浅谈分光光度计的原理

分光光度法是比色法的发展。比色法只限于在可见光区, 分光光度法则可以扩展到紫外光区和红外光区。比色法用的单色光是来自滤光片 , 谱带宽度从 (40120) nm,精度不高,分光光度法则要求近于真正单色光, 其光谱带宽**大不超过 (35)nm,在紫外区可到 1nm以下 , 来自棱镜或光栅,具有较高的精度。
 
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称为分光光度计
 
分光光度计因使用的波长范围不同而分为紫外光区、可见光区、红外光区以及万用 (全波段 )分光光度计等。无论哪一类分光光度计都由下列五部分组成 , 即光源、单色器、狭缝、样品池, 检测器系统。
1 光的基本知识
 
光是由光量子组成的 ,具有二重性,即不连续的微粒和连续的波动性。波长和频率是光的波动性和特征 , 可用下式表示 :λ=CV 式中:λ—为波长 ,具有相同的振动相位的相邻两点间的距离叫波长 ;V—为频率, 即每秒钟振动次数 ;C—为光速等于 299770千米 /秒。
 
光属于电磁波。自然界中存在各种不同波长的电磁波 , 分光光度法所使用的光谱范围在 200nm-10μ(1μ=1, 000nm)之间。其中 200nm~ 400nm为紫外光区 ,400 ~ 760nm为可见光区, 760 ~ 10, 000nm为红外光区。
 
2 吸收光谱原理
 
物质中分子内部的运动可分为电子的运动、分子内原子的振动和分子自身的转动 ,因此具有电子能级、振动能级和转动能级。当分子被光照射时 , 将吸收能量引起能级跃迁,即从基态能级跃迁到激发态能级。而三种能级跃迁所需能量是不同的, 需用不同波长的电磁波去激发。电子能级跃迁所需的能量较大, 一般在 1eV~ 20eV, 吸收光谱主要处于紫外及可见光区 ,这种光谱称为紫外及可见光谱。如果用红外线 (能量为 1eV~ 0.025eV)照射分子 ,此能量不足以引起电子能级的跃迁,而只能引发振动能级和转动能级的跃迁, 得到的光谱为红外光谱。若以能量更低的远红外线 0.025eV~ 0.003eV照射分子, 只能引起转动能级的跃迁, 这种光谱称为远红外光谱。由于物质结构不同对上述各能级跃迁所需能量都不一样 ,因此对光的吸收也就不一样 ,各种物质都有各自的吸收光带 ,因而就可以对不同物质进行鉴定分析 ,这是光度法进行定性分析的基础。根据朗伯 -比耳定律 :当入射光波长、溶质、溶剂以及溶液的温度一定时 , 溶液的光密度和溶液层厚度及溶液的浓度成正比, 若液层的厚度一定 ,则溶液的光密度只与溶液的浓度有关 ,吸光度与被测物质的浓度成正比, 这就是光度法定量分析的依据。