实验3 紫外－可见分光光度计的测量应用一、实验目的
1．了解紫外－可见分光光度计的结构、工作原理及应用。
2．了解关于物质的吸收光谱的基本定律。
3．初步学会应用紫外－可见分光光度计测量物质（各种透明晶体和溶液）的吸收光谱或透过谱（如光子晶体的透过谱）。
4．了解应用紫外－可见分光光度计测量溶液浓度的方法。
二、光的吸收定律与物质的光谱
紫外光是波长范围在200一400nrn的电磁波，可见光是波长在400一750nrn范围电磁波。
当光穿过媒介传播时，媒介中的物质分子和原子就会与光波产生相互作用，使光的能量发生损耗，这就是所谓的光的吸收现象。
不同的物质可能与不同波长的光波发生较强的相互作用，这就出现所谓的选择性吸收现象。
例如，红色玻璃对红光的吸收比较小，而对其它波长的光波的吸收较强，从而使得该玻璃看起来是红色的。
如果固定输入光的强度，从200nrn到750nrn连续改变入射光的频率，将每个波长的光穿过某一物质后的输出光强记录下来，则以入射光频率为横坐标、以出射光强度
为纵坐标而画出的曲线称为该物质的紫外－可见吸收光谱。
朗伯（Lambert）发现，光在媒质中的光强随其在媒质中的传播距离而发生指数衰减：即
I＝I0 exp（－kx）(1)
其中I0为入射处的光强，I为出射处的光强，X为光在媒质中的传播距离，k为衰减系数。
这就是媒质中的光的吸收的基本定律，通常称这个规律为朗伯定律。
当吸收物质为某种物质的溶液时，设溶剂是不吸收光的，则该溶液对光的吸收率应与光波通过的路程上单位长度内吸收光的分子数，也就是与浓度C成正比，即k=α'C (2)
引入透过率T= I/ I0，吸光度A= —log T ，令α=α'/2.303，则由式（1）有：
A= α C x （3）通常称公式（3）叫比尔定律。
由此可知，先配出标准浓度（C。
）的所研究物质的溶液，测出其吸光度（A。
），则任意浓度的所研究物质的溶液的浓度值可以通过测量其吸光度而求出。
由式（3）有：A。
＝αC。
x；A= αC x;从而有A。
／A＝C。
／C，即有
C ＝ C 。
A／A。
（4）
三、紫外－可见分光光度计UV－ll00简介
紫外一可见分光光度计是物质的吸收光谱测量的必备仪器。
它的种类繁多，有多通道和单通道、手动和自动等多种形式。
但任何一种分光光度计均包含有光源、色散系统、吸收池和光电检测系统等基本组成部分。
UV－1100等较先进的系统还配有数据记录、处理和显示部件。
UV－1100所采用的光源由钨丝灯和氘灯构成。
钨丝灯用于提供可见光，氘灯用于提供紫外光。
UV－1100采用光栅来实现分色作用。
UV－1100的光电检测系统由光电倍增管、信号电压放大器和计算机构成。
计算机同时担任数据处理和显示的功能。
图（1）和图（2）分别示出了UV－1100整个系统的组成框图和光路图。
UV－1100的工作波长范围为200nrn－800 nrn ．系统具有自检功能，可以按波长扫描方式、定波长方式、动力学实时取样方式进行测量，具有定量分析测量功能和谱图处理功能。
四、实验内容
1．基本操作方法的掌握
开机操作步骤：（1）打开分光光度计电源，钨丝灯亮；（2）打开氘灯电源，约6秒后，氘灯亮；（3）打开打印机电源；（4）打开显示器电源；（5）打开计算机系统电源。
进人测量控制系统软件：在WINDOWS桌面上双击“UV ll00”图标，系统进人仪器自检。
然后可选取适当的测量方式进行测量。
2．用波长扫描方式测量物质（本实验中为一有色物质）的吸收光谱
先选择测量方式为波长扫描测量方式，在计算机弹出的对话框中输入有关参数。
然后将参比样品（空气）及被测样品（有色样品）放到样品池的样品架上，盖好样品室的盖了。
单击“测量运行”菜单项，选“波长扫描一测量运行”画面，然后单击“开始”，按屏幕上的操作提示，拉动样品池进行测量。
3．用定波长方式测量溶液的浓度
先配出标准浓度（C。
）的所研究物质的溶液，测出其吸光度（ABS）（设其测量值为A。
），再测出所研究物质的未知浓度的溶液的吸光度A，即可由式（4）求出待测溶液的浓度值。
具体步骤是：
（1）将参比样品（纯水）、浓度值己知的溶液（C。
，可设它C。
＝l）和浓度值未知的溶液分别放入样品池中。
（2）从主菜单下的“测量功能”菜单激活（单击）“定波长测量”菜单项，根据屏幕弹出的对话框输入参数。
（3）将参比和样品（一个浓度已知，三个浓度不同的同种溶液）
放入样品室。
（4）激活“测量运行”菜单，单击“开始”命令，按屏幕提示进行测量。
记录测量结果。
重复进行5次测量。
计算待测
样品的浓度值。
注意：当取C。
=1时，测得的值为相对浓
度。
五、实验报告要求
1．分析样品的吸收光谱的特点，比较光子晶体的透过谱与其它透明体的吸收光谱的不同之处。
2．由朗伯定律分析光束在均匀介质中传播dx距离时的光强的损耗量，由所求得的结果指出其物理含义。
3．设参比样品的浓度为C。
，根据实验数据求出待测样品的浓度。
4．进行浓度测量值的误差分析。