光谱分析仪器

二、光谱分析技术的分类
分子吸收法: 分子光谱 分子发射法: 光谱技术 原子吸收法：原子吸收法 原子光谱
分子荧光光度法 可见与紫外分光光度法、红外光谱法
原子发射法：发射光谱分析法、原子荧光法等
第二节 紫外-可见分光光度计


分光光度计:能从含有各种波长的混合光中将每一 单色光分离出来并测量其强度的仪器。 特点： 分析精密度高 测量范围广 分析速度快 样品用量少
一、光谱分析技术的基础理论

朗伯-比尔定律：
I T 10kbc I0 I0 I 1 A lg T lg lg lg kbc I0 I T
I
I0：入射光强度 b:液层厚度 T:透光度 k:吸光系数 C:溶液浓度 I:透射光强度 A:吸光度
I0
b
朗伯—比尔定律
当一束平行单色光照射到溶液时，光的一部份Ia被吸 收，一部份It透过溶液，一部份Ir被吸收池表面反射。则入 射光的强度IO应为： IO=Ia+It +Ir 如果用同样质料的比色皿，则Ir基本不变，并且通常 反射损失量Ir很小，其影响可以消除。 则： IO=Ia+It
光谱分析技术及相关仪器
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内 容 提 要
光谱分析技术基础理论与光谱技术分类
紫外-可见分光光度计 荧光光谱仪
原子光谱分析仪

光谱分析（Spectral Analysis）：指所有 对物质发射辐射能的能谱分析或对辐射能 与物质相互作用引起的能谱改变的分析。 光谱分析法：基于物质发射的电磁辐射及 电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的 分析方法。
（1）透射比T
It T Io
It ： 透过光强度 ； Io ：入射光强度
T愈大，说明溶液对光的吸收愈小。
（2）吸光与透度射比
1 A lg T
A : 吸光度 ; T: 透射比
Байду номын сангаас
伯朗（Lambert）定律：(1760年）
当试验条件及溶液浓度c一定时，吸光度A与溶液层厚度 b成正比：
Io A Lg k 2 b It
h S3 S2 S1 S0 E3 E2
E1
E0
h E2 E0
hc E E2 E0 h

物质对光的选择性吸收
不同的物质只对不同的、特定波长的光有较强的吸收。
吸 光 度
B A
λa
λb
波长
同一物质（溶液）不同浓度的吸收曲线
吸 光 度
C3 > C2 > C1
C3 C2 C`1 λa
一、光谱分析技术的基础理论

光的波粒二象性：微粒性 波动性
E h
hc

E 为光子的能量；ν为光波的频率（Hz）；h为普朗克常数
（6.626）；
c为光速（2.9977×108m／s）；λ为光波的波长
一、光谱分析技术的基础理论
物质的吸收光谱:在连续光谱中某些波长的光 被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱,包括 分子吸收光谱和原子吸收光谱。吸收光谱取决 于物质的结构。
Io A Lg k b c It
k: 吸光系数（摩尔吸光系数/质量吸光系数） b: 溶液层厚度 c: 溶液的浓度（mol/L ； g/L）
吸光系数k (absorptivity)

K为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。如 果上述因素中除吸收物质外，其他因素皆固定不变时，则 吸光系数只与吸收物质的性质有关，可作为该物质吸光能 力大小的特征数据。

常用光谱分析仪器 紫外-可见分光光度计
原子吸收分光光度计
红外光谱仪 原子发射光谱仪
荧光分析仪
原子荧光分析仪等
本章目录
第一节 光谱分析技术基础理论与分类 第二节 紫外-可见分光光度计
第三节 荧光光谱仪
第四节 原子光谱分析仪
第一节 光谱分析技术基础理论与分类
吸收光谱（absorption spectrum）即物质对 不同波长光的吸收程度不同而产生的光谱。 发射光谱是由物质分子或原子吸收了外来的 能量后发生分子或原子间的能级跃迁而产生 的光谱。
Lambert定律适用于均匀介质。
比耳（Beer）定律：
（1852年）
当试验条件及液层厚度b一定时，吸光度A与溶液浓度 c成正比:
Io A Lg k1c It
Beer定律仅适用于单色光。
朗伯—比尔定律(光吸收定律)：当用一束单色光照射吸收物质的溶
液时，其吸光度与液层厚度及溶液浓度的乘积成正比
第二节 紫外-可见分光光度计
根据使用的波长范围不同分为紫外光区、可见光区、 红外光区以及万用（全波段）分光光度计等。

10-2 nm 10 nm
射 线 x 射 线
102 nm 104 nm
紫 外 光 红 外 光
0.1 cm 10cm
当浓度以g／L表示时，称k为吸光系数，以a表示，即：
Io A Lg a b c It
当浓度以Mol/L表示时，称k为摩尔吸光系数，以ε表示，即：
A Lg
Io b c It
吸光度的可加性
如有一复杂试样，其中有几个组分，各 组分均有其 K 、 C 、 A ，那么溶液的吸光度 即为各组分吸光度之和。 A=A1+A2+…+An =k1lc1+k2lc2+…+knlcn
波长
吸收曲线的讨论：
1. 同一种物质对不同波长的吸光度不同。吸光度最大处 对应的波长成为最大波长λmax。 2. 不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、 λmax 不变。而对于不同物质，他们的吸收曲线形状、 λmax 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。 4. 不同浓度的同一物质，在某一波长下吸光度A有差异， 在λmax处吸光度A的差异最大。此特性可作为物质定量 分析的依据。 5. 在λmax处吸光度随着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。


光谱
白光是波长400—750nm范围内的各种波长光的 混合光。当它通过棱镜后，白光中各种波长的光被彼此 分离开来，从而得到了各种不同颜色的单色光—光谱。
单色光、复合光和互补色光
（1）具有同一种波长的光，称为单色光。 （2）含有多种波长的光称为复合光。 （3）如果把适当颜色的两种光按一定强度比例混合可 得到白光，这两种颜色的光称为互补色光。 （4）白光（太阳光）：由各种单色光组成的复合光。