紫外可见光光谱
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紫外-可见光光谱解析
分析原理
朗伯定律
1729年波格尔在实验中发 现物质对光的吸收与吸光物 质的厚度有关。朗伯—波格 尔的学生进一步研究指出： 当溶液的浓度一定，光的吸 收程度与液层厚度成正比， 这就是朗伯定律。 表示为： A=k1b
A——吸光度
K1——比例常数
分析原理
1852年比尔（beer）在研
究各种无机盐对红光的吸
栅极，Grill
光束 屏蔽
紫外-可见光光度计
检测器
光束 阴极
e
阳极丝（Ni）
光电池
抽真空
紫外-可见光光度计
单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出 任一波长单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； 聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色
光聚焦至出射狭缝；
出射狭缝: 光源进入吸收池。
紫外-可见光光度计
吸收池
也叫比色皿，有玻璃的，有石英的，在紫外区须
采用石英池，可见区一般用玻璃池。 。要求自身对
光的吸收要小。
紫外-可见光光度计
利用光电效应将透过吸收池的光
检测器
信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或
光ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ倍增管。
石英套
光 电 倍 增 管
阳极
1个光子产生106~107个电子
收后又指出：当单色光通 过溶液层的厚度一定时， 溶液的吸光度与溶液的浓 度成正比，即比尔定律， 表示为： A = log（ I0/ I ) = K2c
分析原理
将朗伯定律和比尔定律合并，即为朗伯比尔定律。
A = log（ I0 / I ) = log（ 1/ T) = kcb
紫外可见光光谱
可见光
波长: 400 — 800 nm，1.5 — 3 eV
一般的电子跃迁能量变化在1 – 20 eV。
10
能级 跃迁
电子能级间跃迁 的同时，总伴随 有振动和转动能 级间的跃迁。即 电子光谱中总包 含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
11
物质对光的选择性吸收
物质吸收光之后
Bisdisulizole disodium: UVA 苯基二苯并咪唑四 磺酸酯二钠
7
化学防晒霜成分特点
苯环 不饱和键多 杂原子化合物 不饱和键越多，吸收往UVA移
为什么？
8
防晒霜的使用
该涂抹多少？或 是防晒霜的浓度 多高才有效？
9
紫外线为什么会伤害？---- 能 量
紫外光
近紫外： 200 — 400 nm, 3 — 6 eV 真空紫外：100 — 200 nm, 6 — 12 eV
光谱的来源主要是在这些有机分子中s、 p和n轨道上的电子的跃迁。(The observed transitions involve electrons engaged in s or p or nonbonding n electron orbitals.
43
分子轨道(molecular orbitals)
41
Electronic Transitions of organic compounds etc.
紫外可见光谱和分子轨道的跃迁
42
概要
紫外可见光谱研究的主要对象是有机分 子 (Organic compounds represent the majority of the studies made in UV/Vis.)
Ce（IV）离子的吸收光谱 A：使用玻璃比色皿 B：使用石英比色皿 虚假峰的出现（虚假吸收）
波长: 400 — 800 nm，1.5 — 3 eV
一般的电子跃迁能量变化在1 – 20 eV。
10
能级 跃迁
电子能级间跃迁 的同时，总伴随 有振动和转动能 级间的跃迁。即 电子光谱中总包 含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
11
物质对光的选择性吸收
物质吸收光之后
Bisdisulizole disodium: UVA 苯基二苯并咪唑四 磺酸酯二钠
7
化学防晒霜成分特点
苯环 不饱和键多 杂原子化合物 不饱和键越多，吸收往UVA移
为什么？
8
防晒霜的使用
该涂抹多少？或 是防晒霜的浓度 多高才有效？
9
紫外线为什么会伤害？---- 能 量
紫外光
近紫外： 200 — 400 nm, 3 — 6 eV 真空紫外：100 — 200 nm, 6 — 12 eV
光谱的来源主要是在这些有机分子中s、 p和n轨道上的电子的跃迁。(The observed transitions involve electrons engaged in s or p or nonbonding n electron orbitals.
43
分子轨道(molecular orbitals)
41
Electronic Transitions of organic compounds etc.
紫外可见光谱和分子轨道的跃迁
42
概要
紫外可见光谱研究的主要对象是有机分 子 (Organic compounds represent the majority of the studies made in UV/Vis.)
Ce（IV）离子的吸收光谱 A：使用玻璃比色皿 B：使用石英比色皿 虚假峰的出现（虚假吸收）
材料表征方法 第六章 紫外可见光光谱
CH2=CH－CH=CH2
217
~4
烯类紫外光谱有下列特点:
在双键碳原子上的氢被助色基团取代后, n - *发生 红移。如被含氢的烷基取代时，由于超共轭效应，吸收 峰向长波方向移动。
H c H c H H
max=171nm 助色基团取代 n - *发生红移。
-NR2 40(nm) -OR 30(nm) -Cl 5(nm) CH3 5(nm)
E1带的吸收峰在184nm左右，吸收特别强， εmax＞104，是由苯环内乙烯键上的π电子被激发
所致。
E2带在203nm处，中等强度吸收（εmax=7
400）是由苯环的共轭二烯所引起。当苯环上有发
色基团取代并和苯环共轭时，E带和B带均发生红 移，E2带又称为K带。
苯的紫外吸收光谱（异辛烷）
紫外光谱谱带有： B带 ε 值约250 ~ 3000 E带 ε 值约2000 ~ 10000 K带 ε 值约10000 (或大于10000) R带 ε 值<100
二、 紫外光谱仪
（一）、紫外分光光度计: 由光源(紫外光和可见光)、单色器、样品池、检测器 和记录仪及计算机等几个部分组成。 1. 光 源 ： 可 见 光 光 源 可 选 择 钨 灯 （ 波 长 范 围 为 325~2500nm) ； 紫 外 光 源 可 选 择 氘 灯 ， 氢 灯 （ 氢 弧 灯 165~375nm）。 2. 单色器：把复色光分解为单色光。由入射狭缝、 色散（分光）系统、出射狭缝组成。常用的色散元件是棱 镜或全息光栅。
max
291nm, 315nm,
ε= 11 ε= 14
λmax
(2) K带 :(Konjugierte德文，共轭的 ) ，由 π→π* 跃迁引 起的吸收带，产生该吸收带的发色团是分子中共轭系统。 该带的特点是吸收峰强度很强，ε≥10000 孤立双键的π→π* 跃迁一般在< 200 nm，共轭双键 增加时，不但发生红移，而且强度也加强。 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=CH-CH=CH2
紫外-可见吸收光谱
（5）εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定 该物质的灵敏度越高。ε>105：超高灵敏；
ε=(6～10）×104 ：高灵敏； ε<2×104 ：不灵敏。 （6）ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该 溶液在某一波长下的吸光度。
2.紫外光谱表示法
横坐标: 波长λ, 单位是 nm
二、分光光度计的类型
types of spectrometer 1.单光束
简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度， 一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高 的稳定性。灵敏度高。
2.双光束
自动记录，快速全波段 扫描。可消除光源不稳定、 检测器灵敏度变化等因素的 影响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。
仪器
紫外-可见分光光度计
基本原理
一、基本组成
general process
光源
单色器
样品室
检测器
显示
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具 有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
可见光区：钨灯作 为光源，其辐射波长范 围在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。 发射185～400 nm的连 续光谱。
由共轭体系的π→π* 跃迁产生的强吸收带, 一般
εmax>104
2). R 吸收带(源于德文 radikalartig, 基团)
由共轭体系的n→π* 跃迁产生的吸收带,因非键轨道与 π*轨道正交, 其强度弱。
εmax<100
3). B 吸收带(源于德文 benzenoid, 苯系)
芳香族化合物的特征吸收谱带, 起因于π→π* 跃迁与苯 环 振 动 的 重 叠 , 其 强 度 很 弱 ,εmax 约 为 200, λmax 出 现 在
紫外可见光谱
波长长短排序：γ射线<X-射线<UV(紫外光谱区)<可见光谱区<IR(红外光谱区)<微波<无线电波Plank’s constant=6.6*10-34J/s普通紫外区对有机化合物结构分析用处大。
共轭体系以及芳香族化合物在此区域内有吸收，是紫外光谱讨论的主要对象。
可见光区与普通紫外区基本无太大差别，只是光源不同，普通紫外区用氢灯或氘灯，可见光区用钨丝灯。
Lambert-Beer定律：A=log I0I1=log1T=ε▪c▪lA——吸光度；I0——入射光强度；I1——透过光强度；T(=I1/I0)——透射率；ε=摩尔吸光系数(L mol-1 cm-1)；c——溶液的浓度(mol/L)；l——光在溶液中经过的距离(比色池的厚度,cm)；λmax最大吸收波长(一般有多个，数目等于最大吸收峰数目)，εmax最大吸收时的摩尔吸光系数(每个λmax都有一个对应的εmax)。
生色团：可以使分子在紫外-可见光区产生吸收带的基团。
(一般为带π电子基团，诸如C=C，C≡C，苯环，C=O，N=N，NO2)如果一个化合物分子中：①发色团之间不发生共轭：吸收光谱包括发色团各自的吸收带；②发色团之间彼此形成共轭体系：原来各自发色团的吸收带消失，而产生新的吸收谱带(波长和吸收强度比原来明显加大)。
助色团：有些原子或基团单独在分子中存在时，本身在紫外区和可见区不产生吸收的原子或基团，当连接到发色团后，使发色团的吸收带波长移向长波，同时使吸收强度增加(助色团一般为带有p电子的原子或原子团，如-OH，-OR，-NHR，-SR，-Cl，-Br，I，烷基等)。
①助色团与π键相连时，与π键形成p-π共轭或σ-π超共轭，使π键电子容易被激发，发生红移；②助色团与羰基相连时，使羰基的n-π*跃迁吸收带向短波方向移动，即蓝移。
其中带有p电子的原子或原子团蓝移更加明显。
③红移：吸收带向长波方向移动。
蓝移：吸收带向短波方向移动。
(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析
由于分子中从基态到激发态的电子能级的能量变化范 围刚好对应于被吸收光的紫外-可见光200-800nm波段， 因此，紫外-可见吸收光谱可以探测材料分子中电子 在能级间的跃迁，进而可以研究材料的内部结构如禁 带和定量分析。
朗伯-比耳定律 材料对光的吸收可以用吸收定律加以描述。
布格Bouguer和朗伯Lambert先后于1729年和1760年阐 明了光的吸收和吸收层厚度的关系，称为朗伯定律。 1852年比耳又提出了光的吸收和吸收物浓度之间的关 系，称为比耳定律。两者的结合称为朗伯比耳定律。
1
B(hv Eg ) 2
为吸收系数，B为常数，hv 为光子的能量
Eg 为半导体的禁带宽带。
( )2和 hv为线性关系，由半导体的吸收光谱，做 ( )2
B
B
(
)
2和
hv
的图谱，就得到线性吸收边
B
如果将吸收边的线性关系延伸到与 hv
轴相交的地方，就可以得到半导体的带隙 Eg
一般将用这种方法得到的带隙叫做光学带隙，它的测 量是紫外-可见吸收光谱在半导体材料中最常见的应用。
dI x
ai dni
i 1
Ix
s
当光束通过厚度为b的吸收层时，产生的总的吸光度等
于在全部吸收层内吸收的总和，对上式积分得到：
m
ln I0
ai ni
i 1
I
s
吸光度是指吸光体对光的吸收程度，通常人们用
A
log
I0 I
来表示，因此，根据吸光度A的定义
A log I0
I
2. 禁戒的直接跃迁
某些情况下，即使在直接禁带的半导体材料中，其价 带顶和导带底都在K空间的原点，但是它们之间的跃 迁即K=0可能被选择定则禁止，而K不为0的情况下的 跃迁反而被允许，一般把这种跃迁称为禁戒的直接跃 迁。同样通过计算，可以得到吸收系数和光子能量的 关系
朗伯-比耳定律 材料对光的吸收可以用吸收定律加以描述。
布格Bouguer和朗伯Lambert先后于1729年和1760年阐 明了光的吸收和吸收层厚度的关系，称为朗伯定律。 1852年比耳又提出了光的吸收和吸收物浓度之间的关 系，称为比耳定律。两者的结合称为朗伯比耳定律。
1
B(hv Eg ) 2
为吸收系数，B为常数，hv 为光子的能量
Eg 为半导体的禁带宽带。
( )2和 hv为线性关系，由半导体的吸收光谱，做 ( )2
B
B
(
)
2和
hv
的图谱，就得到线性吸收边
B
如果将吸收边的线性关系延伸到与 hv
轴相交的地方，就可以得到半导体的带隙 Eg
一般将用这种方法得到的带隙叫做光学带隙，它的测 量是紫外-可见吸收光谱在半导体材料中最常见的应用。
dI x
ai dni
i 1
Ix
s
当光束通过厚度为b的吸收层时，产生的总的吸光度等
于在全部吸收层内吸收的总和，对上式积分得到：
m
ln I0
ai ni
i 1
I
s
吸光度是指吸光体对光的吸收程度，通常人们用
A
log
I0 I
来表示，因此，根据吸光度A的定义
A log I0
I
2. 禁戒的直接跃迁
某些情况下，即使在直接禁带的半导体材料中，其价 带顶和导带底都在K空间的原点，但是它们之间的跃 迁即K=0可能被选择定则禁止，而K不为0的情况下的 跃迁反而被允许，一般把这种跃迁称为禁戒的直接跃 迁。同样通过计算，可以得到吸收系数和光子能量的 关系
仪器分析-紫外可见光光谱分析
1,3,5-己三烯
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
紫外-可见光谱
204nm
230～270nm
在230～270nm处有较弱 的一系列吸收带，称为精细 结构吸收带，亦称为B吸收 带。B吸收带的精细结构常 用来辨认芳香族化合物。
苯在乙醇中的紫外吸收光谱
22
苯环上有发色团且与苯环共轭时，E带与K带 合并，向长波方向移动，形成K—E合并带 例：
E1 E2 B
O
185 nm 204 nm 254 nm 245 278 319
18
例： 1-己烯 1.5-己二烯 1.3-己二烯 1.3.5-己三烯
λmax 177 178 217 258
104 2×104 2.1 × 104 4.3 × 104
• K 吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断 共轭结构——应用最多的吸收带
19
（3）B 吸收带和E吸收带 —苯环带 B吸收带：有苯环必有B带。230-270 nm 之间 有一系列吸收峰，中吸收，芳香族化合物的特征 吸收峰。 苯环上有取代基并与苯环共轭，精细结构消失
5.4 芳香族化合物 a. 苯及取代苯： 苯分子有三个共轭双键，因此有三个成键及三个反 键轨道， π→π* 跃迁较复杂，可以有不同的激发态。苯 有三个吸收带。
取代苯 • 烷基取代苯：影响小，由于超共轭效应，导致红移， 降低B- 带的精细结构； • 助色团取代苯：n 电子与苯环形成 p-π共轭，导致红移， 增强B-带的强度，降低B- 带的精细结构 连有推电子基团的红移强弱顺序为： CH3 < Cl < Br < OH < OCH3 < NH2 < O-
• 常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都 需要分子中有不饱和基团提供π轨道。 • n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下： π→π*
紫外-可见光光谱
（1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。 即所成溶液应具有良好的化学和光化学稳定性。
（2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。
（3）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收。
分析应用
应用范围
定性分析
在相同条件下，比较未知物与已知标准物的光谱 图，若两者相同，则可认为待测试样与已知化合物具 有相同的生色团。
在共轭体系中， *跃迁产生的吸收带又称为K带。
分析应用
有机分析
➢苯及其衍生物 苯有三个吸收带，它们都是由*跃迁引起的。E1带出现在
180nm（MAX = 60，000）； E2带出现在204nm（ MAX = 8， 000 ）；B带出现在255nm （MAX = 200）。在气态或非极性 溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构，这是由 于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起的。在极性溶剂 中，这些精细结构消失。当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱 带都会发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B谱带。
例如，CH3Cl、CH3Br和CH3I的n* 跃迁分别出现在173、204和258nm处。 这些数据不仅说明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移， 显示了助色团的助色作用。
直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不大。但是 它们是测定紫外和（或）可见吸收光谱的良好溶剂。
方法名称
激发方式
作用物质或机理
检测信号
原子发射 光谱法
电弧、火花、 等离子炬等
气态原子的外层电子 紫外、可见光
原子荧光 光谱法
高强度紫外、可见光 气态原子的外层电子
原子荧光
分子荧光 光谱法
紫外、可见光
分子
紫外可见光光谱
化合物的鉴定
• 利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架中是否含有共 轭结构体系，如C＝C－C＝C、C＝C－C＝O、苯环等。 • （1）如果一个化合物在紫外区是透明的，则说明分子中不存 在共轭体系，不含有醛基、酮基或溴和碘。可能是脂肪族碳 氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。 • （2）如果在210～250nm有强吸收，表示有K吸收带，则可 能含有两个双键的共轭体系，如共轭二烯或α，β-不饱和酮等。 同样在260，300，330nm处有高强度K吸收带，在表示有三 个、四个和五个共轭体系存在。 • （3）如果在260～300nm有中强吸收（ε＝200～1 000）， 则表示有B带吸收，体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共 轭的生色基团存在时，则ε可以大于10 000。 • （4）如果在250～300nm有弱吸收带（R吸收带），则可能 含有简单的非共轭并含有n电子的生色基团，如羰基等。
n
紫外可见光谱法测定蔬菜中的亚硝酸盐的含量
• 将绿色蔬菜（茄子与芹菜）分别经过处理后，蔬菜中所含有的亚 硝酸根与中性红指示剂在酸性介质中发生亚硝化反应，可在近紫 外区产生灵敏吸收，最大吸收波长为 360 nm。 • 分别准确移取一定量的亚硝酸根标准溶液于一系列50mL容量瓶 中，分别加入准确不同体积的10.00μg./mL亚硝酸根的标准溶液， 依次准确加入 1mL 中性红溶液，2 mL 盐酸溶液，用水稀释至刻 度，摇匀静置10min在360nm波长处，以试剂空白作参比，测定 吸光度。 • 称取 40.0 g 蔬菜 芹菜和茄子样品，经过压榨处理后，过滤后加 入少量氯仿萃取 取上层清液用去离子水稀释到100mL容量瓶中， 从中取10.0 mL于50mL容量瓶中，加1mL 中性红溶液和2 mL 盐 酸溶液 ，去离子水稀释至刻度摇匀10 min 后 在360 nm 处测其 吸光度。 • 按照实验方法，以试剂空白为参比，在不同波长处分别测定亚硝 化产物的吸光度。经测定，最大吸收波长处是 360 nm。
材料表征方法第六章紫外可见光光谱
b. 助色基(团)：
有一些含有n电子的基团(如-OH、-OR、-NH２ 等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的 光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共 轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波 方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团称为助 色团。
C.红移与蓝移
有机化合物的吸收谱带 常常因引入取代基或改变溶
D + A hυ D+A-
D+、A-为络合物或一个分子中的两个体系，D是 给电子体，A是受电子体。
例如:黄色的四氯苯醌与无色的六甲基苯形成的 深红色络合物。
O
CL
CL
CL
+ CL
O
O
CL
CL
=
CL
CL
O
(黄色) (无色) (深红色)
f、配位体场微扰的d →d*跃迁
过渡元素的 d 或 f 轨道为简并轨道(Degeneration orbit)，当与配位体配合时，轨道简并解除，d 或f 轨 道发生能级分裂，如果轨道未充满，则低能量轨道 上的电子吸收外来能量时，将会跃迁到高能量的 d 或 f 轨道，从而产生吸收光谱。
3、电荷转移跃迁；
4、配位体场的d →d*跃迁 产生。
3．常用光谱术语及谱带分类
常用光谱术语：
a、生色基也称发色基（团）：
是指分子中某一基团或体系，由于存在能使分子 产生吸收而出现谱带，这一基团或体系即为生色基。
最有用的紫外-可见光谱是由π→π＊和n→π＊跃迁产 生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基 团。这类含有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生 色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、乙炔 基、亚硝基、偶氮基—N＝N—等
紫外可见光光谱分析法
σ→σ* ： 能量最大；对应真空紫外区，一般发生在饱和烃中，基本无
实用价值； 乙烷λmax=135nm； 甲烷λmax=125nm
n→π*： 能量最小；对应紫外-可见光区，但摩尔吸收系数小，谱带
弱，属于禁阻跃迁。 羰基、硝基等简单生色基团
n→σ*
能量较高；对应远紫外和近紫外区；不易观察,且摩尔吸收小。
机物分子中含有不饱和官能团。
2、生色团与助色团 有机物中含有π键的基团，对200nm以上的辐射具有吸收
性；而且随着π键数目的增加，溶剂的极性增强时发生红移进 入可见光区，使物质具有颜色，因而，称含π键的基团为生色 基团(发色基团)，通常表现为n →π*和π→π*跃迁。
如>C=C<（烯），>C=O（羰），-N=N-（偶氮）， =C=S(硫羰)，
(一) 分子吸收光谱
分子能级
有机物分子在紫外-可见光范围的吸收是由分子的能级跃迁
产生的；分子的能级组成有：
电子能级跃迁：20 ~ 1eV
紫外-可见光区
振动能级跃迁：0.05~1eV
中红外区
转动能级跃迁：0.005~0.05
远红外、微波
当分子受到辐射的作用时，则发生相应能量的能级跃迁
电子能级是分子能中最大的能级，分子在产生 电子能级跃迁的过程中，同时也产生振动能级的跃迁； 振动能级跃迁时也产生转动能级的跃迁；
*不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除σ键外，还有π键；故不饱和烃产
生的跃迁类型有：σ→σ*和 π→π* 两种； 由于 E σ→σ* > E π→π* ， 所以π→π*跃迁比较容易激发，最大吸收峰波长比σ→σ*跃迁
受激发的吸收峰的波长大；
λmaxπ→π* > λmax σ → σ* 乙烷：λmax=135nm 乙烯：λmax=165nm、193nm；
实用价值； 乙烷λmax=135nm； 甲烷λmax=125nm
n→π*： 能量最小；对应紫外-可见光区，但摩尔吸收系数小，谱带
弱，属于禁阻跃迁。 羰基、硝基等简单生色基团
n→σ*
能量较高；对应远紫外和近紫外区；不易观察,且摩尔吸收小。
机物分子中含有不饱和官能团。
2、生色团与助色团 有机物中含有π键的基团，对200nm以上的辐射具有吸收
性；而且随着π键数目的增加，溶剂的极性增强时发生红移进 入可见光区，使物质具有颜色，因而，称含π键的基团为生色 基团(发色基团)，通常表现为n →π*和π→π*跃迁。
如>C=C<（烯），>C=O（羰），-N=N-（偶氮）， =C=S(硫羰)，
(一) 分子吸收光谱
分子能级
有机物分子在紫外-可见光范围的吸收是由分子的能级跃迁
产生的；分子的能级组成有：
电子能级跃迁：20 ~ 1eV
紫外-可见光区
振动能级跃迁：0.05~1eV
中红外区
转动能级跃迁：0.005~0.05
远红外、微波
当分子受到辐射的作用时，则发生相应能量的能级跃迁
电子能级是分子能中最大的能级，分子在产生 电子能级跃迁的过程中，同时也产生振动能级的跃迁； 振动能级跃迁时也产生转动能级的跃迁；
*不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除σ键外，还有π键；故不饱和烃产
生的跃迁类型有：σ→σ*和 π→π* 两种； 由于 E σ→σ* > E π→π* ， 所以π→π*跃迁比较容易激发，最大吸收峰波长比σ→σ*跃迁
受激发的吸收峰的波长大；
λmaxπ→π* > λmax σ → σ* 乙烷：λmax=135nm 乙烯：λmax=165nm、193nm；
紫外可见光光谱
紫外可见光光谱
紫外可见光光谱是指在紫外和可见光波段（波长从200到800
纳米）范围内的电磁辐射光谱。
它包含了紫外和可见光波段的所有波长和频率。
紫外可见光谱中的波长较短的光称为紫外光，波长较长、能够被人眼识别的光称为可见光。
紫外可见光谱常用于分析物质的结构和性质。
不同的物质在紫外可见光谱上表现出不同的吸收和发射特征，可以通过测量光谱数据来确定物质的组成和浓度。
在生物化学、化工、环境科学等领域，紫外可见光谱都被广泛应用于定量和定性分析。
紫外可见光谱的应用还包括荧光光谱、吸收光谱、发射光谱等。
荧光光谱是测量物质吸收紫外光后发射光的能量和波长分布，可以用于物质的荧光性质研究；吸收光谱是测量物质对紫外可见光的吸收能力，可以用于分析物质的含量和结构特征；发射光谱是测量物质在受到激发后发射的光的能量和波长分布，可以用于物质的质谱分析和物质性质研究等。
总之，紫外可见光光谱在科学研究和分析实验中具有广泛应用，为研究物质的结构、性质和分析物质提供了重要的工具和方法。
第十八章 紫外-可见光谱与荧光光谱
发射
1.2 基本原理（紫外－可见光谱）
H为普朗克常数，6.分子吸收光谱的形成
100-800 nm
1~20 eV
远紫外光区: 100-200 nm 近紫外光区: 200-400 nm 可见光区: 400-780 nm
用紫外—可见光照射分子时，会发生电 子能级的跃迁，对应产生的光谱，称为 紫外—可见吸收光谱 （又称电子光谱）
√
√
× ×
n—σ*
π—π* ：波长 200
n － π* ：能隙窄，近紫
外光区及可见光区吸收 检测对象：具有不饱和结 构的化合物 饱和烃作溶剂用！
1.4 无机化合物的电子跃迁类型
（1）电荷转移跃迁 (某些有机分子也存在这种跃迁）
D—A
h
D+—A- (激发态）
D
D：Donor A: Acceptor
端引入某取代基（如甲基、乙基等）或溶剂 效应）
同时，吸收强度发生改变：
末端吸收：在仪器极限处测出的吸收
增色效应：吸光强度增大 减色效应：吸光强度减小
肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿， 或吸收稍微增加或降低的峰，是由于主 峰内隐藏有其它峰
溶剂效应
极性溶剂中：
非极性溶剂
ΔE1 ΔE2
极性溶剂
第十八章
紫外-可见光谱与荧光光谱
§1
§2
紫外－可见吸收光谱
荧光光谱
§1
1.1 光谱概述
反射
紫外-可见吸收光谱
入射光
吸收光谱： 红外光谱、紫 外光谱、原子吸收光谱、核 磁共振等 散射光谱：拉曼光谱
散射
吸收
物质
透射
发射光谱：原子发射光谱、 原子荧光光谱、 X 射线荧光 光谱法、分子荧光光谱法等
紫外光可见光光谱
紫外光可見光光譜(UV)
• Ultraviolet/visible Spectroscopy (紫外光可見光 光譜儀)
• 紫外光可見光吸收光譜屬於電子光譜，是由電 子能階的躍遷而產生。電子能階的躍遷主要是 指價電子的躍遷。
• 紫外光可見光吸收光譜區：60~1250 nm • 紫外光吸收光譜主要是指近紫外光區而言，也
紫外光可見光光譜(UV)
• 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm 的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和 未共用電子對的官能基
• 助色團就是僅含有未共用電子對的官能基，它 們本身在可見光區沒有特徵吸收，當它被引入 帶色團上，由於助色團的未共用電子對與帶色 團的不飽和鍵的相互作用而導致帶色團的吸收 波長向長波移動並增強吸收強度。
紫外光可見光光譜(UV)儀器組件
• 光源 • 單色器 • 吸收池 • 偵檢器 • 記錄儀
紫外光可見光光譜(UV)
•ห้องสมุดไป่ตู้帶色團和助色團 • 有機化合物的顏色是與化合物中存在某
種官能基有關，如-NO2，-N=N- 等，這 些官能基使物質具有顏色故稱為帶色團 • 助色團本身不能使物質具有顏色，但引 入分子中會使物質的顏色加深，如-OH， -NH2等
就是研究200~400 nm這個波長範圍化合物的吸 收光譜
紫外光可見光光譜(UV)
• 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或 吸收度A表示，在測定化合物結構時可採 用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便 於比較。橫座標通常以波長λ或波數cm-1 表示
助色團本身不能使物質具有顏色，但引入分子中會使物質的顏色加深，如-OH，-NH2等 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光吸收光譜區：60~1250 nm 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV)儀器組件 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV) 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光吸收光譜屬於電子光譜，是由電子能階的躍遷而產生。 電子能階的躍遷主要是指價電子的躍遷。 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 紫外光可見光光譜(UV)儀器組件 橫座標通常以波長λ或波數cm-1表示 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 紫外光可見光光譜(UV)儀器組件 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光光譜(UV) Ultraviolet/visible Spectroscopy (紫外光可見光光譜儀) 紫外光吸收光譜主要是指近紫外光區而言，也就是研究200~400 nm這個波長範圍化合物的吸收光譜 紫外光可見光吸收光譜屬於電子光譜，是由電子能階的躍遷而產生。 助色團本身不能使物質具有顏色，但引入分子中會使物質的顏色加深，如-OH，-NH2等 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV) 電子能階的躍遷主要是指價電子的躍遷。 助色團本身不能使物質具有顏色，但引入分子中會使物質的顏色加深，如-OH，-NH2等 紫外光可見光光譜(UV)
• Ultraviolet/visible Spectroscopy (紫外光可見光 光譜儀)
• 紫外光可見光吸收光譜屬於電子光譜，是由電 子能階的躍遷而產生。電子能階的躍遷主要是 指價電子的躍遷。
• 紫外光可見光吸收光譜區：60~1250 nm • 紫外光吸收光譜主要是指近紫外光區而言，也
紫外光可見光光譜(UV)
• 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm 的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和 未共用電子對的官能基
• 助色團就是僅含有未共用電子對的官能基，它 們本身在可見光區沒有特徵吸收，當它被引入 帶色團上，由於助色團的未共用電子對與帶色 團的不飽和鍵的相互作用而導致帶色團的吸收 波長向長波移動並增強吸收強度。
紫外光可見光光譜(UV)儀器組件
• 光源 • 單色器 • 吸收池 • 偵檢器 • 記錄儀
紫外光可見光光譜(UV)
•ห้องสมุดไป่ตู้帶色團和助色團 • 有機化合物的顏色是與化合物中存在某
種官能基有關，如-NO2，-N=N- 等，這 些官能基使物質具有顏色故稱為帶色團 • 助色團本身不能使物質具有顏色，但引 入分子中會使物質的顏色加深，如-OH， -NH2等
就是研究200~400 nm這個波長範圍化合物的吸 收光譜
紫外光可見光光譜(UV)
• 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或 吸收度A表示，在測定化合物結構時可採 用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便 於比較。橫座標通常以波長λ或波數cm-1 表示
助色團本身不能使物質具有顏色，但引入分子中會使物質的顏色加深，如-OH，-NH2等 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光吸收光譜區：60~1250 nm 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV)儀器組件 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV) 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光吸收光譜屬於電子光譜，是由電子能階的躍遷而產生。 電子能階的躍遷主要是指價電子的躍遷。 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 紫外光可見光光譜(UV)儀器組件 橫座標通常以波長λ或波數cm-1表示 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 紫外光可見光光譜(UV)儀器組件 帶色團就是能在一分子中導致在200~1000 nm的光譜區內產生特徵吸收帶的具有不飽和鍵和未共用電子對的官能基 吸收光譜的縱座標常以百分穿透率T%或吸收度A表示，在測定化合物結構時可採用莫耳吸收係數ε或log ε作縱座標，以便於比較。 紫外光可見光光譜(UV) Ultraviolet/visible Spectroscopy (紫外光可見光光譜儀) 紫外光吸收光譜主要是指近紫外光區而言，也就是研究200~400 nm這個波長範圍化合物的吸收光譜 紫外光可見光吸收光譜屬於電子光譜，是由電子能階的躍遷而產生。 助色團本身不能使物質具有顏色，但引入分子中會使物質的顏色加深，如-OH，-NH2等 紫外光可見光光譜(UV) 紫外光可見光光譜(UV) 電子能階的躍遷主要是指價電子的躍遷。 助色團本身不能使物質具有顏色，但引入分子中會使物質的顏色加深，如-OH，-NH2等 紫外光可見光光譜(UV)
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①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度
最大处对应的波长称为最大吸收波长---λ max
②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，
λ max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状
和λ max则不同。 ③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
吸收曲线(absorption curve)
X-ray
Far UV
Far IR
MW
RF
紫外UV 200-400 nm
可见Visible 400-800 nm
红外IR 2.5-15mm
核磁NMR 1-5m
波长Wavelength l
物质对UV的吸收
臭氧和氧气（ozone and oxygen)
吸收290nm以下的紫外线
空气和石英 (air and quartz)
标准曲线
分光光度法
以物质对光的选择性吸收为基础的分析 方法。根据物质所吸收光的波长范围不 同，分光光度分析法又有紫外、可见及 红外分光光度。 Based on the characteristic absorption to light for different materials.
仪器方法特点(Features)
偏离LB定律 (deviation from LB law)
positive
negative
以浓度为横坐标，吸光 度为纵坐标作图，应得 到一通过原点的直线， 称为标准曲线或工作曲 线。但是，在实际工作 中，当有色溶液的浓度 较高时，往往不成直线
化学防晒
生物防晒
化防晒霜成分
对氨基苯甲酸 Para Amino Benzoic Acid PABA： 吸收 UVB
Phenylbenzimi dazole sulfonic acid苯基苯并咪 唑磺酸 吸收UVB
Oxybenzone: 羟苯并唑 吸收UVB and short UVA
Bisdisulizole disodium: UVA 苯基二苯并咪唑四 磺酸酯二钠
化学防晒霜成分特点
苯环 不饱和键多 杂原子化合物 不饱和键越多，吸收往UVA移
为什么？
防晒霜的使用
该涂抹多少？或 是防晒霜的浓度 多高才有效？
紫外线为什么会伤害？---- 能 量
紫外光
近紫外： 200 — 400 nm, 3 — 6 eV 真空紫外：100 — 200 nm, 6 — 12 eV 波长: 400 — 800 nm，1.5 — 3 eV
可见光
一般的电子跃迁能量变化在1 – 20 eV。
能级 跃迁
电子能级间跃迁 的同时，总伴随 有振动和转动能 级间的跃迁。即 电子光谱中总包 含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
物质对光的选择性吸收
物质吸收光之后
M + heat M + hn2
基态变到激发态 M + hn M*
吸收200nm以下的紫外线
玻璃 (glass)
吸收350nm以下的紫外线
防晒霜的原理
物理防晒
利用防晒粒子，在肌肤表面形成防护层， 反射紫外线
它是通过某些化学物质和细胞相结合，在 细胞受损之前，先将紫外线中可能对肌肤 产生伤害的部分吸收掉 通过某些可以深入渗透至肌肤细胞核，保 护细胞DNA的原理
紫外可见光光谱
从现实入手
防晒霜
Source:
防晒霜
sunblock lotion (spray) sun protection factor (SPF) sunburn UV absorption
UV 紫外线
UVC:100～290nm的短波紫外线
UVB: 290～320nm的中波紫外线 UVA: 320～400nm的长波紫外线
因为能级的量子化，光的吸收只能是选择性的； 分子结构的复杂性决定了每一种物质对于光的吸 收程度都不同； 用不同波长的单色光照射，测量光度-吸收曲线与 最大吸收波长。
典型光谱图(spectrum)
带状光谱：电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁。
吸收曲线(absorption curve)
灵敏度高(good sensitivity): 1-10-5%, 微量分析(micro-assay)
简单易用，仪器方便，应用广泛 widely used due to easy operation and low cost
多成分的吸收
假设个成分之间无相互作用，那么 多成分的吸收可以叠加:
Atotal=A1+A2+…+An=e1LC1+e2LC2+…+enLCn
④不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光 度 A 有差异，在λ max处吸光度A 的差异最大。 此特性可作作为物质定量分析的依据。 ⑤在λ max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以 测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光 波长的重要依据。
光的吸收定律
Lambert-Beer Law
A: 吸光度， absorbance T: 透光度， transmittance C: 浓度，concentration
光谱(Spectrum)
频率Frequency n or 能量energy E
Bond breakage 化学键破裂 Electron transition 电子跃迁 Vibrational Transition 振动跃迁 Electron Rotational Nuclear Spin Transition Spin 电子自转 转动跃迁 核自转
mostly used as molar absorptivity L: 样品在光穿透方向的长 度,path length of sample
I0 I
e: 吸光系数，absorptivity,
A = -lg(I/I0) = -lgT = eLC
吸光系数(absorptivity)
吸光系数是有色化合物的重要特性。ε愈大， 表示该物质对某波长的光吸收能力愈强，因而 光度测定的灵敏度就越高。 ε的值，不能直接取1mol/L 这样高浓度的有 色溶液来测量，而只能通过计算求得。由于溶 液中吸光物质的浓度常因离解、聚合等因素而 改变。因此，计算ε时，必须知道溶液中吸光 物质的真正浓度。 但通常在实际工作中，多以被测物质的总浓度 计算，这样计算出的ε值称为表观吸光系数。 文献中所报道的ε值就是表观吸光系数值。
最大处对应的波长称为最大吸收波长---λ max
②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，
λ max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状
和λ max则不同。 ③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
吸收曲线(absorption curve)
X-ray
Far UV
Far IR
MW
RF
紫外UV 200-400 nm
可见Visible 400-800 nm
红外IR 2.5-15mm
核磁NMR 1-5m
波长Wavelength l
物质对UV的吸收
臭氧和氧气（ozone and oxygen)
吸收290nm以下的紫外线
空气和石英 (air and quartz)
标准曲线
分光光度法
以物质对光的选择性吸收为基础的分析 方法。根据物质所吸收光的波长范围不 同，分光光度分析法又有紫外、可见及 红外分光光度。 Based on the characteristic absorption to light for different materials.
仪器方法特点(Features)
偏离LB定律 (deviation from LB law)
positive
negative
以浓度为横坐标，吸光 度为纵坐标作图，应得 到一通过原点的直线， 称为标准曲线或工作曲 线。但是，在实际工作 中，当有色溶液的浓度 较高时，往往不成直线
化学防晒
生物防晒
化防晒霜成分
对氨基苯甲酸 Para Amino Benzoic Acid PABA： 吸收 UVB
Phenylbenzimi dazole sulfonic acid苯基苯并咪 唑磺酸 吸收UVB
Oxybenzone: 羟苯并唑 吸收UVB and short UVA
Bisdisulizole disodium: UVA 苯基二苯并咪唑四 磺酸酯二钠
化学防晒霜成分特点
苯环 不饱和键多 杂原子化合物 不饱和键越多，吸收往UVA移
为什么？
防晒霜的使用
该涂抹多少？或 是防晒霜的浓度 多高才有效？
紫外线为什么会伤害？---- 能 量
紫外光
近紫外： 200 — 400 nm, 3 — 6 eV 真空紫外：100 — 200 nm, 6 — 12 eV 波长: 400 — 800 nm，1.5 — 3 eV
可见光
一般的电子跃迁能量变化在1 – 20 eV。
能级 跃迁
电子能级间跃迁 的同时，总伴随 有振动和转动能 级间的跃迁。即 电子光谱中总包 含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
物质对光的选择性吸收
物质吸收光之后
M + heat M + hn2
基态变到激发态 M + hn M*
吸收200nm以下的紫外线
玻璃 (glass)
吸收350nm以下的紫外线
防晒霜的原理
物理防晒
利用防晒粒子，在肌肤表面形成防护层， 反射紫外线
它是通过某些化学物质和细胞相结合，在 细胞受损之前，先将紫外线中可能对肌肤 产生伤害的部分吸收掉 通过某些可以深入渗透至肌肤细胞核，保 护细胞DNA的原理
紫外可见光光谱
从现实入手
防晒霜
Source:
防晒霜
sunblock lotion (spray) sun protection factor (SPF) sunburn UV absorption
UV 紫外线
UVC:100～290nm的短波紫外线
UVB: 290～320nm的中波紫外线 UVA: 320～400nm的长波紫外线
因为能级的量子化，光的吸收只能是选择性的； 分子结构的复杂性决定了每一种物质对于光的吸 收程度都不同； 用不同波长的单色光照射，测量光度-吸收曲线与 最大吸收波长。
典型光谱图(spectrum)
带状光谱：电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁。
吸收曲线(absorption curve)
灵敏度高(good sensitivity): 1-10-5%, 微量分析(micro-assay)
简单易用，仪器方便，应用广泛 widely used due to easy operation and low cost
多成分的吸收
假设个成分之间无相互作用，那么 多成分的吸收可以叠加:
Atotal=A1+A2+…+An=e1LC1+e2LC2+…+enLCn
④不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光 度 A 有差异，在λ max处吸光度A 的差异最大。 此特性可作作为物质定量分析的依据。 ⑤在λ max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以 测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光 波长的重要依据。
光的吸收定律
Lambert-Beer Law
A: 吸光度， absorbance T: 透光度， transmittance C: 浓度，concentration
光谱(Spectrum)
频率Frequency n or 能量energy E
Bond breakage 化学键破裂 Electron transition 电子跃迁 Vibrational Transition 振动跃迁 Electron Rotational Nuclear Spin Transition Spin 电子自转 转动跃迁 核自转
mostly used as molar absorptivity L: 样品在光穿透方向的长 度,path length of sample
I0 I
e: 吸光系数，absorptivity,
A = -lg(I/I0) = -lgT = eLC
吸光系数(absorptivity)
吸光系数是有色化合物的重要特性。ε愈大， 表示该物质对某波长的光吸收能力愈强，因而 光度测定的灵敏度就越高。 ε的值，不能直接取1mol/L 这样高浓度的有 色溶液来测量，而只能通过计算求得。由于溶 液中吸光物质的浓度常因离解、聚合等因素而 改变。因此，计算ε时，必须知道溶液中吸光 物质的真正浓度。 但通常在实际工作中，多以被测物质的总浓度 计算，这样计算出的ε值称为表观吸光系数。 文献中所报道的ε值就是表观吸光系数值。