mol/L
c,5.97× 10-4 mol/L
亚甲蓝阳离子
单体 ?max= 660 nm
二聚体 ?max= 610 nm
二聚体的生成破坏
了 A与 c的线性关系
19
0 1 2 3 4 mg/ml
A
*
0.8
0.6
0.4
0.2
0
溶液浓度的测定
A＝ ?bc
工作曲线法
(校准曲线 )
朗伯 -比尔定律的分析应用
20
6,吸光度的加和性与吸光度的测量
A = A1 + A2 + … +An
用参比溶液调 T=100%（ A=0），再测样品溶
液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，
溶剂、试剂对光的吸收等 。
21
16.2比色法
通过滤光片得一窄范围的光 (几十 nm)
光电比色计结构示意图
灵敏度和准
确度较差
22
16-4 吸光光度法的误差
1,单色光 (见 p312证明 )
应选用 ?max处或肩峰处测定
2,吸光质点形式不变
离解、络合、缔合会破坏线性关系
应控制条件 (酸度、浓度、介质等 )
3,稀溶液
浓度增大，分子之间作用增强
23
3,吸光光度法和分光光度计
光源 单色器 吸收池 检测系统
稳压电源 分光光度法的基本部件
通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光,
波长可调,故选择性好,准确度高,
24
722型分光光度计结构方框图
,基础分析化学实验, p93
光
源
吸收池 检测系统
分光
系统
25
16.3 分光光度法
16.2.1 光度分析的几种方法
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
观察方向1.目视比色法
c4c3c2c1
c1 c2 c3 c4
26
分光光度计的主要部件
光源,发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。
可见光区,钨灯，碘钨灯 (320～ 2500nm)
紫外区,氢灯，氘灯 (180～ 375nm)
单色器,将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜,玻璃 350～ 3200nm,石英 185～ 4000nm
光栅,波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便
27
吸收池, (比色皿 )用于盛待测及参比溶液。
可见光区：光学玻璃池
紫外区：石英池
检测器,利用光电效应，将光能转换成
电流讯号。
光电池，光电管，光电倍增管
指示器,
低档仪器：刻度显示（ p307，图 8.12)
中高档仪器：数字显示，自动扫描记录
28
棱镜,依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
单色器
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
白光
λ 1
λ 2
800
600
500
400
29
光栅,在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的 等宽度
等间距 条痕 (600,1200,2400条 /mm )。
M1
M2
出
射
狭
缝
光屏
透
镜
平面透
射光栅
光栅衍射示意图
原理,
利用光通过光栅时
发生衍射和干涉现象而
分光,
30
检测器
Se
Au,Ag
半导体
h?
硒光电池
Ag,Au
31
光电管
红敏管 625-1000 nm
蓝敏管 200-625 nm
Ni环（片）
碱金属
光敏阴极h?
32
光电倍增管
待扫描
160-700 nm
1个光电子可产生 106～ 107个电子
33
16.4.2 分光光度计的类型
34
多通道仪器 （ Multichannel Instruments）
光电二极管阵列 (通常具有 316个硅二极管 )
photodiode arrays (PDAs)
同时测量 200～ 820nm范围内的整个光谱,比单个
检测器快 316倍,信噪比增加 316 1/2 倍,
其他类型分光光度计
将光度计放入样品中,原位测量, 对环境和
过程监测非常重要,
纤维光度计
35
镀铝反射镜
纤维光度计示意图
36
纤维光度计
第十六章
吸 光 光 度 法
2
16.1 吸光光度法的基本原理
? 特点 (p293)
–灵敏度高,测定下限可达 10－ 5～ 10－ 6mol/L,
10-4%～ 10-5%
–准确度 能够满足微量组分的测定要求：
相对误差 2～ 5％ （ 1～ 2％）
–操作 简便快速
–应用广泛
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有
选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
3
化学分析,常量组分 (>1%),Er 0.1%～ 0.2%
依据化学反应,使用玻璃仪器
化学分析与仪器分析方法比较
仪器分析,微量组分 (<1%),Er 1%～ 5%
依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器
例, 含 Fe约 0.05%的样品,称 0.2g,则 m(Fe)≈0.1mg
重量法 m(Fe2O3)≈0.14mg,称不准
容量法 V(K2Cr2O7)≈0.02mL,测不准
光度法 结果 0.048%～ 0.052%,满足要求
准确度高
灵敏度高
4
1.光的基本性质 电磁波的波粒二象性
c－真空中光速 2.99792458× 108m/s
~3.0 × 108m/s
λ－波长，单位,m,cm,mm,?m,nm,?
1?m=10-6m,1nm=10-9m,1?=10-10m
ν－频率，单位：赫芝（周） Hz 次 /秒
n－折射率，真空中为 1
???==
c
V
n
光的传播速度,
波动性
5
磁场向量
电场向量
传播方向
Y
Z X
与物质作用
6
微粒性
h－普朗克 (Planck)常数 6.626× 10-34J·s
?－ 频率
E－光量子具有的能量
单位,J(焦耳 ),eV(电子伏特 )
光量子，具有能量 。
Eh ???
7
波粒二象性
结论,一定波长的光具有一定的能量，波长越
长 (频率越低 )，光量子的能量越低。
单色光,具有相同能量 (相同波长 )的光。
混合光,具有不同能量 (不同波长 )的光复合在
一起。
?
?
==cE h h
n
真空中,
?
?
c
Eh
8
光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外 远红外
（真空紫外）
10nm~200nm 200nm
~380nm
380nm
~ 780nm
780 nm
~ 2.5 ?m
2.5 ?m
~ 50 ?m
50 ?m
~300 ?m
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3,溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱
?/nm 颜色 互补光
400-450 紫 黄绿
450-480 蓝 黄
480-490 绿蓝 橙
490-500 蓝绿 红
500-560 绿 红紫
560-580 黄绿 紫
580-610 黄 蓝
610-650 橙 绿蓝
650-760 红 蓝绿
不同颜色的可见光波长及其互补光
10
300 400 500 600 700 ?/nm350
525 545
Cr2O72- MnO4
-
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Ab
so
rb
an
ce
Cr2O72-,MnO4-的吸收光谱
350
11
苯 和 甲苯 在环己烷中的吸收光谱
苯
(254nm)
甲苯
(262nm)
A
?230 250 270
12
4,光吸收基本定律, Lambert-Beer定律
A=lg(I0/It)=kbc
It
I0
b dx
I I-dI
s
朗伯定律 (1760)
A=lg(I0/It)=k1b
比尔定律 (1852)
A=lg(I0/It)=k2c
吸光度 介质厚
度 (cm)
13
T－透光率（透射比）
（ Transmittance）
0
t
I
T=
I
= 1 0 = 1 0T - k b c - A
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc
14
吸光度 A、透射比 T与浓度 c的关系
A T
c
= 1 0 -k b cT
A=kbc
15
K 吸光系数 Absorptivity
a的单位, L·g-1·cm-1
当 c的单位用 g·L-1表示时，用 a表示，
A＝ abc
?的单位, L·mol-1·cm-1
当 c的单位用 mol·L-1表示时，用 ?表示,
?－摩尔吸光系数 Molar Absorptivity
A＝ ?bc
1%1cmE
1%1cmE1%1cmE
当 c的单位用 g·100mL-1表示时，用 表示，
A＝ bc,叫做比消光系数
16
吸光度与光程的关系 A = ?bc
光源
检测器
0.00
吸光度
检测器
b
样品
光源
0.22
吸光度
光源
检测器
0.44
吸光度
b
样品
b
样品
17
吸光度与浓度的关系 A = ?bc
吸光度
0.00
光源
检测器
吸光度
0.22
光源
检测器
b
吸光度
0.42
光源
检测器
b
18
?(nm)
亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱
a,6.36× 10-6 mol/L
b,1.27× 10-4 mol/L
c,5.97× 10-4 mol/L
亚甲蓝阳离子
单体 ?max= 660 nm
二聚体 ?max= 610 nm
二聚体的生成破坏
了 A与 c的线性关系
19
0 1 2 3 4 mg/ml
A
*
0.8
0.6
0.4
0.2
0
溶液浓度的测定
A＝ ?bc
工作曲线法
(校准曲线 )
朗伯 -比尔定律的分析应用
20
6,吸光度的加和性与吸光度的测量
A = A1 + A2 + … +An
用参比溶液调 T=100%（ A=0），再测样品溶
液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，
溶剂、试剂对光的吸收等 。
21
16.2比色法
通过滤光片得一窄范围的光 (几十 nm)
光电比色计结构示意图
灵敏度和准
确度较差
22
16-4 吸光光度法的误差
1,单色光 (见 p312证明 )
应选用 ?max处或肩峰处测定
2,吸光质点形式不变
离解、络合、缔合会破坏线性关系
应控制条件 (酸度、浓度、介质等 )
3,稀溶液
浓度增大，分子之间作用增强
23
3,吸光光度法和分光光度计
光源 单色器 吸收池 检测系统
稳压电源 分光光度法的基本部件
通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光,
波长可调,故选择性好,准确度高,
24
722型分光光度计结构方框图
,基础分析化学实验, p93
光
源
吸收池 检测系统
分光
系统
25
16.3 分光光度法
16.2.1 光度分析的几种方法
方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。
观察方向1.目视比色法
c4c3c2c1
c1 c2 c3 c4
26
分光光度计的主要部件
光源,发出所需波长范围内的连续光谱，有足够
的光强度,稳定。
可见光区,钨灯，碘钨灯 (320～ 2500nm)
紫外区,氢灯，氘灯 (180～ 375nm)
单色器,将光源发出的连续光谱分解为单色光的
装置。
棱镜,玻璃 350～ 3200nm,石英 185～ 4000nm
光栅,波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便
27
吸收池, (比色皿 )用于盛待测及参比溶液。
可见光区：光学玻璃池
紫外区：石英池
检测器,利用光电效应，将光能转换成
电流讯号。
光电池，光电管，光电倍增管
指示器,
低档仪器：刻度显示（ p307，图 8.12)
中高档仪器：数字显示，自动扫描记录
28
棱镜,依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
单色器
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
白光
λ 1
λ 2
800
600
500
400
29
光栅,在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的 等宽度
等间距 条痕 (600,1200,2400条 /mm )。
M1
M2
出
射
狭
缝
光屏
透
镜
平面透
射光栅
光栅衍射示意图
原理,
利用光通过光栅时
发生衍射和干涉现象而
分光,
30
检测器
Se
Au,Ag
半导体
h?
硒光电池
Ag,Au
31
光电管
红敏管 625-1000 nm
蓝敏管 200-625 nm
Ni环（片）
碱金属
光敏阴极h?
32
光电倍增管
待扫描
160-700 nm
1个光电子可产生 106～ 107个电子
33
16.4.2 分光光度计的类型
34
多通道仪器 （ Multichannel Instruments）
光电二极管阵列 (通常具有 316个硅二极管 )
photodiode arrays (PDAs)
同时测量 200～ 820nm范围内的整个光谱,比单个
检测器快 316倍,信噪比增加 316 1/2 倍,
其他类型分光光度计
将光度计放入样品中,原位测量, 对环境和
过程监测非常重要,
纤维光度计
35
镀铝反射镜
纤维光度计示意图
36
纤维光度计
