厦门大学材料学院 考研复试 材料测试方法 12 紫外可见吸收光谱
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紫外可见吸收光谱法
一、基本原理
紫外可见吸收光谱(UV-VIS)是电子光谱,是材料在吸收10~800nm光波波长范围的光子所引起分子中外层电子在电子能级间跃迁时产生的吸收光谱,低于200nm的吸收光谱属于真空紫外光谱(即远紫外光谱,由于远紫外光被空气所吸收,故称为真空紫外光),通常讲的紫外光谱的波长范围是200~400nm,常用紫外可见光谱仪测试范围为400~800nm的可见光区,紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光光度法。
1.吸收的一般规律
设有一块厚度为x的平板材料,入射光的强度设为I0,通过此材料后光强度变为I。
选取其中一薄层,并认为光通过此薄层的吸收损失-dI正比于在此处的光强度I和薄层的厚度dx,即-dI=α·I·dx,则可得到光强度随厚度呈指数衰减的规律,即朗伯特定律
I = I0 · e -αx(1)式中:α为物质对光的吸收系数,其单位为cm-1。
α的大小取决于材料的性质和光的波长。
对于相同波长的光波,α越大,光被吸收的越多,能透过的光强度就越小。
α随入射光波长(或频率)变化的曲线,叫做吸收光谱。
2.
2.4 紫外-可见光分光光度计系统
(3) 吸收池
吸收池也就是样品室,也称为比色皿。
它是由无色透明、能耐腐蚀的光学玻璃或石英制成的,能透过所需光谱范围内的光线。
玻璃——由于吸收紫外光,仅适用于可见光区;
石英——适用于紫外和可见光区。
(4) 探测器:将光信号转变为电信号的装置,现今使用的分光光度计主要采用光电管或光电倍增管作为探测器。
紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)是一种常用的分析技术,用于研究物质在紫外光和可见光区域的吸收特性。
该技术基于物质分子在特定波长范围内吸收光能的原理,通过测量样品溶液在紫外-可见光谱范围内的吸光度来获取信息。
UV-Vis光谱法可用于定性分析和定量分析。
在定性分析中,通过比较样品的吸收光谱与已知物质的光谱图谱,可以确定样品中存在的化合物或功能基团。
在定量分析中,根据样品吸收的光强度与物质浓度之间的线性关系,可以确定样品中某种物质的浓度。
UV-Vis光谱仪通常由光源、单色器、样品室、光电探测器和数据处理系统组成。
工作原理是通过将光束分为可见光和紫外光两部分,然后透过样品溶液,测量透过样品的光强度和未经样品的光强度之间的差异。
样品吸收的光强度会被转换为吸光度或透射度,并绘制成光谱图。
UV-Vis光谱法在许多领域中得到广泛应用,包括化学、生物化学、环境科学、制药、食品科学等。
它可以用于分析物质的结构、浓度、纯度、反应动力学以及反应机理等方面的研究。
同时,UV-Vis光谱法操作简便、分析速度快,且样品准备相对简单,因此成为了一种常用的分析技术。
紫外——可见吸收光谱的测量一、实验目的1.可见吸收光谱的基本测量。
2.可见分光光度计的结构,原理。
3.初步学会测量物质的吸收光谱。
二、实验原理1.基本知识(1)电磁波谱里的各区域。
可见光波长范围400nm—750nm图14-1电子波谱示意图(注意:波长刻度是非线性的)(2)频率(ν)波长(λ)波数(ω)的关系在吸收过程中,物质的原子或分子吸收了入射的辐射能,从基态跃迁至高能级的激发态,吸收的能量与电磁辐射的频率成正比。
符合(PLANCK)公式。
E=hν(14-1)E是一个光子的能量;h是比例常数,即P常数。
而波长和频率的积为光速的C对紫外可见分光光度法,波长的单位多用纳米。
波数ω=ν/C=1/λ。
可见区各色光的频率,波长,波数的关系如下表。
颜色频率(HZ)波长N(NM )波数(/CM)10 630 16000红 4.8*1410 590 17000橙 5.1* 1410 560 18000绿 5.4*1410 510 19500黄 5.9*1410 480 21000蓝 6.3*1410 450 22000靛 6.7*1410 420 24000紫 7.1*1410 350 20009紫外 8.6*142.基本定律光吸收,指光波通过媒质后,光强减弱的现象,除真空,没有一种介质对任何波长的电磁波是完全透明的。
所有的物质都是对某些范围内的光透明,对其他光不透明。
因此若在一定波长范围内,物质吸收不随波长而变,这种吸收成为一般吸收,反之,随波长而改变的吸收称为选择吸收。
例如:在可见光范围,一般的光学玻璃吸收很小,且不随波长而变,它就是一般吸收。
而有色玻璃在可见光在可见光范围内具有选择吸收。
如“红”玻璃就是对红色光微弱吸收,而对绿光,蓝光及紫光的吸收比较显著。
当白光通过“红”玻璃时,除红光外其他光基本已经被吸收,此及滤光片的作用。
不过,一般吸收与选择吸收的区别是有相对条件的。
任何物质在一般范围内表现为一般吸收,在另波段范围内可能表现为选择吸收。