➢ 讨论：
E
A C l
1）E与（组分性质，温度，溶剂，λ）有关
当组分性质、温度，λ和溶剂一定，E一定
2）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收）
同一物质在不同波长下E一定不同
3）E↑，物质对光吸收能力↑, 定量测定灵敏度↑
→ 定性、定量依据
2．吸光系数两种表示法：
1）摩尔吸光系数ε：
在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度
*核磁共振波谱法(NMR) 其它波谱法 *质谱法(MS)
第一节 光学分析概论
一、电磁辐射和电磁波谱 二、光学分析法及其分类 三、光谱法仪器——分光光度计
1. 光的基本性质 (电磁波的波粒二象性)
波动性 光的传播速度:
νλc ，σ λ1
V = c =
n
c －真空中光速 2.99792458×108m/s
（二）化学因素
• Beer定律适用的另一个前提：稀溶液 • 浓度过高会使C与A关系偏离定律
四、透光率的测量误差——ΔT
A lg T E C l C A 1 E l E l lg T
浓度的相对误差 C 0.434T C T lg T
✓ 影响测定结果的相对误差两个因素： T和ΔT ➢ ΔT影响因素：仪器噪音 1）暗噪音 2）讯号噪音
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%), Er : 0.1%～0.2%
准确度高
依据化学反应, 使用玻璃仪器
仪器分析：微量组分(<1%), Er : 1%～5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
例: 含Fe约0.05%的样品, 称0.2 g, 则m(Fe)≈0.1 mg
样品溶液 样品池 A样
✓ 注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰
三、偏离Beer定律的因素
A E C l
• 依据Beer定律，A与C关系应 为 经过原点的直线
• 偏离Beer定律的主要因素表现 ✓为（以一下）两光个学方因面素 ✓ （二）化学因素
（一）光学因素
长
二、光学分析法及其分类
（一）光学分析法 依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射
相互作用而建立起来的各种分析法的统称~。 （二）分类：
1．光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内 部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射 辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分 析方法.
➢ 按能量交换方向分 吸收光谱法 发射光谱法
形状相同，max 相同,Amax 不同
——定量分析的基础
4．吸光度测量的条件选择：
λmax Amax 测定灵敏度高
1）测量波长的选择： λmax左右 较小的ΔA
E
A C l
须在λmax下测定
2）吸光度读数范围的选择：选A=0.2~0.7
3）参比溶液(空白溶液)的选择：
空白溶液 配制样品的溶剂 参 比 池光学性质和厚度相同 样 品 池 空白溶液 参比池调节光 路 A参 0 ，T 100%
A = EcL
检测器
光源
参 比
L
0.20
2L
比尔定律：吸光度与浓度的关系
A = EcL
显示器
பைடு நூலகம்
0.00
检测器
光源
参 比
0.10
c
0.20
2c
吸光度与波长的关系 A = EcL
显示器
0.00
检测器
光源
参 比
0.10
红 蓝绿光
0.00
红 红光
朗伯-比尔定律
A=lg(I0/It)=EcL
1．Lamber-Beer定律的适用条件（前提）
1．非单色光的影响： ✓ Beer定律应用的重要前提——入射光为单色光
• 照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光
• 其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定
• 为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度
• 这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度
设入射光由波长为λ1和λ2的光组成 入 射 光 光 强 分 别 为I0 1和 I0 2 对应的透过光光强分别为I1和I2
A lg T
lg
I I0
E C l I
I0
10 ECl
又 T I1 I 2 I 01 10 E1Cl I 02 10 E2Cl
I 01 I 02
I 01 I 02
10 E1Cl I 01 I 02 10（E2 E1）Cl I 01 I 02
A
lg T
E1C
l
lg
I 01
A = A1 + A2 + … +An
用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶 液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，
溶剂、试剂对光的吸收等。
A1
=
lg
I0 I参比
A2
=
lg
I0 I试液
A
=
A2
-
A1
=
lg
I参比 I试液
二、吸光系数和吸收光谱
1．吸光系数的物理意义：
单位浓度、单位厚度的吸光度
➢ 按作用结果不同分 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱
（1）发射光谱
M * 发光释放能量M hν 发射光谱
激发态
基态 光
✓例：γ-射线；x-射线；荧光
（2）吸收光谱
M hν吸收辐射能量 M * 吸收光谱
基态 光
激发态
✓例：原子吸收光谱，分子吸收光谱
光谱种类
原子光谱：吸收、发射、荧光
线状光谱
分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱
I
带状光谱
黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光
连续光谱
2．非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用 测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射 和偏振等基本性质变化的分析方法 分类：折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法
3．光谱法与非光谱法的区别：P176
➢ 光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁
三、光谱法仪器——分光光度计
➢ 主要特点：五个单元组成
光源
单色器
样品池
记录装置
检测器
10.1 吸光光度法的基本原理
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具 有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
特点 – 灵敏度高：测定下限可达10-5～10-6mol·L-1, 10-4%～10-5% – 准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差2～5％ （1～2％） – 操作简便快速 – 应用广泛
重量法 容量法 光度法
m(Fe2O3)≈0.14 mg, 称不准 V(K2Cr2O7)≈0.02 mL, 测不准 结果0.048%～0.052%, 满足要求
带*的为四 大波谱
原子光谱法
光谱分析法
分子光谱法
发展联用技术是趋势!
原子发射光谱法 原子吸收光谱法(AAS) 原子荧光光谱法 *紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis) *红外吸收光谱法(IR) 分子荧光光谱法(MFS) 分子磷光光谱法(MPS) 化学发光光谱法 拉曼光谱法(RS)
颜色 紫
蓝 绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
互补光 黄绿
黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
透光率(透射比）T（Transmittance）
T = It I0
I0 入射光
吸光度A (Absorbance）
It 透过光
A = lg(I0/It) = lg(1/T) = —lgT It↑ A↓
10.2 光吸收基本定律:朗伯-比 尔定律
1.0 350
0.8
Cr2O72-
0.6
0.4
0.2
525 545 MnO4-
300 350 400
500
600
700 /nm
苯 (254nm)
甲苯 (262nm)
A
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
➢不同物质吸收光谱的形状以及max 不
同 ——定性分析的基础
➢同一物质，浓度不同时，吸收光谱的
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.602×10－19 J
波粒二象性
E=h
c
=
V h
=
h
n
真空中:E h c
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越
长(频率越低)，光量子的能量越低.
单色光：具有相同能量(相同波长)的光.
混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
一起. 例如白光.
2．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。
~3.0 ×108m/s
－波长，单位：m,cm,mm, m,nm,Å
1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1Å=10-10m
－频率，单位：赫芝(周)Hz 次/秒
n －折射率，真空中为1
σ－波数，单位：cm－1
电场向量 Y
Xx
Z
微粒性
光量子，具有能量。 E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s －频率 E－光量子具有的能量
分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 ➢ 非光谱法：内部能级不发生变化
仅测定电磁辐射性质改变
物质分子内部3 种运动形式及其对应能级：
1. 电子相对于原子核的运动--电子能级; 单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反. 三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同.
2. 原子核在其平衡位置附近的相对振动 --振动能级;
I 02 10（E2 E1）Cl I 01 I 02
➢ 讨论： 入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光 谱形状 E1 E 2 A E1CL 成线性关系