紫外可見(jiàn)光譜基本原理ppt課件

1、一、一、Lamber-Beer定律定律 二、吸光系數(shù)和吸收光譜二、吸光系數(shù)和吸收光譜 三、偏離三、偏離Beer定律的因素定律的因素四、透光率的測(cè)量誤差四、透光率的測(cè)量誤差 描述物質(zhì)對(duì)單色光吸收強(qiáng)弱與液層厚度和待測(cè)物濃度的關(guān)系描述物質(zhì)對(duì)單色光吸收強(qiáng)弱與液層厚度和待測(cè)物濃度的關(guān)系CABeerlALamber定律：定律：布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后于先后于1729年和年和1760年年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。18521852年比爾年比爾(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度又提出了光的吸收程度和吸收物

2、濃度之間也具有類似的關(guān)系。之間也具有類似的關(guān)系。假設(shè)一束平行單色光通過(guò)一個(gè)吸光物體假設(shè)一束平行單色光通過(guò)一個(gè)吸光物體 nlSII吸光質(zhì)點(diǎn)數(shù)為厚度為物體截面為透過(guò)光強(qiáng)為入射光強(qiáng)為0n取物體中一極薄的薄層xxdISdnkSdSdnkdSdnI透過(guò)薄層減弱的光強(qiáng)為幾率光子通過(guò)薄層被吸收的不讓光子通過(guò)的面積為薄層的吸光質(zhì)點(diǎn)數(shù)為設(shè)入射光強(qiáng)為SdnkIdIxxnIIxxSdSkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由討論：討論：1Lamber-Beer定律的適用條件前提） 入射光為單色光 溶液是稀溶液2該定律適用于固體、液體和氣體樣品3在同一波長(zhǎng)下，各組分吸光度具有加和性 運(yùn)用：

3、多組分測(cè)定lCEIIBeerLamber0lg定律表達(dá)式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或：吸光系數(shù)EcbaAAAA總1吸光系數(shù)的物理意義：吸光系數(shù)的物理意義： 單位濃度、單位厚度的吸光度單位濃度、單位厚度的吸光度 討論：討論： 1E=f組分性質(zhì)，溫度，溶劑，組分性質(zhì)，溫度，溶劑，） 當(dāng)組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，當(dāng)組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f） 2不同物質(zhì)在同一波長(zhǎng)下不同物質(zhì)在同一波長(zhǎng)下E可能不同選擇性吸收）可能不同選擇性吸收） 同一物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下同一物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下E一定不同一定不同 3E，物質(zhì)對(duì)光吸收能力，物質(zhì)對(duì)光吸收能力, 定量測(cè)定靈敏度定量測(cè)定靈敏度 定性、定

4、量依據(jù)定性、定量依據(jù)lCAE2吸光系數(shù)兩種表示法：吸光系數(shù)兩種表示法： 1摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)：（結(jié)構(gòu)分析）：（結(jié)構(gòu)分析） 在一定在一定下，下，C=1mol/L，L=1cm時(shí)的吸光度時(shí)的吸光度 2百分含量吸光系數(shù)百分含量吸光系數(shù) / 比吸光系數(shù)：（定量分析）比吸光系數(shù)：（定量分析） 在一定在一定下，下，C=1g/100ml，L=1cm時(shí)的吸光度時(shí)的吸光度 3兩者關(guān)系兩者關(guān)系%1110cmEM3吸收光譜吸收曲線）：吸收光譜吸收曲線）：A吸收光譜：吸收光譜： 又稱吸收曲線，是以波長(zhǎng)（又稱吸收曲線，是以波長(zhǎng)（）為橫坐標(biāo)、吸光）為橫坐標(biāo)、吸光度度A為縱坐標(biāo)所描繪的圖形。為縱坐標(biāo)所描繪的圖形。特征：

5、峰 曲線上比左右相鄰處都高的一處； max 吸收程度最大所對(duì)應(yīng)的 （曲線最大峰處的 ） 谷 曲線上比左右相鄰處都低的一處； min 最低谷所對(duì)應(yīng)的 ； 肩峰 sh 介于峰與谷之間，形狀像肩的弱吸收峰； 末端吸收 在吸收光譜短波長(zhǎng)端所呈現(xiàn)的強(qiáng)吸收而不呈峰形的部分。4吸光度測(cè)量的條件選擇：吸光度測(cè)量的條件選擇：1測(cè)量波長(zhǎng)的選擇：下測(cè)定須在較小的左右測(cè)定靈敏度高maxmaxmaxmaxlCAEAA2吸光度讀數(shù)范圍的選擇：3參比溶液(空白溶液)的選擇：樣參調(diào)節(jié)光路光學(xué)性質(zhì)和厚度相同樣品池樣品溶液，參比池空白溶液樣品池參比池配制樣品的溶劑空白溶液ATA%1000 注：采用空白對(duì)比消除因溶劑和容器的吸收、

6、光的散射和注：采用空白對(duì)比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素對(duì)透光率的干擾界面反射等因素對(duì)透光率的干擾n依據(jù)依據(jù)BeerBeer定律，定律，A A與與C C關(guān)系應(yīng)為關(guān)系應(yīng)為n 經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線n偏離偏離BeerBeer定律的主要因素表現(xiàn)為定律的主要因素表現(xiàn)為n 以下兩個(gè)方面以下兩個(gè)方面（一光學(xué)因素（一光學(xué)因素（二化學(xué)因素（二化學(xué)因素 lCEA1非單色光的影響：非單色光的影響： Beer定律應(yīng)用的重要前提定律應(yīng)用的重要前提入射光為單色光入射光為單色光 n照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后并非真正單色光照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后并非真正單色光n其波長(zhǎng)寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡或

7、光柵的其波長(zhǎng)寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡或光柵的分辨率決定分辨率決定n為了保證透過(guò)光對(duì)檢測(cè)器的響應(yīng)，必須保證一為了保證透過(guò)光對(duì)檢測(cè)器的響應(yīng)，必須保證一定的狹縫寬度定的狹縫寬度n這就使分離出來(lái)的光具一定的譜帶寬度這就使分離出來(lái)的光具一定的譜帶寬度21020121IIII和為對(duì)應(yīng)的透過(guò)光光強(qiáng)分別和入射光光強(qiáng)分別為的光組成和設(shè)入射光由波長(zhǎng)為lECIIlCEIITA10lglg0002010201020102010201211212110101010IIIIIIIIIIIITlCEElCElCElCE）（又0201020111210lglgIIIIlCETAlCEE）（討論：討論： 入射光的譜帶寬度嚴(yán)重

8、影響吸光系數(shù)和吸收光譜入射光的譜帶寬度嚴(yán)重影響吸光系數(shù)和吸收光譜形狀形狀 結(jié)論：結(jié)論：選擇較純單色光選擇較純單色光，單色性，單色性） 選選max作為測(cè)定波長(zhǎng)作為測(cè)定波長(zhǎng)E，S且成線性）且成線性）偏離線性關(guān)系越嚴(yán)重與）（定律不成線性關(guān)系，偏離與成線性關(guān)系CAEEBeerCAEElCEAEE12211212雜散光的影響：雜散光的影響： 雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度 范圍內(nèi)，與所選波長(zhǎng)相距較遠(yuǎn)范圍內(nèi)，與所選波長(zhǎng)相距較遠(yuǎn)雜散光來(lái)源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成雜散光來(lái)源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值雜散光

9、可使吸收光譜變形，吸光度變值3反射光和散色光的影響：反射光和散色光的影響：反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光 直接對(duì)直接對(duì)T產(chǎn)生影響產(chǎn)生影響散射和反射使散射和反射使T，A，吸收光譜變形，吸收光譜變形注：一般可用空白對(duì)比校正消除注：一般可用空白對(duì)比校正消除4非平行光的影響：非平行光的影響：使光程使光程，A，吸收光譜變形，吸收光譜變形nBeer定律適用的另一個(gè)前提：稀溶液定律適用的另一個(gè)前提：稀溶液n濃度過(guò)高會(huì)使?jié)舛冗^(guò)高會(huì)使C與與A關(guān)系偏離定律關(guān)系偏離定律影響測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差兩個(gè)因素： T和T T影響因素：儀器噪音 1暗噪音 2訊號(hào)噪音TlElEAClC

10、ETAlg1lgTTTCClg434. 0濃度的相對(duì)誤差1暗噪音暗噪音與檢測(cè)器和放大電路不確切性有關(guān)與檢測(cè)器和放大電路不確切性有關(guān) 與光訊號(hào)無(wú)關(guān)與光訊號(hào)無(wú)關(guān)0)lg()lg434. 0(434. 0)lg434. 0(2TTTTTTTdTd對(duì)應(yīng)最小的測(cè)量誤差，%80.36434. 0lgTT%5 . 0%1%2 . 0TT今假設(shè)大多數(shù)分光光度計(jì)的適宜測(cè)量范圍7 . 02 . 0%20%65：AT測(cè)定結(jié)果相對(duì)誤差較小2訊號(hào)噪音訊號(hào)噪音與光訊號(hào)有關(guān)與光訊號(hào)有關(guān)表明測(cè)量誤差較小的范圍表明測(cè)量誤差較小的范圍一直可延至較高吸光度區(qū)，一直可延至較高吸光度區(qū)，對(duì)測(cè)定有利對(duì)測(cè)定有利 一、基本組成一、基本組成二

11、、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型儀器儀器 可見(jiàn)分光光度計(jì)儀器儀器 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)一、基本組成一、基本組成光源光源單色器單色器樣品室樣品室檢測(cè)器檢測(cè)器顯示顯示1. 1. 光源光源 在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。使用壽命。 可見(jiàn)光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在3202500 nm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185400 nm的連續(xù)光譜。 2.單色器 將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 入射狹縫：光源的光由

12、此進(jìn)入單色器； 準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵； 聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫； 出射狹縫。3. 3. 樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池比色皿和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見(jiàn)區(qū)一般用玻璃池。4. 檢測(cè)器 利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5. 5. 結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)結(jié)果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理二、分光光度計(jì)的類型二、分

13、光光度計(jì)的類型1.1.單光束單光束簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。特點(diǎn)：特點(diǎn)：使用時(shí)來(lái)回拉動(dòng)吸收池使用時(shí)來(lái)回拉動(dòng)吸收池移動(dòng)誤差移動(dòng)誤差對(duì)光源要求高對(duì)光源要求高比色池配對(duì)比色池配對(duì)2.2.雙光束雙光束 自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。特點(diǎn)：特點(diǎn)：不用拉動(dòng)吸收池，可以減小移動(dòng)誤差不用拉動(dòng)吸收池，可以減小移動(dòng)誤差對(duì)光源要求不高對(duì)光源要求不高可以自動(dòng)掃描吸收光譜可以自動(dòng)掃描吸收