简述紫外可见分光光度计的工作原理

 

一、核心物理基础：朗伯-比尔定律

 

当一束平行单色光（强度为I0​）垂直通过均匀、非散射的稀溶液时，光的一部分被溶液吸收（强度为Ia​），一部分透过溶液（强度为It​）。

 

透光率（Transmittance,T)：T=I0​It​​，表示透过光强度与入射光强度的比值。

 

吸光度（Absorbance,A)：定义为A=−lgT=lgIt​I0​​，吸光度与溶液浓度成正比。

 

定律表达式：A=ε⋅b⋅c

 

ε：摩尔吸光系数（与物质本性、入射光波长有关）；

 

b：光程长度（比色皿厚度，单位cm）；

 

c：样品溶液的物质的量浓度。该定律表明：在固定波长与光程下，溶液的吸光度与浓度呈线性关系，这是定量分析的根本依据。

 

二、仪器结构与工作流程

 

仪器通过“光源→分光→样品吸收→检测→信号处理”的流程实现测量：

 

光源系统：提供连续稳定的入射光，常用钨灯/卤钨灯（可见光区350–900nm）、氘灯（紫外光区190–350nm），自动切换覆盖全波段。

 

单色器（分光系统）：将复合光色散为单色光，核心部件为光栅/棱镜，可精确选择特定波长的光照射样品。

 

样品室：放置参比溶液（空白/溶剂）与待测样品溶液的比色皿，保证光程一致，消除溶剂、器皿的吸收干扰。

 

检测系统：光电倍增管、硅光二极管等光电元件，将透过光的光信号转化为电信号，精准测量光强变化。

 

数据处理系统：将电信号转换为吸光度、透光率等数据，绘制吸收光谱曲线（A-λ），用于定性（特征吸收峰位置）与定量（标准曲线法计算浓度）分析。

 

三、核心工作逻辑

 

仪器先以参比溶液校正光路，扣除背景吸收，使吸光度归为0；再让单色光通过待测样品，测量其吸光度。通过扫描不同波长的吸光度，得到样品的特征吸收光谱，不同物质的分子结构不同，吸收峰的位置、强度、形状具有唯一性，据此可定性识别；结合朗伯-比尔定律，用已知浓度标准品建立校准曲线，即可计算待测样品浓度。

 

简单来说，紫外可见分光光度计就是通过“分光测吸光、定律算浓度”，利用物质对紫外-可见光的特征吸收，实现快速、精准的定性定量分析。