分光光度技術(shù)的基本原理及應用

有色溶液對光線(xiàn)有選擇性的吸收作用，不同物質(zhì)由于其分子結構不同，對不同波長(cháng)線(xiàn)的吸收能力也不同，因此，每種物質(zhì)都具有其特異的吸收光譜。有些無(wú)色溶液，光雖對可見(jiàn)光無(wú)吸收作光光度技術(shù)吸收用，但所含物質(zhì)可以吸收特定波長(cháng)的紫外線(xiàn)或紅外線(xiàn)。分光譜來(lái)鑒定物質(zhì)性質(zhì)及含量的技術(shù)，其理論依據是(分光光度法)主要是指利用物質(zhì)特有的Lambert和Beer定律。
分光光度法是比色法的發(fā)展。比色法只限于在可見(jiàn)光區，分光光度法則可以擴展到紫外光區和紅外光區。比色法用的單色光是來(lái)自濾光片，譜帶寬度從40－120nm，精度不高，分光光度法則要求近于真正單色光，其光譜帶寬最大不超過(guò)3－5nm，在紫外區可到1nm以下，來(lái)自棱鏡或光柵，具有較高的精度。

基本原理　

一、光的基本知識

　　光是由光量子組成的，具有二重性，即不連續的微粒和連續的波動(dòng)性。波長(cháng)和頻率是光的波動(dòng)性和特征，可用下式表示：

式中λ為波長(cháng)，具有相同的振動(dòng)相位的相鄰兩點(diǎn)間的間隔叫波長(cháng)。Ｖ為頻率，即每秒鐘振動(dòng)次數。Ｃ為光速即是299770千米／秒。光屬于電磁波。自然界中存在各種不同波長(cháng)的電磁波，列成表1-1所示的波譜圖。 分光光度法所使用的光譜范圍在200nm-10μ（1μ= 1, 000nm ）之間。其中200nm－400nm為紫外光區，400nm－760nm為可見(jiàn)光區，760nm－10,000nm為紅外光區。

二、朗伯－比爾（Lambert-Beer）定律

　　朗伯－比爾定律是比色分析的基本原理，這個(gè)定律是有色溶液對單色光的吸收程度與溶液及液層厚度間的定量關(guān)系。此定律是由朗伯定律和比爾定律回納而得。電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計|

　　1.朗伯定律
一束單色光通過(guò)溶液后，由于溶液吸收了一部分光能，光的強度就要減弱：若溶液濃度不變，則溶液的厚度愈大（即光在溶液中所經(jīng)過(guò)的途徑愈長(cháng)），光的強度減低也愈明顯。

　　2.朗伯－比爾定律
假如同時(shí)考慮吸收層的厚度和溶液濃度對光吸收的影響，則必然將朗伯定律和比爾定律合并起來(lái)，吸光度與溶液的濃度和液層的厚度的乘積成正比，這就是朗伯－比爾定律。

分光光度計基本結構簡(jiǎn)介

　　能從含有各種波長(cháng)的混合光中將每一單色光分離出來(lái)并丈量其強度的儀器稱(chēng)為分光光度計。

　　分光光度計因使用的波長(cháng)范圍不同而分為紫外光區、可見(jiàn)光區、紅外光區以及萬(wàn)用（全波段）分光光度計等。無(wú)論哪一類(lèi)分光光度計都由下列五部分組成，即光源、單色器、狹縫、樣品池，檢測器系統。如圖1-1所示。

一、光源

　　要求能提供所需波長(cháng)范圍的連續光譜，力博儀表穩定而有足夠的強度。常用的有白熾燈（鎢比燈、鹵鎢燈等），氣體放電燈（氫燈、氘燈及氙燈等），金屬弧燈（各種汞燈）等多種。

　　鎢燈和鹵鎢燈發(fā)射320－2000nm連續光譜，最適宜工作范圍為360－1000nm，穩定性好，用作可見(jiàn)光分光光度計的光源。氫燈和氘燈能發(fā)射150－400nm的紫外結，可用作紫外光區分光光度計的光源。紅外線(xiàn)光源則由納恩斯特（Nernst）棒產(chǎn)生，此棒由ＺrＯ2:Ｙ2Ｏ3=17:3（Ｚr為鋯，Ｙ為釔）或Ｙ2Ｏ3，ＧeＯ2（Ｇe為鈰）及ＴhＯ2
（Ｔh為釷）之混合物制成。汞燈發(fā)射的不是連續光譜， 力博儀表能量盡大部分集中在253.6nm波長(cháng)外，一般作波長(cháng)校正用。鎢燈在出現燈管發(fā)黑時(shí)應及更換，如換用的燈型號不同，還需要調節燈座的位置的焦距。氫粘及氘燈的燈管或窗口是石英的，且有固定的發(fā)射方向，安裝時(shí)必須仔細校正接觸燈管時(shí)應戴手套以防留下污跡。

二、分光系統（單色器）

　　單色器是指能從混合光波中分解出來(lái)所需單一波長(cháng)光的裝置，由棱鏡或光柵構成。用玻璃制成的棱鏡色散力強，但只能在可見(jiàn)光區工作，石棱鏡工作波長(cháng)范圍為185￣4000nm，在紫外區有較好的分辯力而且也適用于可見(jiàn)光區和近紅外區。 棱鏡的特點(diǎn)是波長(cháng)越短，色散程度越好，越向長(cháng)波一側越差。所以用棱鏡的分光光度計，其波長(cháng)刻度在紫外區可達到0.2nm，而在長(cháng)波段只能達到5nm。有的分光光系統是衍射光柵，即在石英或玻璃的表面上刻劃很多平行線(xiàn)，刻線(xiàn)處不透光，于是通過(guò)光的干涉和衍射現象，較長(cháng)的光波偏折的角度大，較短的光波偏折的角度小，因而形成光譜。