《光吸收的基本定律》PPT课件
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光的吸收PPT课件
对一种材料吸收光谱的测量,是了解该材料特性的重 要手段。例如, 地球大气对可见光、紫外光是透明的, 但对红外光的某些波段有吸收。
透明的波段称为“大气窗口”, 充分地研究大气的光 学性质与“窗口”的关系,有助于红外导航、跟踪等 工作的进行。
.
18
7.2.2 吸收光谱 (Absorption spectrum) 如图所示,波段从 1m 到 15m 有七个“窗口”。
.
2
7.2.1 光吸收定律 (Absorption law of light)
光在均匀介质中传播,经过薄层 dl 后,由于介质的 吸收,光强从 I 减少到 (I - dI) 。朗伯总结了大量的 实验结果指出,dI / I 应与吸收层厚度 dl 成正比,即有
dI Kdl (16) I
K 为吸收系数,负号表示 光强减少。
.
15
7.2.2 吸收光谱 (Absorption spectrum)
由于这种吸收带特征决定于组成气体的分子,它反 映了分子的特性,所以可由吸收光谱研究气体分子 的结构。
气体吸收的另一个主要特点是吸收和气体的压力、 温度、密度有关,一般是气体密度愈大,它对光的 吸收愈严重。
.
16
7.2.2 吸收光谱 (Absorption spectrum)
7.2 光的吸收 (Absorption of light )
所谓光的吸收,就是指光波通过介质后,光强度减弱 的现象。由上节的讨论可知,光的吸收可以通过介质
的消光系数 描述。
n
1.025 1.000 0.975
2
0.10
0.05
0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003
n
透明的波段称为“大气窗口”, 充分地研究大气的光 学性质与“窗口”的关系,有助于红外导航、跟踪等 工作的进行。
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7.2.2 吸收光谱 (Absorption spectrum) 如图所示,波段从 1m 到 15m 有七个“窗口”。
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2
7.2.1 光吸收定律 (Absorption law of light)
光在均匀介质中传播,经过薄层 dl 后,由于介质的 吸收,光强从 I 减少到 (I - dI) 。朗伯总结了大量的 实验结果指出,dI / I 应与吸收层厚度 dl 成正比,即有
dI Kdl (16) I
K 为吸收系数,负号表示 光强减少。
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15
7.2.2 吸收光谱 (Absorption spectrum)
由于这种吸收带特征决定于组成气体的分子,它反 映了分子的特性,所以可由吸收光谱研究气体分子 的结构。
气体吸收的另一个主要特点是吸收和气体的压力、 温度、密度有关,一般是气体密度愈大,它对光的 吸收愈严重。
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16
7.2.2 吸收光谱 (Absorption spectrum)
7.2 光的吸收 (Absorption of light )
所谓光的吸收,就是指光波通过介质后,光强度减弱 的现象。由上节的讨论可知,光的吸收可以通过介质
的消光系数 描述。
n
1.025 1.000 0.975
2
0.10
0.05
0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003
n
2020年高中物理竞赛—基础光学11光的吸收和色散(共12张PPT)
6.42.光正的交散棱射镜(D法ispersion of Light)
研究色散,目的是寻找 n f ()的函数形式。 正交棱镜装置
三棱镜P1→AH(光谱) P1 P2→A’H’(光谱) n f () ——弯曲光谱的形状。
3.正常色散与反常色散 6.(4 N光or的m散al射di(spDeirsspioernsiaonndofaLbingohrt)mal dispersion)
1.色散的特点
不同物质有不同的角色散率 D d
d
在同一物质的光谱中,在不同的波长区内, 角色散率也是不同的。
物质的折射率越大,光谱展开得越宽,即 D越大。
第六章 光的吸收、散射和色散(Adsorption Scattering and Dispersion of Light )
6.4 光的散射(Dispersion of Light)
2.朗伯定律
6.2 光的吸收(Absorption of Light)
能量观点
dI Idx
dI aIdx
I dI
I I0
d
0 adx
d
I I0ead ,a为吸收系数
稀溶液:a AC ,式中A是一个与浓度无关的ຫໍສະໝຸດ 量,C为溶液的浓度。光的色散
(Dispersion of Light)
正常色散曲线的信息
n dn , D
d
, 恒定, n dn d
不同物质,n f () 不同。
6.4 光反的常散射色(散D(ispMerNsi)on of Light) 总是与光的吸收有密切关系。
2020高中物理竞赛
基础光学
光的吸收
1.一般吸收和选择吸收(normal absorption 6.2 光的&吸se收lec(tiAvebsaobrpstoiorpntoiof nL)ight)
光的吸收、色散和散射_图文
一连续光谱的光通过有选择性吸收的介质,然后通过分光仪得到的光谱 就是吸收光谱 与 K(ω)-ω 线一致
§6.2 光的色散
光的色散(分光)现象
由折射定律可知:折射率n是随波长分布的:n(λ) 色散率:单位波长差所产生折射率差,是介质色散程度的度量
(6-21)
或
(6-22)
一、正常色散 折射率随波长增加而减小的色散 ---正常色散
电子离开平衡位置的距离 若单位体积内有N个原子,则单位体积内的平均电偶极矩
(6-2)
2、第二牛顿定律F=ma:受迫振动的电子的运动方程为
受迫力
阻尼力 准弹性力
光波电场强度
将电子振动的运动方程改写为
(6-5)
解方程得
---光与介质相互作用经典理论的基本方程
代入(6-2)式得
由 电极化率 是复数,可写为 并将(6-6)与(6-7)式对照可得
吸收带内为反常色散区 吸收带之间均为正常色散区
钠蒸气由底部向顶部扩散 管内蒸气密度由顶部向底部逐渐增加 这相当于一蒸气棱镜其厚度由上向下增加
分两部分:1)S1,L1,L2,S2 准直聚焦, S1在S2上成像 2)S2,L3,P,L4 分光系统
当管子未加热时,气体均匀 S1的白光成像于S2后, 在分光仪焦面上得一窄的水平光谱带
1、按电磁理论:每个次波的振幅与它频率的平方成正比,光强与振幅成正比 所以散射光强度与频率的四次方成正比
∝∝
∴短波长的光比长波长的光散射更多
解释大气现象: ①为什么天空呈光亮
③中午太阳呈白色
②天空为什么呈蓝色 ④旭日和夕阳呈红色
2、散射光强分布
∝
3、散射光是偏振光
二、米散射 理论尚不成熟,仅适用于导电粒子
§6.2 光的色散
光的色散(分光)现象
由折射定律可知:折射率n是随波长分布的:n(λ) 色散率:单位波长差所产生折射率差,是介质色散程度的度量
(6-21)
或
(6-22)
一、正常色散 折射率随波长增加而减小的色散 ---正常色散
电子离开平衡位置的距离 若单位体积内有N个原子,则单位体积内的平均电偶极矩
(6-2)
2、第二牛顿定律F=ma:受迫振动的电子的运动方程为
受迫力
阻尼力 准弹性力
光波电场强度
将电子振动的运动方程改写为
(6-5)
解方程得
---光与介质相互作用经典理论的基本方程
代入(6-2)式得
由 电极化率 是复数,可写为 并将(6-6)与(6-7)式对照可得
吸收带内为反常色散区 吸收带之间均为正常色散区
钠蒸气由底部向顶部扩散 管内蒸气密度由顶部向底部逐渐增加 这相当于一蒸气棱镜其厚度由上向下增加
分两部分:1)S1,L1,L2,S2 准直聚焦, S1在S2上成像 2)S2,L3,P,L4 分光系统
当管子未加热时,气体均匀 S1的白光成像于S2后, 在分光仪焦面上得一窄的水平光谱带
1、按电磁理论:每个次波的振幅与它频率的平方成正比,光强与振幅成正比 所以散射光强度与频率的四次方成正比
∝∝
∴短波长的光比长波长的光散射更多
解释大气现象: ①为什么天空呈光亮
③中午太阳呈白色
②天空为什么呈蓝色 ④旭日和夕阳呈红色
2、散射光强分布
∝
3、散射光是偏振光
二、米散射 理论尚不成熟,仅适用于导电粒子
物质对光的吸收课件
③不同浓度的同一种物质,形状和λmax不变,只是吸 收程度要发生变化,表现在曲线上就是曲线的高低发生 变化。浓度越大,吸光度也越大。此特性可作为物质定 量分析的依据。
物质对光的吸收
增 大 C
13
课堂小结:
1、光的分类 2、物质颜色的形成 3、吸收曲线
物质对光的吸收
14
课堂练习:
1、下列哪一种光的波长可能为780nm( B )。 A. 黑色光 B.红外光 C.紫外光 D.红色光
17
物质对光的吸收
2
1.光的分类
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
紫 蓝青绿黄 橙 红
物质对光的吸收
3
单色光、复合光、互补光
单色光 复合光
互补光
单一波长的光
由不同波长的光组合而成的光 若两种不同颜色的单色光按一定的强度比 例混合得到白光,那么就称这两种单色光 为互补色光,这种现象称为光的互补。
§10-1 物质对光的吸收
物质对光的吸收是指物质对于照射在其上之光吸 收,不同物质对光的吸收一般不同。我们看到万物的 各种颜色即是其吸收。
§1 光的分类 §2 物质颜色的形成 §3 吸收曲线 §4 光的吸收定律
物质对光的吸收
1
1.光的分类
可见光 波长为400nm~750nm
不可见光
紫外光 波长小于400nm 红外光 波长大于760nm
光谱示意
表观现象示意
吸收黄色光
蓝色
物质对光的吸收
9
三、吸收曲线
物质对光的吸收
增 大 C
13
课堂小结:
1、光的分类 2、物质颜色的形成 3、吸收曲线
物质对光的吸收
14
课堂练习:
1、下列哪一种光的波长可能为780nm( B )。 A. 黑色光 B.红外光 C.紫外光 D.红色光
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物质对光的吸收
2
1.光的分类
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
紫 蓝青绿黄 橙 红
物质对光的吸收
3
单色光、复合光、互补光
单色光 复合光
互补光
单一波长的光
由不同波长的光组合而成的光 若两种不同颜色的单色光按一定的强度比 例混合得到白光,那么就称这两种单色光 为互补色光,这种现象称为光的互补。
§10-1 物质对光的吸收
物质对光的吸收是指物质对于照射在其上之光吸 收,不同物质对光的吸收一般不同。我们看到万物的 各种颜色即是其吸收。
§1 光的分类 §2 物质颜色的形成 §3 吸收曲线 §4 光的吸收定律
物质对光的吸收
1
1.光的分类
可见光 波长为400nm~750nm
不可见光
紫外光 波长小于400nm 红外光 波长大于760nm
光谱示意
表观现象示意
吸收黄色光
蓝色
物质对光的吸收
9
三、吸收曲线
固体中的光吸收讲解课件
强光的吸收强度。
04
CHAPTER
光吸收的应用
光吸收在材料科学中的应用
光学材料
光子晶体
利用光吸收特性,可以开发出具有特 定光学性能的材料,如滤光片、光波 导等。
利用光吸收特性,可以设计出具有特 定光子禁带的结构,形成光子晶体。
传感器
通过检测物质对光的吸收特性变化, 可以用于气体、液体和生物传感器的 制作。
探针技术。
光学治疗
利用特定波长的光吸收特性,可 以用于肿瘤的光动力治疗和紫外
线疗法。
生物分子检测
利用特定生物分子的光吸收特性 ,可以用于生物分子的检测和识
别。
05
CHAPTER
实验与实践
光吸收实验介绍
实验目的
通过实验了解固体物质对光的吸收特性,掌握光吸收的基本 原理和应用。
实验原理
当光波入射到固体介质表面时,光能被吸收转化为热能或其 他形式的能量,导致光的强度衰减。吸收能力与物质的性质 、光的波长和温度等因素有关。
THANKS
谢谢
06
CHAPTER
总结与展望
本课程总结
01
介绍了光吸收的基本概 念、原理和应用领域。
02
重点讲解了固体中的光 吸收机制,包括本征吸 收和杂质吸收。
03
通过实例演示了光吸收 在材料科学、能源转换 和环境监测等领域的应 用。
04
强调了实验技术在光吸 收研究中的重要性,并 提供了实验方法和数据 分析的指导。
课程目标
掌握固体中光吸收的 基本概念和原理。
了解光吸收在各种实 际应用中的重要性和 应用案例。
理解光吸收过程中的 能量转移和转换机制 。
02
CHAPTER
光吸收基本原理
04
CHAPTER
光吸收的应用
光吸收在材料科学中的应用
光学材料
光子晶体
利用光吸收特性,可以开发出具有特 定光学性能的材料,如滤光片、光波 导等。
利用光吸收特性,可以设计出具有特 定光子禁带的结构,形成光子晶体。
传感器
通过检测物质对光的吸收特性变化, 可以用于气体、液体和生物传感器的 制作。
探针技术。
光学治疗
利用特定波长的光吸收特性,可 以用于肿瘤的光动力治疗和紫外
线疗法。
生物分子检测
利用特定生物分子的光吸收特性 ,可以用于生物分子的检测和识
别。
05
CHAPTER
实验与实践
光吸收实验介绍
实验目的
通过实验了解固体物质对光的吸收特性,掌握光吸收的基本 原理和应用。
实验原理
当光波入射到固体介质表面时,光能被吸收转化为热能或其 他形式的能量,导致光的强度衰减。吸收能力与物质的性质 、光的波长和温度等因素有关。
THANKS
谢谢
06
CHAPTER
总结与展望
本课程总结
01
介绍了光吸收的基本概 念、原理和应用领域。
02
重点讲解了固体中的光 吸收机制,包括本征吸 收和杂质吸收。
03
通过实例演示了光吸收 在材料科学、能源转换 和环境监测等领域的应 用。
04
强调了实验技术在光吸 收研究中的重要性,并 提供了实验方法和数据 分析的指导。
课程目标
掌握固体中光吸收的 基本概念和原理。
了解光吸收在各种实 际应用中的重要性和 应用案例。
理解光吸收过程中的 能量转移和转换机制 。
02
CHAPTER
光吸收基本原理
吸光光分析PPT课件
a.定量进行:显色剂与被测物质的反应要定量进行,生成的有色物质的组成要恒定,与 化学式相符
b.选择性好:选择只与被测组分发生反应的显色剂,排除共存物质的干扰。若显色剂也 可以与其共存物质发生反应,则显色产物在测量波长处的吸收应很小。
cm ·mol ·L c.灵敏度高:显色产物的λmax的吸光能力要强。κ在104~105
收产生的。
KMnO4呈紫红色 (吸收黄绿色光)
KMnO4
C
u
S
O
4呈
蓝
绿
色
(
吸
收
红
色
光)
CuSO4
4
第4页/共49页
2)物质吸收的是溶液颜色的互补色光
绿
黄
青
橙
白光
青蓝
红 蓝
紫
5
第5页/共49页
三、电磁波谱与分析方法分类
1. 电磁波谱
将电磁波按照其波长的长短或频率的高低排列就得到电磁波谱。
γ射线 χ射线 远紫外 近紫外 可见光区 近红外 中红外远红外 微波 无线电波
25
第25页/共49页
• 溶液的性质: A:溶液浓度过大 B:对光产生反射、散射或引起光化学反应 C:溶质在溶液中发生解离、缔合、互变异构
26
第26页/共49页
3. 仪器误差
a.仪器稳定性 光源不稳定或电路工作状态不稳定均会产生误差。
b.仪器精度 仪器的部件制造不精确。
c.杂散光的影响 由于仪器内部的灰尘和各部件的散射等因素是单色器产生的非测定用波长的光称 为杂散光,杂散光进入检测器后会产生额外的信号,并且会使测定偏离吸收定律。
最大吸收波长(λmax) : 吸收程度最大的光的
波长为最大吸收波长。 符号: λmax 物质不同λmax值不同 4)物质的吸收曲线为
b.选择性好:选择只与被测组分发生反应的显色剂,排除共存物质的干扰。若显色剂也 可以与其共存物质发生反应,则显色产物在测量波长处的吸收应很小。
cm ·mol ·L c.灵敏度高:显色产物的λmax的吸光能力要强。κ在104~105
收产生的。
KMnO4呈紫红色 (吸收黄绿色光)
KMnO4
C
u
S
O
4呈
蓝
绿
色
(
吸
收
红
色
光)
CuSO4
4
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2)物质吸收的是溶液颜色的互补色光
绿
黄
青
橙
白光
青蓝
红 蓝
紫
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三、电磁波谱与分析方法分类
1. 电磁波谱
将电磁波按照其波长的长短或频率的高低排列就得到电磁波谱。
γ射线 χ射线 远紫外 近紫外 可见光区 近红外 中红外远红外 微波 无线电波
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• 溶液的性质: A:溶液浓度过大 B:对光产生反射、散射或引起光化学反应 C:溶质在溶液中发生解离、缔合、互变异构
26
第26页/共49页
3. 仪器误差
a.仪器稳定性 光源不稳定或电路工作状态不稳定均会产生误差。
b.仪器精度 仪器的部件制造不精确。
c.杂散光的影响 由于仪器内部的灰尘和各部件的散射等因素是单色器产生的非测定用波长的光称 为杂散光,杂散光进入检测器后会产生额外的信号,并且会使测定偏离吸收定律。
最大吸收波长(λmax) : 吸收程度最大的光的
波长为最大吸收波长。 符号: λmax 物质不同λmax值不同 4)物质的吸收曲线为
光的吸收、色散和散射-50页PPT资料
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
22.09.2019
0
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
研究的主要问题: 光经过介质时吸收规律的描述; 光波色散及相速和群速问题; 光的瑞利散射和米氏散射。
要点: 1. 从经典电磁理论角度讨论光的色散和散射; 2. 对波的群速和相速及其色散参数间的联系; 3. 不同散射的特点;
法显示色散曲线。
22.09.2019
12
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
正常色散:
在可见光范围内无 色透明的物质,色散曲线
很相似:1. n随的增加
而单调下降;2. 下降率在 短波一端更大。这样的色 散称为正常色散。
1836年,Cauchy给出经验公式(柯西公式):
nf()AB2C4 nf()AB2
引入阻尼常数和电子固有频率,有:
rqmE02rr
g m
0
k m
由力学的阻尼振动解可得:
rqmE(2
1
02)i
22.09.2019
18
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
光的发射、吸收和色散的经典电磁理论:
设介质单位体积内有N个原子,每个原子
有z个电子,则介质的极化强度等有:
平面波函数可表为:
nx (tnx)
EE0ec e c
将指数写到一起,有:
i(t n (1 i)x)
i(t n ~ x)
E E 0 e c E 0 e c
复数n称为介质的复折射率,其实部表示介质的
折射率,虚部n表示波产生的衰减。
22.09.2019
21
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
细说明。故常称为布格定律或朗伯定律。
22.09.2019
22.09.2019
0
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
研究的主要问题: 光经过介质时吸收规律的描述; 光波色散及相速和群速问题; 光的瑞利散射和米氏散射。
要点: 1. 从经典电磁理论角度讨论光的色散和散射; 2. 对波的群速和相速及其色散参数间的联系; 3. 不同散射的特点;
法显示色散曲线。
22.09.2019
12
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
正常色散:
在可见光范围内无 色透明的物质,色散曲线
很相似:1. n随的增加
而单调下降;2. 下降率在 短波一端更大。这样的色 散称为正常色散。
1836年,Cauchy给出经验公式(柯西公式):
nf()AB2C4 nf()AB2
引入阻尼常数和电子固有频率,有:
rqmE02rr
g m
0
k m
由力学的阻尼振动解可得:
rqmE(2
1
02)i
22.09.2019
18
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
光的发射、吸收和色散的经典电磁理论:
设介质单位体积内有N个原子,每个原子
有z个电子,则介质的极化强度等有:
平面波函数可表为:
nx (tnx)
EE0ec e c
将指数写到一起,有:
i(t n (1 i)x)
i(t n ~ x)
E E 0 e c E 0 e c
复数n称为介质的复折射率,其实部表示介质的
折射率,虚部n表示波产生的衰减。
22.09.2019
21
光学教程专题 光的吸收、色散和散射
细说明。故常称为布格定律或朗伯定律。
22.09.2019
光的吸收课件
3
lcm厚的玻璃板对可见光范围内的各种波长的光波都等 量吸收1%(即透射光的功率密度为入射光的99%),然而 玻璃对于波长大于2500nm的光波,或波长小于380nm的 光波都能完全吸收,因而对于红外线或紫外线来说,玻 璃就成为非透明体了。虽然橡皮对于可见光来说是一种 非透明体,但它对于红外线却是良透明体。
若媒质吸收某种波长的光能比较显著,则称它具有选 择吸收 (selective absorption)性。如果不把光局限于可 见光范围以内,可以说一切物质都具有一般吸收和选 择吸收两种特性。
4
从媒质的吸收光谱中,可以得知媒质对哪些波长的光具 有选择吸收性。一般地讲,固体和液体选择吸收的波长 范围较宽,称之为吸收带;而稀薄气体选择吸收的波长 范围很窄,表现为吸收线。
收率 也就与浓度C成正比,即
C
11
代入上式,吸收定律可写成
I I0eCl
A.Beer定律
式中 也是一个系数,它的数值仅仅取决于吸收媒质分
子的特征,而与溶液的浓度无关。
但需指出,只有当溶液里的分子特性不因它的邻近分子的存在 而发生变化时,Beer定律才能适用,并可用以测量溶液的浓度。 在很浓的溶液里,分子间相互作用的影响颇强,Beer定律不再 适用,但Bouguer--Lambert吸收定律仍然适用。
6
光谱中的每一种颜色都是纯色(pure color),实际中, 有许多颜色在光谱中并不存在。例如,在光谱里找不 出和高锰酸钾溶液的紫红色一样的颜色。令白色光透 射高锰酸钾溶液后,再用分光仪检查之,可发现这种 溶液能完全吸收光谱中的各色光,而能透射光谱两端 的红色光和紫色光。事实上,纯色是很少看到的,绝 大多数物体的颜色通常是混合色(secondary color)。
lcm厚的玻璃板对可见光范围内的各种波长的光波都等 量吸收1%(即透射光的功率密度为入射光的99%),然而 玻璃对于波长大于2500nm的光波,或波长小于380nm的 光波都能完全吸收,因而对于红外线或紫外线来说,玻 璃就成为非透明体了。虽然橡皮对于可见光来说是一种 非透明体,但它对于红外线却是良透明体。
若媒质吸收某种波长的光能比较显著,则称它具有选 择吸收 (selective absorption)性。如果不把光局限于可 见光范围以内,可以说一切物质都具有一般吸收和选 择吸收两种特性。
4
从媒质的吸收光谱中,可以得知媒质对哪些波长的光具 有选择吸收性。一般地讲,固体和液体选择吸收的波长 范围较宽,称之为吸收带;而稀薄气体选择吸收的波长 范围很窄,表现为吸收线。
收率 也就与浓度C成正比,即
C
11
代入上式,吸收定律可写成
I I0eCl
A.Beer定律
式中 也是一个系数,它的数值仅仅取决于吸收媒质分
子的特征,而与溶液的浓度无关。
但需指出,只有当溶液里的分子特性不因它的邻近分子的存在 而发生变化时,Beer定律才能适用,并可用以测量溶液的浓度。 在很浓的溶液里,分子间相互作用的影响颇强,Beer定律不再 适用,但Bouguer--Lambert吸收定律仍然适用。
6
光谱中的每一种颜色都是纯色(pure color),实际中, 有许多颜色在光谱中并不存在。例如,在光谱里找不 出和高锰酸钾溶液的紫红色一样的颜色。令白色光透 射高锰酸钾溶液后,再用分光仪检查之,可发现这种 溶液能完全吸收光谱中的各色光,而能透射光谱两端 的红色光和紫色光。事实上,纯色是很少看到的,绝 大多数物体的颜色通常是混合色(secondary color)。
《光吸收的基本定律》课件
光能转化的基础知识
跟随光线的轨迹,我们将深入研究光能在不同介质中的转化过程。了解吸收、 散射和透射等现象,以及它们对光能转化的影响。
光谱学的概述
探索光谱学的奥秘,学习如何使用光谱来研究物质。了解吸收谱、发射谱和连续谱的特点,以及它们在分析和 识别物质方面的应用。
光吸收法的应用
将光吸收法应用于实际问题中。了解如何利用光吸收法来检测和测量物质的浓度、反应速率和其他相关性质。
基于光吸收法的实验设计
亲自动手设计一项基于光吸收法的实验。学习实验设计的关键原则,确保实 验可靠、重复性好,并能得出准确的结果。
实验结果的分析和讨论
深入分析你的实验结果,并与同学们讨论你的发现。探索实验结果的含义, 挖掘数据背后的故事,并从中获得新的见解和启发。
《光吸收的基本定律》 PPT课件
本课件介绍了光吸收的基本定律,包括定义和原理收法的应用。课件还包括基于光吸收法 的实验设计和实验结果的分析和讨论。
光吸收的定义和原理
探索光吸收的基本概念,并了解它在物质中发生的原理。我们将探讨光的相 互作用和电子能级之间的关系。
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∵b : cm
S 单位:g·cm-2
c : mol·L-1=mol/103cm3 S 1 bcM 106
∴bc = mol/103cm2
1000
(1) 若再乘以M( g ·mol-1 ), bcM 103
则为103cm2的截面积光 程中所含物质的质量(g)
0.001 M 103
(2)若再乘已106,则(g)把
3.朗伯-比耳定律
如果同时考虑溶液的浓度和液层厚度的变化,则
上述两个定律可合并为朗伯-比耳定律,即得到:
lg Io Kbc 设A l Io lg 1 Kbc It T
此式为光吸收定律的数学表达式
式中:A:吸光度, K:比例常数,与入射光 的波长、物质的性质 和溶液的温度等因素 有关。 It/I0=T:透射比(透光 度),
(一) 朗伯-比耳定律的推导
当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质 (固体、液体或气体)。 例如:溶液时,光的一部分被介质吸收,一部分透过 溶液、一部分被器皿的表面反射。则它们之间的关系为:
如果
} 入射光的强度为I0,
吸收光的强度为Ia, 透过光的强度为It,
I0= Ia+It + Ir
反射光的强度为Ir
A=abc
(2) 摩尔吸收系数()
当c:mol.L-1 , b:cm时 K用表示,称为摩尔吸收系数, 其单位为L.mol-1.cm-1 , 这时朗伯-比耳定律变为:
A= bc
摩尔吸收系数()的物理意义
当吸光物质的浓度为1mol·L-1, 吸收层厚度为1cm时,吸光物质 对某波长光的吸光度。
(1) 入射光为平行单色光且垂直照射。 (2) 吸光物质为均匀非散射体系。 (3) 吸光质点之间无相互作用。 (4) 辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生。
6.吸光度的加和性
当介质溶液中含有多种吸光组分时,只要各组分间不存在着相互作用,
则在某一波长下介质的总吸光度是各组分在该波长下吸光度的加和。
A 即: = A1 + A2 +…… + An
(二)吸收系数和桑德尔灵敏度
1. 吸收系数 朗伯-比尔定律(A=Kbc)中的系数(K)
因浓度(c)所取的单位不同,有两种表 示方式:
(1) 吸收系数(a)
当c:g.L-1 b:cm时 K用a表示,称为吸收系数, 其单位为L.g-1.cm-1 , 这时朗伯-比耳定律变为:
吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系
数表示外,还常用桑德尔灵敏度S表示。
定义:当光度仪器的检测极限为 A=0.001时,单位截面积光程内所能检 出的吸光物质的最低质量
单位:g·cm-2
3.桑德尔灵敏度(S)与摩尔吸收系
数()的关系
由桑德尔灵敏度S的定义可得到:
A=0.001=bc
bc 0.001
近似处理
在分光光度测定中,盛溶液的比色皿都是 采用相同材质的光学玻璃制成的,反射光的强 度基本上是不变的(一般约为入射光强度的4%) 其影响可以互相抵消,于是可以简化为:
I0= Ia+It
推导
纯水对于可见光的吸收极微,故有色 液对光的吸收完全是由溶液中的有色质 点造成的。 当入射光的强度I0一定时,如果Ia越 大,It就越小,即透过光的强度越小, 表明有色溶液对光的吸收程度就越大。
第二节 光吸收的基本定律
一、朗伯-比耳定律
(1) 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后在1729年和1760年阐明了物质对光的 吸收程度与吸收层厚度之间的关系;
(2) 比耳(beer)与1852年又提出光的吸收程度与吸光物质浓度之间也有类似的关 系;
(3) 二者结合起来就得到了朗伯--比耳定律。 (4)该定律奠定了分光光度分析法的理论基础。
目前最大的κ的数量级可达106
如:Cu—双流腙配合物
κ495=1.5×105 L ·mol-1 ·cm-1
(3) 吸收系数(a)与摩尔吸收系数() 的关系
=aM
吸收系数(a)常用于化合物组成不明, 相对分子质量尚不清楚的情况。
摩尔吸收系数()的应用更广泛。
2. 桑德尔灵敏度(Sandell) S
I0= Ia+It
实验证明
实践证明,有色溶液对光的吸收程度, 与该溶液的浓度、液层的厚度以及入射 光的强度等因素有关。如果保持入射光 的强度不变,则光吸收程度与溶液的浓 度和液层的厚度有关。
1. 朗伯定律
1760年由朗伯推导出了吸光度于吸收介质厚度的关系式:
dI k1Idb
dI I
k1db
κ = f ()
∴ κ能表示物质对某一波长的光的吸收能力。
κ越大,表明物质对某的光吸收能力越强。
当为max, κ为κmax κmax是一重要的特征常数,它反映了某吸光物质吸收能力可能达到的最高度。
⑤ κ常用来衡量光度法灵敏度的高低,
κmax越大,表明测定该物质的灵敏度越高
一般认为κmax >104 L ·mol-1 ·cm-1的方法较灵敏。 (所以书写κ时应标明波长)
b:液层厚度(cm)
4.朗伯-比耳定律物理意义
当一束平行的单色光垂直通过某一均匀的、非散射的吸光物质溶液时,其吸
光度(A)与溶液液层厚度(b)和浓度(c)的乘积成正比。
它不仅适用于溶液,也适用于均匀的气体、固体状态,是各类光吸收的基
本定律,也是各类分光光度法进行定量分析的依据。
5.朗伯-比耳定律成立的前提
ln
It I0
k1b
It dI I I0
b
0 k1db
lg
I0 It
0.434k1b
2.比耳定律
比耳(beer)在1852年提出光的吸收程度与吸光物质浓度之间的关系:
dI k2Idc
dI I k2dc
ln
It I0
k2c
It dI I I0
c
0 k2dc
lg
I0 It
0.434k2c
摩尔吸收系数()的性质
① 表示了吸光物质的浓度为1mol·L-1 ,液层厚度为1cm,物质对光的吸收能力。
② κ与溶液的浓度和液层厚度无关,只与物质的性质及光的波长等有关。
③ 在波长、温度、溶剂等条件一定时
κ的大小取决于物质的性质。
∴ κ是吸光物质的特征常数,不同物质具有不同的κ 。
④ 对于同一物质,当其他条件一定时(温度等) ,κ的大小取决于波长。