2.物质颜色的产生
物质的颜色是由于物质对不同波长的光具 有选择性吸收而产生的。
绿 黄
青
橙 红
白光 紫
青蓝 蓝
一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构 有关,而溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点(离子或 分子)选择性地吸收某种颜色的光而引起的。
常见的有下列三种情况：
①当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎全部被吸 收，则溶液呈黑色。
第一节 基本原理
一、光的基本特性 1.光的波动性 光是一种电磁波，电磁波可以用周期T(s)、
频率‫( ע‬Hz)、波长λ(nm)和波数σ（cm-1） 等参数描述。它们之间的关系为：
1= ‫ע‬/T=c/λ σ=1/λ= ‫ע‬/c
波谱区名称射线ຫໍສະໝຸດ X射线远紫外 光近紫外 光
光
可见光
学
光
谱 区
近红外 光
最大吸收波长，max
定量分析的基础：某一波长 下测得的吸光度与物质浓度 关系的有关
KMnO4 的吸收曲线
2、吸收光谱或吸收曲线
任何一种溶液对不同波长光的吸收程度是不一样的。 若以不同波长的光照
射某一溶液，并测量每 一波长下溶液对光的吸 收程度（即吸光度A）， 以吸光度为纵坐标，相 应波长为横坐标，所得 A-λ曲线，称为吸收曲线。 它更清楚地描述了物质 对光的吸收情况。
中红外 光
远红外 光
微波
射频(无线电波)
波长范围
0.005 nm~0.14nm
0.001 nm ~10nm 10 nm ~200nm
200 nm ~400nm
400 nm ~750nm 0.75μm ~2.5μm
2.5μm ~50μm
15μm ~1000μm
0.1 cm ~100cm
1m ~1000m
三、光谱吸收曲线
1.紫外-可见吸收光谱产生的机理
光子作用于物质分子时，如果光子的能量 与物质分子的电子能级间的能级差满足
△E=h ‫ע‬
光子将能量传递给物质分子，分子获得能 量可发生电子能级的跃迁。在光吸收过程 中基于分子中电子能级的跃迁而产生的光 谱，称为紫外-可见吸收光谱（或电子光 谱）。
吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸 收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。
微波光谱法 核磁共振光谱法
2.光的粒子性 光具有粒子性，光是由光子组成的，光子具
有能量，其能量与频率或波长的关系为：
E=h ‫=ע‬h·c /λ h=6.626x10-34 J·s 例1-1 P2
3.单色光、复合光和互补色光 同一波长的光称单色光，由不同波长组成 的光称复合光。物质有色是因其分子对不 同波长的光选择性吸收而产生。下表列出 颜色与吸收光之间的关系。其中对应颜色 的光称互补色光。
定义吸光度 ：
A 取值为 0.0 ~∞
二者关系为：
A lg I 0 It
全部透射~~~全部吸收
A = lg(1/T) = -lgT
2.朗伯-比尔定律
朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有 吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸 光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即 A= κbc 式中比例常数κ与吸光物质的本性，入射 光波长及温度等因素有关。K可用a（吸光
λmax 。
吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依 据。 （2）同一种物质浓度不同，其吸收曲线形状相似
λmax不变。 在λmax处，吸光度A正比于浓度C。测定最灵敏。
（3）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特 性包括曲线的形状、峰的数目、峰的位置和峰的 强度等。它们与物质特性有关，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。
跃迁能级类型
原子核能级
内层电子能级 内层电子能级 价电子或成键电子
能级 价电子或成键电子
能级 分子振动能级
分子振动能级
分子转动能级
电子自旋、分子转 动能级
电子和核自旋
分析方法 放射化学分析法
X射线光谱法 真空紫外光度法 紫外分光光度法
比色法、可见分光光 度法
近红外光光谱法
中红外光光谱法
远红外光光谱法
四种不同浓度KMnO4溶液的吸收曲线
Absorbance
Cr2O72-、MnO4-的吸收曲线
350
1.0
Cr2O72-
0.8
0.6
525 545 MnO4-
0.4
0.2 300 350 400
500
600
700
/nm
吸收曲线的讨论：
（1）同一种吸光物质对不同波长的光吸收程度不 同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长
②如果入射光全部透过（不吸收），则溶液无色透明。
③如果对某种色光产生选择性吸收，则溶液呈现透射光的颜 色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。如硫酸铜 溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。
溶液的颜色与光吸收的关系
完全吸收
光谱示意 复合光 表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
物质呈现颜色与吸收光波长的关系见下表。
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝
红
紫 紫红
图中处于对角线上的两种单色光为互补色光。 例如蓝色光和黄色光、绿色光和紫红色光互补等
二、光与物质的作用
1.光的吸收 物质粒子如原子、分子、离子等总是处于特
定的不连续的能量状态，各状态对应的能 量称为能级，用E表示。基态E0 ，激发态Ej
EL=h ‫△=ע‬E(能级差) 【例1-2 】P3
四、光吸收定律
当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱 。
入 射 光I0
透 射 光It
I0 = Ia + It
入射光强度
吸收光强度 透过光强度
透光度T （透射比）Transmittance 定义透光度： T I t I0
T 取值为0.0 ~ 1.0 全部吸收 ~~~~ 全部透射
吸光度A (Absorbance）
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm
颜色
互补光
400 ～ 450
紫
黄绿
450 ～ 480
蓝
黄
480 ～ 490
绿蓝
橙
490 ～ 500
蓝绿
红
500 ～ 560
绿
红紫
560 ～ 580
黄绿
紫
580 ～ 610
黄
蓝
610 ～ 650
橙
绿蓝
650 ～ 760
红
蓝绿
互补色光和各种颜色光的波长范围，可作为光度测定时选择 测量波长的参考
系数）或ε（摩尔吸光系数）表示。 c为 吸光物质浓度，b为透光液层厚度。
朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法的理 论基础。
2.朗伯-比尔定律
朗伯和比尔分别研究了吸光度与液层厚度和吸光度与浓度之 间的定量关系，合称朗伯-比尔定律，其数学表达式为：