第十一章分子能级分布示意图分子吸收光谱法
１
２?３
４
０
能量 电子基态
E0
电子激发态
E1
J0
J1
J2
J3J4
紫外 -可见分光光度法光源,紫外光（?,200~400nm）、可见光
（ 400~760nm）。
能级跃迁,分子外层价电子能级跃迁，伴随分子振、转能级跃迁，又称电子光谱。
用途,某些类型有机物分子的定性、结构和定量分析，无机离子的定量。
特点,灵敏度较高（测 10-7－ 10-４ g/ml）、
准确度较高、操作简便。
吸收光谱
Absorption Spectra
max
min?min?sh
A
max
定性分析与定量分析的基础定性分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收
A
B
A
)(max A? )(max B?
在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。
A
C
增大透光率和 吸光度
（ Absorbance and transmittance）
0I
I
T?
T 取值为 0.0 % ~ 100.0 %
入射光 I0 透射光 I
TA lg A 取值为 ∞ ~ 0
朗伯 -比尔定律
E C lA? E C lAT 1010或讨论：
1.该定律适用于紫外光、可见光和红外光，
但要求入射光为单色光；对于溶液、气体和均匀固体均适用。
2.吸光度具有加和性。
3.吸光系数：物质特征常数之一，是定性鉴别的重要依据。定量分析中，其值越大，测定的灵敏度越高。
E：吸光系数 入射光波长物质的性质
C,mol / L E 摩尔吸光系数
C,g / 100 mL K? 百分 吸光系数比吸光系数
%11cmE
%1
110 cmE
M相互关系比尔定律的偏离
A
C
偏离比尔定律的因素
（一）化学因素浓度,C>0.01 mol/L引起偏离其他因素：如酸度
（二）光学因素
1.非单色光的影响,E1与 E2相差越大，引起的偏离越大。
减免：选用较纯的单色光选?max的光作为入射光。
A
max
结论：一般选择
max的光作为入射光，测量灵敏度高，且对比尔定律的偏离小。
入射光选择示意图
2.杂散光
3.反射光和散射光
4.非平行光
0.575
光源 单色器吸收池检测器 显示
I0
I
参比样品
E C lT
I
IA lglg
0
入射光 I0 透射光 I
请注意与定义比较透光率测量误差
TElEl
AC 1lg1
微分后并除以上式可得,
TT
T
C
C
lg
434.0
C
C?
A0 0.4 1.2 2.0 2.8 3.6
暗噪音讯号噪音减免：当 ± 0.002<ΔT< ± 0.01时，使 0.2<A<0.7
当 ΔT< 0.0001时，使 0.2<A<2.0
光 源 单色器 吸收池检测器讯号处理及显示器
钨灯或卤钨灯,350-1000nm
氢灯或氘灯,150-400nm
稳压、稳流
色散元件：棱镜、光栅
准直镜
狭缝
光电池：硒光、硅光
光电管：紫敏（ 200-625
nm),红敏（ 625-1000nm)
光电倍增管
光电二极管阵列紫外可见分光光度计主要部件
玻璃：用于可见区
石英：用于紫外区测定用的一组吸收池应相互匹配真空光电管 90V DC
直流放大阴极
R
- +
光束
e 阳极丝（ Ni）
抽真空阴极表面可涂渍不同光敏物质：高灵敏 (K,Cs,Sb其中二者 ),红光敏
(Na/K/Cs/Sb,Ag/Cs,625～ 1000nm),紫外光敏 (200～ 625nm),平坦响应
(Ga/As,响应受波长影响小 )。 产生的光电流约为硒光电池的 1/10。
优点,阻抗大,电流易放大；响应快；应用广 。
缺点,有微小暗电流 （ Dark current,40K的放射线激发 ） 。
光电倍增管（ photomultiplier tube,PMT）
石英套光束
1个光子产生 106~107个电子栅极,Grill
阳极屏蔽光电倍增管示意图高灵敏度；响应快；适于弱光测定，甚至对单一光子均可响应。
单光束分光光度计光路示意图双光束分光光度计光路示意图紫外可见分光光度计的光学性能波长范围,可见 400~1000nm
紫外 190~1000nm
波长准确度,仪器显示波长与实际波长值的误差。 ± 5nm~± 0.2nm
一般为 ± 0.5nm
波长重现性,重复使用同一波长，单色光实际波长的变动值。一般小于等于 0.5nm
紫外可见分光光度计的光学性能狭缝或谱带宽,单色光纯度指标之一，低级仪器可达几十纳米，一般 0.1~0.5nm
分辨率,260nm处，中等仪器 <0.5nm，
高级仪器 <0.1nm
杂散光,中等仪器 <0.5%，高级仪器
<0.001%，影响仪器测定浓度上限。
光度准确度,± 1%~± 0.1%
光度噪声：影响仪器测定浓度下限。
分光光度计的校正
1,波长的校正：用氢灯、氘灯、汞灯的发射谱线、
镨钕玻璃、钬玻璃、苯蒸汽的吸收光谱进行校正。
2,吸光度校正：用硫酸铜、硫酸钴铵、铬酸钾的标准溶液进行校正。
3,吸收池的校正：交换空白池与样品池，两次所测吸光度值应小于 1％。
参考文献：李昌厚,紫外可见分光光度计,北京,化学工业出版社,2005
朗伯比尔定律适用范围加和性偏离因素：
化学、光学因素吸收系数：
形式、换算分光光度计基本部件光学性能光路类型仪器校正透光率测定误差小 结
１
２?３
４
０
能量 电子基态
E0
电子激发态
E1
J0
J1
J2
J3J4
紫外 -可见分光光度法光源,紫外光（?,200~400nm）、可见光
（ 400~760nm）。
能级跃迁,分子外层价电子能级跃迁，伴随分子振、转能级跃迁，又称电子光谱。
用途,某些类型有机物分子的定性、结构和定量分析，无机离子的定量。
特点,灵敏度较高（测 10-7－ 10-４ g/ml）、
准确度较高、操作简便。
吸收光谱
Absorption Spectra
max
min?min?sh
A
max
定性分析与定量分析的基础定性分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收
A
B
A
)(max A? )(max B?
在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。
A
C
增大透光率和 吸光度
（ Absorbance and transmittance）
0I
I
T?
T 取值为 0.0 % ~ 100.0 %
入射光 I0 透射光 I
TA lg A 取值为 ∞ ~ 0
朗伯 -比尔定律
E C lA? E C lAT 1010或讨论：
1.该定律适用于紫外光、可见光和红外光，
但要求入射光为单色光；对于溶液、气体和均匀固体均适用。
2.吸光度具有加和性。
3.吸光系数：物质特征常数之一，是定性鉴别的重要依据。定量分析中，其值越大，测定的灵敏度越高。
E：吸光系数 入射光波长物质的性质
C,mol / L E 摩尔吸光系数
C,g / 100 mL K? 百分 吸光系数比吸光系数
%11cmE
%1
110 cmE
M相互关系比尔定律的偏离
A
C
偏离比尔定律的因素
（一）化学因素浓度,C>0.01 mol/L引起偏离其他因素：如酸度
（二）光学因素
1.非单色光的影响,E1与 E2相差越大，引起的偏离越大。
减免：选用较纯的单色光选?max的光作为入射光。
A
max
结论：一般选择
max的光作为入射光，测量灵敏度高，且对比尔定律的偏离小。
入射光选择示意图
2.杂散光
3.反射光和散射光
4.非平行光
0.575
光源 单色器吸收池检测器 显示
I0
I
参比样品
E C lT
I
IA lglg
0
入射光 I0 透射光 I
请注意与定义比较透光率测量误差
TElEl
AC 1lg1
微分后并除以上式可得,
TT
T
C
C
lg
434.0
C
C?
A0 0.4 1.2 2.0 2.8 3.6
暗噪音讯号噪音减免：当 ± 0.002<ΔT< ± 0.01时，使 0.2<A<0.7
当 ΔT< 0.0001时，使 0.2<A<2.0
光 源 单色器 吸收池检测器讯号处理及显示器
钨灯或卤钨灯,350-1000nm
氢灯或氘灯,150-400nm
稳压、稳流
色散元件：棱镜、光栅
准直镜
狭缝
光电池：硒光、硅光
光电管：紫敏（ 200-625
nm),红敏（ 625-1000nm)
光电倍增管
光电二极管阵列紫外可见分光光度计主要部件
玻璃：用于可见区
石英：用于紫外区测定用的一组吸收池应相互匹配真空光电管 90V DC
直流放大阴极
R
- +
光束
e 阳极丝（ Ni）
抽真空阴极表面可涂渍不同光敏物质：高灵敏 (K,Cs,Sb其中二者 ),红光敏
(Na/K/Cs/Sb,Ag/Cs,625～ 1000nm),紫外光敏 (200～ 625nm),平坦响应
(Ga/As,响应受波长影响小 )。 产生的光电流约为硒光电池的 1/10。
优点,阻抗大,电流易放大；响应快；应用广 。
缺点,有微小暗电流 （ Dark current,40K的放射线激发 ） 。
光电倍增管（ photomultiplier tube,PMT）
石英套光束
1个光子产生 106~107个电子栅极,Grill
阳极屏蔽光电倍增管示意图高灵敏度；响应快；适于弱光测定，甚至对单一光子均可响应。
单光束分光光度计光路示意图双光束分光光度计光路示意图紫外可见分光光度计的光学性能波长范围,可见 400~1000nm
紫外 190~1000nm
波长准确度,仪器显示波长与实际波长值的误差。 ± 5nm~± 0.2nm
一般为 ± 0.5nm
波长重现性,重复使用同一波长，单色光实际波长的变动值。一般小于等于 0.5nm
紫外可见分光光度计的光学性能狭缝或谱带宽,单色光纯度指标之一，低级仪器可达几十纳米，一般 0.1~0.5nm
分辨率,260nm处，中等仪器 <0.5nm，
高级仪器 <0.1nm
杂散光,中等仪器 <0.5%，高级仪器
<0.001%，影响仪器测定浓度上限。
光度准确度,± 1%~± 0.1%
光度噪声：影响仪器测定浓度下限。
分光光度计的校正
1,波长的校正：用氢灯、氘灯、汞灯的发射谱线、
镨钕玻璃、钬玻璃、苯蒸汽的吸收光谱进行校正。
2,吸光度校正：用硫酸铜、硫酸钴铵、铬酸钾的标准溶液进行校正。
3,吸收池的校正：交换空白池与样品池，两次所测吸光度值应小于 1％。
参考文献：李昌厚,紫外可见分光光度计,北京,化学工业出版社,2005
朗伯比尔定律适用范围加和性偏离因素：
化学、光学因素吸收系数：
形式、换算分光光度计基本部件光学性能光路类型仪器校正透光率测定误差小 结
