当前位置：文档之家 › (UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析

(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析

  • 格式：ppt
  • 大小：549.50 KB
  • 文档页数：43

下载文档原格式

  / 43

合集下载

05第5章 紫外可见吸收光谱法

05第5章 紫外可见吸收光谱法

ε=200
苯 甲苯 间二甲苯 1，3，5-三甲苯 六甲苯
其中B带为芳香族的重要特 征吸收带，常用于识别：精 精 细结构是 π → π*与苯环振动 细结构 引起；
λmax（nm） 254 261 263 266 272
ε max 200 300 300 305 300
含带有孤对电子的取代基时，由于n → π*共轭， B带强度 增大简化，红移；对于烷基取代基影响不大。
ε
能级跃迁
电子能级间跃迁 同时，总伴随有 的同时 同时 振动和转动 振动 转动能级间 转动 的跃迁。即电子光 谱中总包含 包含有振动 包含 能级和转动能级间 跃迁产生的若干谱 线而呈现宽谱带 宽谱带。 宽谱带
分子的内能： 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转 动能量Er 即: E＝Ee+Ev+Er 三种能级都是量子化的， 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能 量。
σ*
K E,B R
∆E
π*
n
π
σ
2）：n→σ＊跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150～250nm，大部分在远紫外区，近紫外区 仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原 子)均呈现n→σ* 跃迁。
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2 λmax（nm） 167 184 173 258 215 εmax 1480 150 200 365 600
讨论： 讨论：
0.005～0.050eV， （1） 转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃迁 产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱； 产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱； 约为：0.05～ eV， （2） 振动能级的能量差ΔΕv约为：0.05～１eV，跃迁产 生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱； 生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱； 较大1 20eV。 （3） 电子能级的能量差ΔΕe较大1～20eV。电子跃迁产生 的吸收光谱在紫外－可见光区，紫外— 的吸收光谱在紫外－可见光区，紫外—可见光谱或分子的电 子光谱； 子光谱；

波谱分析第6章 紫外可见光谱(1)

波谱分析第6章 紫外可见光谱(1)

图 分子轨道的能级和电子跃迁类型
s*
*
E
n

s
跃迁能量大小：
σ→σ* > n →σ* > π→π* > n→π*
仅在远紫外区可能观察到它们的吸收峰。
杂原子非键轨道中的电子向σ*轨道的跃迁，一般在 200 nm左右。
电子由成键轨道向*轨道的跃迁。如具有一个孤 立键的乙烯，跃迁的吸收光谱约在165 nm。分子中 如有两个或多个键处于共轭的关系，则这种谱带将 随共轭体系的增大而向长波方向移动。
max
254nm
270nm
红移和蓝移 增色效应与减色效应
最大吸收波长(λmax)；在峰旁边一个小 的曲折称为肩峰；在吸收曲线的波长最 短一端，吸收相当大但不成峰形的部分 称为末端吸收。整个吸收光谱的形状是
鉴定化合物的标志。
吸收带分类
根据电子和轨道的种类，可以把吸收谱带分为四 类： K 吸收带、R 吸收带、B 吸收带和 E 吸收带。
图 (a) Frank-Condon原理示意图
(b) 紫外光谱的精细结构
6.1.2 电子跃迁选择定则(Selection rule)
跃迁必须遵守选择定则
理论上，允许的跃迁，跃迁几率大，吸收强度高( max大)；禁阻的跃迁，
跃迁几率小，吸收强度低或者观察不到。 实际上禁阻的跃迁也可以观察到，只是其强度要比允许跃迁要小得多。
紫外-可见光谱分析
6.1.1紫外-可见光谱的基本原理
紫外-可见吸收光谱（UV-VIS） 分子吸收10～800nm光谱区的电磁波而产生的吸收光谱。该数 量级能量的吸收，可导致分子的价电子由基态(S0)跃迁至高能 级的激发态(S1, S2, S3, …) 紫外-可见光区分为三个区域：

紫外-可见吸收光谱分析

紫外-可见吸收光谱分析

故 ＝
hc E
4.136 10 15 eV s 2.998 1010 cm s－１ ＝ 5eV
＝2.48×10-5cm＝248 nm
烟草化学 Tobacco Chemistry
Zhengzhou University of Light Industry
可见，由于分子内部电子能级跃迁而产生的吸收光谱主 要处于紫外可见光区(200~800nm)，这种分子光谱称为电子光 谱或紫外-可见光谱。 在电子能级跃迁时不可避免地要产生振动能级的跃迁。 ΔEv大约比ΔEe小10倍，一般在0.05~1eV之间。如果是0.1eV，
Zhengzhou University of Light Industry
仪器分析
郑州轻工业学院
程传玲
烟草化学 Tobacco Chemistry
Zhengzhou University of Light Industry
第五章 紫外－可见吸收光谱法 Ultraviolet-Visible Absorption Spectrometry , UV-VIS
烟草化学 Tobacco Chemistry
Zhengzhou University of Light Industry
将不同波长的光透过某一物质，测量每一波长下物质对 光的吸收程度即吸光度，然后以波长为横坐标，以吸光度为
纵坐标作图，这种图谱称为该物质吸收曲线或吸收光谱。某
物质的吸收光谱反映了它在不同的光谱区域内吸收能力的分 布情况，可以从波形、波峰的强度、位置及其数目看出来，
区域内，不同波长的光引起人的视觉神经的感受不同，所以
我们看到了各种不同颜色的光。例如，400~450nm的光是紫 光，580~600nm的光是黄光等。

仪器分析第六章UVVIS

仪器分析第六章UVVIS

C
O
CH3
—环己烷 …水
异丙叉丙酮的紫外-可见光谱
二、溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响 例如：对称四嗪在不同溶剂中的吸收光谱
Ⅰ：在蒸汽态中 Ⅱ：在环己烷中 Ⅲ：在水中
★
三、正确选择溶剂 溶剂对紫外-可见吸收光谱影响很大，因此选择溶
剂应注意下列要求： 1.对试样有很好的溶解力，且对试样应是惰性的； 2.在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的
二、配位场跃迁
过渡金属离子及其化合物除了电荷迁移跃 迁外，还有配位场跃迁。
配位场跃迁的产生：过渡金属离子配合物 在配体的配位场作用下，5个能量相等的d 轨道或7个能量相等的f轨道裂分成几组能 量不等的d轨道或f轨道，当物质吸收光能 后，处于低能级的d电子或f电子可分别跃 迁至高能级的d轨道或f轨道，产生吸收光 谱。
最大吸收峰所对应的波长λmax是化合物中电 子能级跃迁时吸收的特征波长，对鉴定化 合物尤为重要，与λmax相应的εmax也是定性 和定量分析的另一重要参数。
整个吸收光谱的形状决定于物质的性质， 反映物质分子内部能级分布状况，是物质 定性的依据。
▲
6.2有机化合物紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物电子跃迁类型 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子在电
能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。物 质所显示的颜色是吸收光的互补色。
KMnO4的颜色及吸收光谱
▲
6.1 分子吸收光谱基本原理
一、电子跃迁产生紫外—可见吸收光谱 分子和原子一样，也有它的特征分子能级，
这些能级是由分子内部运动决定的。
①价电子的运动
分子内部运动
②分子内原子在平衡 位置附近的振动
使电子从给予体外层轨道向接受体相应的 轨道跃迁产生吸收光谱，此过程又称内氧 化-还原。

紫外可见吸收光谱分析

紫外可见吸收光谱分析

(2) 介质不均匀性引起的偏离 朗伯-比尔定律在均匀、非散射时可成立，当介质不均匀，或有胶体、乳浊、悬浮体存
在时，入射光除了被吸收外，还有反射、折射损失，故所测A值比实际吸收要大许多，导 致偏离比尔定律。
引起工作曲线弯曲的原因还有一些，如：溶质的性质变化、操作不当等等。
§ 2.3 影响显色反应的若干因素 (一) 吸光光度法对显色反应的要求
2、分子吸收光谱
①电子光谱 在多原子分子中，分子轨道中有许多电子能级，平时各电子都尽先进入低能级，处于基态。当
有光波照射这些分子时，轨道中的电子会吸收光波中的某些波长的光，使这束光中缺少某些波长的 光。电子本身将从低能级跃迁到高能级上。
象这样的情况下，被吸收的光往往波长较短，在紫外和可见光范围。本章主要讨论这一部分内 容。
红色）， 1﹕3（pH 8～11.5 黄色，最稳定）三种不同颜色的络合物生成。
3、温度的影响：一般在室温．有些需加热． 4、显色时间的影响
5、溶剂的影响：可提高显色反应的灵敏度． 6、共存离子的影响：
§ 2.4 光度测量误差和测量条件的选择
一、 仪器测量误差
在吸光光度分析中，除了各种化学条件所引起的误差外，仪器测量不准确也是误差的主要来源。 任何光度计都有一定的测量误差，这种误差可能来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不稳
§ 2 光度分析法的基本原理
一、光度分析法的特点 1、适用范围：常用于测定试样中１%～10-3 %的微量组分，甚至可测定低至10-4 %～10-5 %的痕量组份。目 前，随着仪器和方法的改进，有的已达10-9 %。一般情况下，相对误差为2～5 %，这在微量分析中已是十 分精确的了。 2、特点：灵敏、快速、准确、简便。
cF2e

UV-Vis紫外吸收光谱分析共29页PPT资料

UV-Vis紫外吸收光谱分析共29页PPT资料

二.价电子跃迁类型
紫外吸收光谱是由分子中价电子的跃 迁而产生的。紫外吸收光谱决定于分 子中价电子的分布和结合情况。
HC O
n
s
Hp
A.σ→σ*：一般发生在远紫外线区，10 ~200nm
B. π→π*：发生在近紫外线区 ~200nm
C. n→σ*：发生在远、近紫外线区之间
150nm~250nm
D. n →π* ：发生在近紫外线区与可见光区之间，
❖ 吸光物质的特征常数，ε(λ)
❖ 在温度和介质条件一定时，ε 仅与吸光物质的结构与性质有关
❖ 不随浓度c 和光程长度b 的改变而改变：ε＝ b c / A。
❖ εmax越大表明该物质的吸光能力越强，测定的灵敏度越高。
3.吸光度的加合性
多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚合、
化学反应等化学平衡时，其吸光度具有加合性，即：
图a)：X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。
具体做法：以浓度为cs的标准溶液调T=100%或A=0（调零），所测得的试样吸 光度实际就是上式中的A，然后求出c，则试样中该组份的浓度为(cs+c)。
2、多组分定量方法
① 由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。 设试样中有两组份 X 和 Y，将其显色后，分别绘制吸收曲线，会出现如图所 示的三种情况：
5.最佳的吸光度测量范围
由L-B定律： AlgTbc
微分后得： dlgT0.43d4Tbdc
T
将上两式相比，并将 dT 和 dc 分别换为T 和 c，得
c 0.434T c TlgT
当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.434。即当A=0.434 时，吸 光度读数误差最小！

(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析

由于分子中从基态到激发态的电子能级的能量变化范 围刚好对应于被吸收光的紫外-可见光200-800nm波段， 因此，紫外-可见吸收光谱可以探测材料分子中电子 在能级间的跃迁，进而可以研究材料的内部结构如禁 带和定量分析。
朗伯-比耳定律 材料对光的吸收可以用吸收定律加以描述。
布格Bouguer和朗伯Lambert先后于1729年和1760年阐 明了光的吸收和吸收层厚度的关系，称为朗伯定律。 1852年比耳又提出了光的吸收和吸收物浓度之间的关 系，称为比耳定律。两者的结合称为朗伯比耳定律。
1
B(hv Eg ) 2
为吸收系数，B为常数，hv 为光子的能量
Eg 为半导体的禁带宽带。
( )2和 hv为线性关系，由半导体的吸收光谱，做 ( )2
B
B

(
)
2和
hv
的图谱，就得到线性吸收边
B
如果将吸收边的线性关系延伸到与 hv
轴相交的地方，就可以得到半导体的带隙 Eg
一般将用这种方法得到的带隙叫做光学带隙，它的测 量是紫外-可见吸收光谱在半导体材料中最常见的应用。
dI x

ai dni
i 1
Ix
s
当光束通过厚度为b的吸收层时，产生的总的吸光度等
于在全部吸收层内吸收的总和，对上式积分得到：
m
ln I0

ai ni
i 1
I
s
吸光度是指吸光体对光的吸收程度，通常人们用
A

log
I0 I
来表示，因此，根据吸光度A的定义
A log I0
I
2. 禁戒的直接跃迁
某些情况下，即使在直接禁带的半导体材料中，其价 带顶和导带底都在K空间的原点，但是它们之间的跃 迁即K=0可能被选择定则禁止，而K不为0的情况下的 跃迁反而被允许，一般把这种跃迁称为禁戒的直接跃 迁。同样通过计算，可以得到吸收系数和光子能量的 关系

仪器分析方法比较

仪器分析方法比较常见的仪器分析方法包括原子吸收光谱法（AAS）、紫外可见光谱法（UV-Vis）、红外光谱法（IR）、质谱法（MS）和色谱法（GC、HPLC）。

下面对这些方法进行比较。

1.原子吸收光谱法（AAS）是一种常用的金属元素分析方法。

这种方法可以测定许多金属元素的浓度，具有高灵敏度和高选择性。

然而，AAS 只适用于金属元素的分析，不适用于其他类型的化学物质。

2. 紫外可见光谱法（UV-Vis）是一种非常常用的分析方法，用于测量物质的吸光度。

这种方法适用于有机化合物和无机化合物的分析，可以测量样品的浓度、化学键的结构和化合物的稳定性。

UV-Vis具有灵敏度高、分辨率好和操作简便等优点。

3.红外光谱法（IR）可以用来确定化学物质的功能基团和结构。

这种方法测量物质对红外辐射的吸收情况，因为每个化学物质都有特定的吸收峰，所以可以根据吸收峰的位置和强度来推断化合物的结构。

IR具有高灵敏度和高分辨率。

4.质谱法（MS）是目前最常用的分子结构分析方法之一、质谱仪可以测量化合物离子的质量和相对丰度，从而确定化学物质的分子量和分子结构。

质谱法适用于分析有机和无机化合物，具有高分辨率和高灵敏度。

5.色谱法（GC、HPLC）是一种广泛应用的分离和分析方法，用于分离复杂混合物中的化合物。

气相色谱法（GC）适用于分析气体和挥发性液体的化合物，液相色谱法（HPLC）适用于分析非挥发性化合物。

色谱法具有高分离效率、高分辨率和高灵敏度。

综上所述，不同的仪器分析方法具有不同的优点和适用范围。

在实际应用中，需要根据样品的性质和分析目的选择合适的方法。

例如，对于金属元素的分析，可以选择AAS；对于有机化合物的浓度测定，可以选择UV-Vis或HPLC；对于化合物结构的确定，可以选择IR或MS。

此外，对于复杂样品的分析，也可以采用多种方法的组合，以获得更准确的结果。

清华大学化学系4.仪器分析-UV-VIS分析解析


D2 灯
H2 灯 200 250 300
/nm
2、单色器 光栅——棱镜 与原子吸收要求类似
3、检测器 光电被增管 — CCD
4、样品室 石英 —— 玻璃
1 cm
5 cm
二、紫外-可见分光光度计 1、单光束仪器
H W
S2 S1
蓝
红
单光束仪器的缺点：
• 操作麻烦：
任一波长
空白——IO 样品——I
振动光谱 转动光谱
0.05-1 0.005-0.05
E1 E电子能级 V振动能级 R转动能级
Ro Ro Ro
V1 Vo
Eo
a
bLeabharlann c分子的电子光谱的特点：
• 在波长范围内按一定强度分布的谱带 —带光谱 • 波长位于紫外-可见区
分子在不同环境中的谱带形状
A
H 对称四嗪 N C N
N C H N
水中 环己烷中
第四章 紫外-可见分子吸收光谱法 (UV-VIS spectrometry)
第一节 概述
一、分子吸收光谱分析的发展概况
•可见-紫外-红外
•目视比色-光电比色-分光光度 •光声光谱-长光程吸收光谱-传感器
二、分子吸收光谱的分类和特征
• 紫外-可见 电子光谱 Ee =1 - 20 eV
• 红外 • 远红外
A1 A2
A
1 2

设
Io1 A1 1bc lg I1 Io 2 A2 2bc lg I2
I1 I o110 A
1bc 2 bc
I 2 I o 210
I o1 I o 2 lg I1 I 2
I o1 I o 2 lg 1bc 2bc I o110 I o 210

紫外扫描光谱实验报告

一、实验目的1. 理解紫外-可见光谱的基本原理和应用。

2. 掌握紫外-可见光谱仪的操作方法。

3. 通过紫外扫描光谱，对未知化合物进行定性分析和定量测定。

二、实验原理紫外-可见光谱（UV-Vis Spectroscopy）是一种分析技术，用于研究物质在紫外和可见光区域的分子吸收光谱。

当不同波长的单色光通过被分析的物质时，物质会吸收特定波长的光，从而产生吸收光谱。

紫外光区为190 ~ 400 nm，可见光区为400 ~ 800 nm。

本实验利用紫外-可见光谱仪对未知化合物进行扫描，通过测量不同波长下的吸光度，绘制出该化合物的吸收光谱曲线。

通过比较未知化合物的吸收光谱与已知化合物的标准光谱图，实现对未知化合物的定性分析。

同时，根据吸光度与浓度的关系，可对未知化合物进行定量分析。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：紫外-可见光谱仪、电子分析天平、移液器、容量瓶、比色皿等。

2. 试剂：未知化合物标准溶液、溶剂（如水、乙醇等）、其他试剂（如酸、碱等）。

四、实验步骤1. 标准曲线绘制：（1）配制一系列已知浓度的标准溶液。

（2）将标准溶液分别倒入比色皿中。

（3）在紫外-可见光谱仪上，选择合适的波长，对标准溶液进行扫描。

（4）以吸光度为纵坐标，浓度或波长为横坐标，绘制标准曲线。

2. 未知化合物定性分析：（1）配制未知化合物的溶液。

（2）在紫外-可见光谱仪上，选择合适的波长，对未知化合物溶液进行扫描。

（3）将未知化合物的吸收光谱与标准曲线进行比较，确定未知化合物的结构。

3. 未知化合物定量分析：（1）根据标准曲线，确定未知化合物的浓度。

（2）计算未知化合物在样品中的含量。

五、实验结果与分析1. 标准曲线绘制：根据实验数据，绘制标准曲线。

通过线性回归分析，得到标准曲线的方程。

2. 未知化合物定性分析：通过比较未知化合物的吸收光谱与标准曲线，确定未知化合物的结构。

3. 未知化合物定量分析：根据标准曲线，计算未知化合物在样品中的含量。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

为紫外光区光源。
• 其中：486.13nm (F线) 和 656.28nm （ C线）
可作为波长校正。
（二）．单色器 紫外－可见分光光度计的单色器的作用是
将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从
中分离出一定宽度的谱带。单色器由入射狭缝、
准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝构成。
(1).色散光件
棱镜
棱镜的色散作用是棱镜材料对不同波长的光有
A logT
实际测量，往往测量物质的透光率，再转化为吸光强度。
半导体材料中光的吸收规律 紫外-可见光的吸收主要是电子从基态到激发态的跃迁 半导体材料中，电子从基态到激发态的跃迁是和它们 的能带结构相关的。 因此光的吸收规律必然和它们的能带结构相关 直接禁带 间接禁带 ZnO，GaAs，CdS Si，Ge

B(hv E g )
2 2
3
2

3. 间接跃迁 在间接带隙的半导体材料中，由于价带顶和导带底在 K空间的位置不同，加上光子的波矢比电子的波矢小 得多，为了满足动量守恒的原则，必须要借助其他过 程，如声子参与或杂质散射来实现电子在能级间的跃 迁，这种电子跃迁方式称为间接跃迁。通过计算，可 以得到吸收系数和光子能量的关系：
m I0 4 A log 4.343 10 Nb ai Ci I i 1
将常数项和光子的吸收界面 a i 合并为单一项，
m I 以 i 表示 称为摩尔吸光系数。则 A log 0 b i Ci I i 1 I0 一般对于单一组分，上式可以写成： A log bC I
( ) B

B(hv Eg )
1 2
2
和 hv 的图谱， 就得到线性吸收边
二. 紫外-可见吸收光谱的方法和设备 紫外-可见光分光光度计是在紫外和可见光范围内， 改变通过样品的入射光波长，并测得不同入射光波 长下样品的吸光度，从而获得样品信息的分析仪器。
• 仪器的基本构造： • 紫外-可见分光光度计都是由光源、单色器、吸收 池、检测器和信号指示系统五个部分构成。
2. 禁戒的直接跃迁 某些情况下，即使在直接禁带的半导体材料中，其价 带顶和导带底都在K空间的原点，但是它们之间的跃 迁即K=0可能被选择定则禁止，而K不为0的情况下的 跃迁反而被允许，一般把这种跃迁称为禁戒的直接跃 迁。同样通过计算，可以得到吸收系数和光子能量的 关系
( ) 3和 hv 为线性关系， 由半导体的吸收光谱，做 B ( ) 3和 hv 的图谱， 就得到线性吸收边 B
E E 激发态 E基态 hv h
c

除此之外，分子也能对光有吸收，同样是由于电子 在能级之间的跃迁引起的。分子内部能量的变化 E 主要由3部分组成：振动能变化
E振动
、转动能变化
E转动、电子运动能量变化 E电子
E振动 约比 E电子 小10倍， E电子 最大，范围为1-10eV，
紫外－可见吸收光谱法
物质对光的吸收具有选择性，当改变通过某一物质的 入射光的波长，并且记录该物质在每一波长处的吸光 度时，这样就可以获得该物质的吸收光谱。
由于分子中电子能级的范围刚好在紫外-可见光（200800nm）波段，因此当入射光的波长在200-800nm时， 所获得的吸收光谱就是紫外-可见吸收光谱。
主要部件
光源 单色器 吸收池 检测器 讯号处理与显示器
• （一）光源
• 要求：1.发射强度足够且稳定
• 2.具有连续光谱
•
3.发光面积小
• （1）钨灯和卤钨灯： • 它能发射350~2500nm波长范围的连续光谱，
通常取其在360~1000nm 波段为可见光区光源。
（2）. 氢灯和氘灯
• 能发射150~400nm 波长范围的连续光谱，可作
• 仪器类型： • 紫外-可见分光光度计主要有以下几种类型：单光 束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光 光度计和多通道分光光度计。
单光束 单波长分光光度计 双波长分光光度计 双光束 一束通过样品吸收池， 一束通过参比样品吸收 池。
单波长的双光束是应用最广的。 双波长分光光度计是让两束不同波长的单色光分别交 替通过同一样品吸收池，而直接读出这两个波长的吸 光度差的仪器。可以方便的由吸光度差求出样品中被 测组分的含量。如果选择适当的波长，还可以在干扰 组分的存在下，不经分离而直接得到被测组分的含量。
(2).准直镜
准直镜是以狭缝的焦点的聚光镜。
作用： 将发散光变成平行光，将色散光后的平
行单色光聚集于出口狭缝。 (3).狭缝 狭缝宽度直接影响分光质量 狭缝过宽，单色光不纯。 狭缝过窄，光通量小，降低灵敏度。
一般以减小狭缝宽度时吸光度不再改变时的宽
度为合适。 狭缝宽度为0~2mm（3mm）,可调节。
dx
I0
I
x0
x
xb
先考察吸收层厚度为dx的小体积单元内的吸收情况。
光强为 I x 的光束通过小体积单元吸收层后，减弱了dI x
dI x / I x 表示吸收率。
根据量子理论，光束强度可以看作是单位时间、单位 体积内通过光子的总数， dI x / I x 可以看作是光束通过吸收介质时每个光子被 物质分子吸收的平均概率 从另一方面说，只有在近似分子尺寸的范围内，物质 分子与光子相互碰撞时才有可能捕获光子。
E转动比 E电子 小100或者1000倍。
。
由于分子中从基态到激发态的电子能级的能量变化范 围刚好对应于被吸收光的紫外-可见光200-800nm波段， 因此，紫外-可见吸收光谱可以探测材料分子中电子 在能级间的跃迁，进而可以研究材料的内部结构如禁 带和定量分析。
朗伯-比耳定律 材料对光的吸收可以用吸收定律加以描述。 布格Bouguer和朗伯Lambert先后于1729年和1760年阐 明了光的吸收和吸收层厚度的关系，称为朗伯定律。 1852年比耳又提出了光的吸收和吸收物浓度之间的关 系，称为比耳定律。两者的结合称为朗伯比耳定律。 朗伯-比耳定律，是通过研究光在溶液中的吸收规律 获得的。显示了入射强度为I0的光在通过长度为b， 截面积为s的吸光体的示意图。
a n
m
来表示，因此，根据吸光度A的定义 I 0 0.4343 m 0.4343 b m A log ai ni ai ni I s V i 1 i 1 V为体积，b为液体厚度。 由于溶液的摩尔浓度 C
1000 n NV
C是溶液的摩尔浓度，单位是mol/L，N是阿福加德罗常数。n为 吸光分子的数目。
固体中的吸收规律
I0 A log bC I
是物质对光的吸收的基本规律。
不仅适用于溶液，而且能很好的适用于固体和气体。
C 定义为 当光在固体中传播时，由于C是常数，
另外，光通过吸光体的长度b相当于样品的厚度d，
因此：
I0 I0 A log d ed I I 0 e d I I
i 1
a i 是在小单元体积中第i种吸光分子对指定频率的光
子的吸收截面，
dni是在小单元体积中第i种吸光分子的数目， m是能 m 吸光的分子的种类。因此： dI ai dni

x


i 1
s
当光束通过厚度为b的吸收层时，产生的总的吸光度等 于在全部吸收层内吸收的总和，对上式积分得到：
i i I0 ln i 1 I s I0 A log 吸光度是指吸光体对光的吸收程度，通常人们用 I
(三) 吸收池 用光学玻璃制成的吸收池，只能用于可见光区。
用熔融石英（氧化硅）制的吸收池，适用于紫外
光区，也可用于可见光区。
盛空白溶液的吸收池与盛试样溶液的吸收池应互相
匹配，即有相同的厚度与相同的透光性。
(四) ．检测器
（1）光电管和光电増倍管
图11．12光电管检测示意图 1．照射光 2．阳极
不同的折射率。
用棱镜分光得到的光谱，按波长排列是疏密不 均匀的，短波长区疏，长波长区密，波长不等距。
光栅
光栅是在一个高度抛光的表面上刻出大量平行
等距离的条痕（1200条条痕/mm）它是利用复光通
过条痕反射后，产生衍射与干涉作用，使不同波长
的光有不同的方向而起到色散作用。
光栅的光谱是由紫到红，谱线间距相等，均匀 分布的连续光谱。 有闪耀光栅，全息光栅。
这两种类型半导体材料的紫外-可见光谱具有共同的特征 即存在一个特征吸收边
不同的物质有不同的吸收边。 同一种物质在不同的吸收波段，其吸收系数是不同的， 在强吸收区，吸收系数比较大，随着光子能量的变化 为幂指数变化，指数可能为1/2，1/3，2等 在弱吸收区，吸收系数一般相对比较小。 这两种半导体的紫外-可见光的吸收机理又是不同的。 直接禁带 光的吸收是和电子的直接跃迁有关
紫外吸收光谱：200 ~ 400 nm 可见吸收光谱：400 ~ 800 nm 两者都属电子光谱。
研究各种物质的紫外-可见吸收光谱，可以为研究 它们的内部结构提供重要的信息。而基于上述原 理进行分析的方法，称为紫外-可见光分光光度法。 它具有如下特点： 1. 灵敏度高。可以测定10-7-10-4g· mL-1的微量组分。 2. 准确度较高。其相对误差一般在1%-5%之内。 3. 仪器价格较低，操作简便、快速。 4. 应用范围广。 紫外-可见光分光光度法自19世纪问世以来，已有 100多年历史，由于它具有较高的精度、设备简单， 检测快速可靠、测试范围较广等优点，可用于微量 元素分析、高纯物质测试、环境及生物化学研究等 方面，并在半导体材料研究和开发领域广泛应用。
紫外-可见光分光光度计具有以下特点：
①较高的灵敏度，对一般半导体材料可测到10-3～106mol/L。而且，有一定的准确度，该方法相对误差为2%5%,可满足对微量组分测定的要求。
②操作简单，快速，选择性好，仪器设备简单。 ③应用广泛，可测定大多数无机物质及具有共轭双键的 有机化合物。不仅在半导体材料，而且在化工、医学、 生物等领域中也常用来剖析天然产物的组成和结构，测 定化合物的含量及研究生化过程等。 ④根据半导体中带间跃迁的吸收规律，紫外-可见光分光 光度计还可以研究半导体的带隙及半导体纳米颗粒尺寸 的大小。