朗伯比尔定律简介和据举例
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朗伯比尔定律的应用条件一、什么是朗伯比尔定律朗伯比尔定律是一个广泛应用于热学和光学领域的定律,它描述了一个物体的辐射功率与其温度的关系。
该定律可以用于计算物体的辐射功率、温度以及热辐射的能量分布。
朗伯比尔定律的表达式为:B(λ,T)=2ℎc2λ5⋅1eℎcλkT−1其中,B(λ,T)表示在波长为λ时,温度为T的物体的辐射功率密度,ℎ为普朗克常数,c为光速,k为玻尔兹曼常数。
二、朗伯比尔定律的应用条件朗伯比尔定律适用于满足以下条件的物体:1. 热平衡条件朗伯比尔定律假设物体处于热平衡状态,即物体内部各点的温度是均匀的,并且不随时间变化。
在这种情况下,物体的辐射功率与其温度之间存在确定的关系。
2. 黑体辐射条件朗伯比尔定律的推导基于黑体辐射的假设。
黑体是指具有完全吸收所有入射辐射的物体,它能够以最大的效率转换热能为辐射能。
因此,朗伯比尔定律适用于能够近似看作黑体的物体,如高温固体、液体和气体。
3. 热辐射的光谱分布朗伯比尔定律适用于热辐射的光谱分布,即物体辐射的能量随波长的变化规律。
根据朗伯比尔定律的表达式可知,辐射功率密度B(λ,T)与波长λ的五次方成反比,因此在较短波长处辐射功率密度较高,在较长波长处辐射功率密度较低。
4. 温度范围朗伯比尔定律适用于各种温度范围,从低温到高温都可以使用该定律进行计算。
然而,在极低温或极高温的极端条件下,朗伯比尔定律可能会出现偏差,因为该定律是基于一些简化假设推导得出的。
三、朗伯比尔定律的应用领域朗伯比尔定律的应用广泛,涵盖了许多领域,以下是一些常见的应用领域:1. 热辐射计算朗伯比尔定律可以用于计算物体的热辐射功率密度。
通过测量物体的温度和辐射功率密度,可以确定物体的辐射特性和能量分布。
2. 热辐射研究朗伯比尔定律可以用于研究物体的热辐射特性,探索物体在不同波长下的辐射能量分布。
这对于理解物体的热辐射机制和性质具有重要意义。
3. 太阳能利用朗伯比尔定律可以用于计算太阳辐射在不同波长下的分布情况,从而优化太阳能的利用效率。
朗伯一比尔(Lambert-Beer )定律当入射光波长一定时, 待测溶液的吸光度 A 与其浓度和液层厚度成正比, 即k 为比例 系数,与溶液性质、温度和入射波长有关。
Lambert-Beer 定律是分光光度定量分析 的基 础。
当浓度以g/L 表示时,称k 为吸光系数,以 a 表示,即A abc当浓度以mol/L 表示时,称 k 为摩尔吸光系数,以 e 表示,即A bc比耳定律成立的前提条件是: (i )入射光是单色光;(2 )吸收发生在均匀的介质中; (3 )吸收过 程中,吸收物质互相不发生作用 入射光 透射光I透射率定义:T 取值为0.0 % ~ 100.0 %全部吸收T = 0.0 %全部透射T = 100.0 %lg T KCb A吸光度与透射率 '以百分透光度和吸光度分别对溶液浓度作图得一条通过原点的直线和一条指数曲线根据比尔定律,在理论上,吸光度对溶液浓度作图所得的直线的截距为零,斜率为 kb 。
实 际上,吸光度与浓度的关系有时是非线性的, 或者不通过原点,这种现象称为偏离比尔定律。
引起偏离比尔定律的因素 T ・10"A ・10・K bcT :透射率 A :吸光度样品吸光度 A 与光程b 总是成正比。
但当 b 一定时,A 与c 并不总是成正比, 即偏离L-B 定律!这种偏离由样品性质和仪器决定。
1•样品性质影响a )稀溶液。
待测物高浓度 --吸收质点间隔变小一质点间相互作用一对特定辐射的吸收能力发生变化---e 变化;b )稳定溶液。
试液中各组份的相互作用,如缔合、离解、光化反应、异构化、配体数目改 变等,会引起待测组份吸收曲线的变化;c ) 溶剂的影响:对待测物生色团吸收峰强度及位置产生影响;d ) 均匀溶液。
胶体、乳状液或悬浮液对光的散射损失。
2.仪器因素仪器因素包括光源稳定性以及入射光的单色性等。
a )入射光的非单色性:不同波长的光所产生的吸收不同,可导致测定偏差。
朗伯比尔定律定义及日常生活应用朗伯-比尔定律(Lambert's Law)描述了光线透过吸收性介质时的衰减规律。
其数学表达式为 A = kcl,其中 A 表示光线通过介质后的光强度,k 表示比例常数,c 表示溶液的浓度,l 表示光线通过溶液的路径长度。
日常生活中,朗伯-比尔定律有以下几个应用:
1.光学测量:朗伯-比尔定律可用于测量光线透过吸收性介质后的衰减程度。
例
如,在光谱分析中,可以利用该定律来确定溶液中某种物质的浓度。
2.化学分析:在化学分析中,朗伯-比尔定律可用于定量测量溶液中某种物质的
含量。
通过测量光线透过溶液的强度变化,然后根据定律计算出物质的浓度。
3.医学诊断:朗伯-比尔定律可以应用于医学诊断中。
例如,在血液、尿液等体
液的检测中,可以利用该定律来测量样本中特定物质的浓度,从而帮助医生进行疾病的诊断和监测。
4.光线衰减控制:朗伯-比尔定律可用于光学设备中的光线衰减控制。
通过调整
吸收性介质的浓度或光线通过的路径长度,可以实现对光线强度的精确调节,从而满足实际需求。
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郎伯-比尔定律为UV-Vis定量的基本公式,适用的前提是:1.入射光为单色平行光,2.吸收发生在均匀介质中,3.吸收物质及溶剂互不作用。
干扰因素包括:杂散光或复合光引起的负偏移,非平行光引起的正偏移,化学因素引起的偏移等。
另外该定律推导时未考虑反射分数的影响,因此在浓溶液及混浊液中也有偏离。
杂散光引起的误差:杂散光对吸光度的测定引起负偏移,且在吸光度愈大时愈明显。
另外,对仪器输出的边缘波长来说,单色器的透射率、光源光强和接收器的灵敏度都是比较低的,这时杂散光影响就更为明显,所以在紫外分光光度计中,首先应该检查200~220 nm处的杂散光。
由于杂散光强度在边缘波段较大,因此在波长小于220 nm进行紫外分光光度,测定时,常出现一种假峰,其原因,主要是样品随波长变短而吸收增大,可是由于杂散光在短波时急剧增大,因而使原来逐渐增大的吸收反而变小,就会出现不应有的“假峰”。
杂散光产生的原因:杂散光有两种,一种是杂散光的波长与测量波长相同,它是由于测量波长因种种原因偏离正常光路,在不通过样品的情况下,就直接射到光电接收器上。
引起这种杂光的原因是由于光学、机械零件包括样品本身的反射和散射所引起。
这种杂散光可以通过一个对测定波长不透明的样品来检查。
当发现放在试样池中的不透明样品的透光率不为零时,说明仪器中有上述杂光存在。
但当光度存在零位误差时,可能令造成混淆,如果在不透明的样品上涂上白色,则可增强样品本身反射和散射的效果,以提高测量灵敏度。
第二种杂散光是由光学系统中的缺陷所引起,如不必要的反射面、光束孔径不匹配、灰尘的散射、光学表面的擦痕、光学系统的象差、不均匀色散等都会降低光线的单色性,使杂光增加。
仪器光源系统设计不良、机械零部件加工不良、位置错移、仪器内壁防眩黑漆脱落等等也是造成杂散光的原因。
通常所指的杂散光是上述的第二种。
使用过程中减小杂散光的方法:(1 )因光学零件表面沾污、积尘而使杂散光增大,则可用清洁的软毛刷或吹气球除去积尘,或经脱脂的软布和纯净的溶剂(如乙醚:酒精=2 :1的混合液) ,小心地擦试光学零件(不包括反光镜)表面。
朗伯比尔定律的应用条件引言:朗伯比尔定律是光学中的一个重要定律,它描述了光的传播过程中的一些规律。
了解朗伯比尔定律的应用条件对于光学研究和实际应用具有重要意义。
本文将详细介绍朗伯比尔定律的应用条件,并探讨其在光学实验和技术中的应用。
一、朗伯比尔定律的概述朗伯比尔定律是描述光的反射规律的基本定律之一。
它表明,入射光线与反射光线的入射角和反射角相等,且均在入射面的法线上。
这一定律适用于光线在光滑表面上的反射现象,包括平面镜、凹面镜和凸面镜等。
二、朗伯比尔定律的应用条件朗伯比尔定律的应用条件如下:1. 光线与反射面之间的接触是完全光滑的,没有任何摩擦或粗糙度。
这样才能保证光线的反射角度与入射角度相等。
2. 入射光线和反射光线都在同一介质中传播,即不涉及光线从一种介质到另一种介质的折射现象。
3. 入射光线和反射光线都是单色光,即它们的频率相同。
这样才能保证朗伯比尔定律在不同波长的光线下成立。
三、朗伯比尔定律在光学实验中的应用1. 平面镜实验平面镜是应用朗伯比尔定律的经典实验之一。
通过控制入射角度,可以观察到反射光线的方向和角度。
根据朗伯比尔定律,反射光线与入射光线的夹角相等,且在入射面的法线上。
这一实验可以用于测量光线的入射角度和反射角度,进而得到反射率等相关参数。
2. 凹面镜和凸面镜实验凹面镜和凸面镜是用于聚焦和散焦的重要光学元件。
根据朗伯比尔定律,光线经过凹面镜或凸面镜的反射后,会聚或发散。
借助这一原理,可以设计和制造出各种光学仪器和设备,如望远镜、显微镜等。
四、朗伯比尔定律在光学技术中的应用1. 光学测量朗伯比尔定律可以应用于光学测量中,例如测量反射光线的角度和强度。
通过控制入射角度和测量反射角度,可以得到物体的形状、表面粗糙度等信息。
2. 光学通信朗伯比尔定律在光纤通信中有着广泛的应用。
光纤中的光线经过反射和折射,可以在光纤中传输信息。
朗伯比尔定律可以用于计算光纤中的光线传输损耗和信号衰减。
3. 光学涂层朗伯比尔定律可以用于光学涂层的设计和制备。
朗伯比尔定律两个公式换算朗伯比尔定律是光学中一个非常重要的定律,在化学、物理等领域都有着广泛的应用。
它主要涉及到两个公式的换算,这可真是个有趣但又有点小复杂的话题。
咱们先来说说朗伯比尔定律到底是啥。
简单来讲,就是说溶液对光的吸收程度与溶液的浓度和光通过溶液的路径长度成正比。
这定律听着有点抽象是不?别急,咱慢慢捋清楚。
它的两个公式分别是:A = εbc 和 A = log(I₀/I) 。
这里的 A 表示吸光度,ε 是摩尔吸光系数,b 是光程,c 是溶液的浓度。
咱先拿个具体的例子来瞅瞅。
比如说,在化学实验课上,老师让咱们测一种溶液的浓度。
咱们用分光光度计测出了它的吸光度 A ,已知光程 b ,那怎么通过这两个公式算出浓度 c 呢?假设我们测出来吸光度 A 是 0.5 ,光程 b 是 1 厘米,摩尔吸光系数ε 是 10000 。
那根据公式A = εbc ,就可以算出浓度 c 啦,c = A / (εb) = 0.5 / (10000×1) = 5×10⁻⁵ mol/L 。
那再说说另一个公式 A = log(I₀/I) 。
这里的 I₀是入射光的强度,I 是透过光的强度。
这又咋理解呢?想象一下,一束光照进溶液里,有的光被溶液吸收了,剩下的光才透出来。
比如说,一开始照进去的光很强,强度是 100 ,透出来的光变弱了,只有 50 ,那 A = log(100/50) = 0.3 。
咱们在实际应用中,经常要在这两个公式之间来回换算。
就像解数学题一样,有时候用这个公式方便,有时候用那个公式更顺手。
还记得我上大学的时候,有一次做实验,就是要根据朗伯比尔定律来测一种未知溶液的浓度。
那时候,我可紧张了,生怕自己算错。
我小心翼翼地测量着吸光度,记录着各种数据,然后在纸上不停地换算着两个公式。
当时,实验室里的小伙伴们也都全神贯注,大家都在为得出准确的结果而努力。
最后,当我算出那个未知溶液的浓度时,心里别提多有成就感了!那种通过自己的努力和知识解决问题的感觉,真的太棒了!回到这两个公式的换算,其实只要咱们理解了每个参数的含义,多做几道练习题,就能熟练掌握啦。
朗博比尔定律一、简介朗博比尔定律是一项经验法则,用于描述人的机会和财富的分配方式。
该定律最初由意大利经济学家维尔弗雷多·帕累托提出,后由英国经济学家罗伯特·C·穆根斯和阿尔伯特·演奥·霍布斯在20世纪初进一步发展和完善。
二、定义朗博比尔定律的核心观点是财富和机会的分配不均衡,即富人越来越富,穷人越来越穷。
具体而言,这一定律描述了财富的分布不是均匀的,而是呈现出一种倾斜分布的趋势,即绝大多数财富分布在少数人手中,而大多数人则拥有较少的财富。
这种不均衡的分配方式也体现在机会的分配上,即少数人获得了更多的机会,而大部分人则面临着机会的匮乏。
三、原理朗博比尔定律的基本原理是指数分布规律。
这种规律表明,某种事件(如个人的财富)按指数函数分布,也就是说,大部分人的财富非常少,而只有极少数人掌握了大量财富。
这种分布方式产生的原因是,这些人在财富的积累过程中,自身所具备的优势会逐步增强,而其它人则越来越落后。
这种优势可以是个人才华、技能或社会地位等因素。
四、实际应用朗博比尔定律在现代社会经济中得到了广泛应用。
例如,在收入分配和社会保障政策制定中,可以采用朗博比尔定律的原理,对收入的分配和调整进行合理规划。
此外,在企业管理和市场竞争中,也可以借鉴朗博比尔定律的原理,提高企业的盈利能力和市场份额。
五、争议和反思尽管朗博比尔定律被广泛应用于现代社会经济,但仍存在许多争议和反思。
一方面,该定律的存在会导致贫富差距扩大,导致社会不公平和不稳定。
另一方面,一些学者认为,该定律存在一定的局限性,无法完全解释人类社会中的财富分配和机会分配问题。
六、未来展望随着时代的发展,人们对财富和机会的分配问题日益关注,朗博比尔定律也随之成为研究热点之一。
未来,有必要加强对朗博比尔定律的研究和探讨,以更好地应对社会的财富和机会不平等问题,促进社会公正和稳定的发展。
名字:徐奕湛学号:1312440119 专业:光电老师:陈军
朗伯—比尔定律
朗伯(Lambert)定律阐述为:光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关;在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。
又称比尔定律、比耳定律、朗伯-比尔定律、布格-朗伯-比尔定律(Bouguer–Lambert–Beer law),是光吸收的基本定律,适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质,包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。
比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。
光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目。
发展由来:
物质对光吸收的定量关系很早就受到了科学家的注意并进行了研究。
皮埃尔·布格(Pierre Bouguer)和约翰·海因里希·朗伯(Johann Heinrich Lambert)分别在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系;1852年奥古斯特·比尔(August Beer)又提出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系,两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律——布格-朗伯-比尔定律,简称比尔-朗伯定律。
适用范围:
(1) 入射光为平行单色光且垂直照射.
(2) 吸光物质为均匀非散射体系.
(3) 吸光质点之间无相互作用.
(4)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生
公式意义:
式中:,——入射光及通过样品后的透射光强度;
A——吸光度(absorbance)旧称光密度(optical density);C——样品浓度;d——光程,即盛放溶液的液槽的透光厚度;k——光被吸收的比例系数;T——透射比,即透射光强度与入射光强度之比。
当浓度采用摩尔浓度时,k为摩尔吸收系数。
它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。
物理意义:
当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时, 其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度d成正比。
什么是微弱吸收?
微弱吸收即测量方法中测量所用的物质吸收量非常小,导致现有仪器难以测量出相关的电信号,热信号,光信号等信号,可通过改进仪器的精度或者通过某些手段放大现有的信号等方法来解决相关的问题。
测量微弱信号的方法。
(以一种微弱的光信号的测量为例)
弱光检测通常是先将光信号通过光电器件转换成电信号,再经前置放大电路放大后,由A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号进行分析处理。
弱光检测技术广泛应用于现代通信、医疗和科研等领域。
弱光检测电路一个重要性能指标是对噪声的滤除能力,但在弱光检测时,光信号和噪声几乎处于同一数量级,信号很容易淹没在噪声中,不利于后续电路处理。
传统方法是采用电路级联来滤除干扰,放大信号;但这种电路需用精密电阻,且设计复杂,电路体积大,可靠性差。
随着集成对数放大电路的发展,其宽动态范围、高精确输出的显着特点,光检测电路也得到不断发展和完善,对数电路具有优异的数据压缩性能,可将很宽的输入动态范围信号压缩在很窄的电压范围内。
一,光电转换电路
图1为光电检测电路。
该检测电路是由放大器A,反馈电阻RF和CF组成,其输出电压为u1=SPRF,其中,S为光电二极管的灵敏度,P为入射光功率。
在检测弱光信号时,RF为提高增益,RF的取值应选择尽可能大,放大器的输入偏置电流IB和输入失调电压VB 对输出电压的影响分别为IBRF和为光电二极管内阻。
可以看出,减小RF可以减少以上影响,但同时会减小电路的增益。
解决这个问题需选择偏置电流和失调电压均很低的运算放大器。
这里选用0PAlll型高精度运算放大器,其偏置电流约为0.8 pA,输入失调电压约100μV。
经过计算,RF的值取在几百MΩ范围内时,上述影响可以近似忽略,能够满足电路的要求
二,前置放大电路:
由于光电转换电路的输出信号通常在mV数量级,且信号常常淹没在噪声中,因此前置放大部分需有较强的滤噪和放大能力。
选用精密对数放大电路LOGl00和外围元件构成前置放大电路。
图l虚线框内所示电路为LOGl00的简化内部电路,其动态输人范围1 nA~1 mA,满跨度输出误差(FSO)低于0.37%,和精确对数关系最大偏离小于O.1%。
同时,内部还集成有激光校准电阻,使得该对数放大器在环境温度变化时仍能保持精确输出。
LOGl00有4个选择端,通过不同的连接方式,可以很方便得到不同增益。
三,结果分析:
根据LOGl00的输入输出关系,实验中以I2为基准电流,根据运放反向输入结构有中可通过给定基准电压μ2实现。
光电检测部分电路的输出电压一般只有mV量级,同时根据LOGl00器件要求,其输入电流要在l nA~l mA,I1,I2的比值要在l05以内。
故图1中的输入电阻R11,R21选择在几十kΩ,以保证对数电路输出精确度,根据这些要求,μ2值设定为几mV。
因光电转换电路的增益很高,虽然采用精密放大电路,并使用RF和CF限制信号频带,但几乎对所有的输入光信号,其输出噪声都非常高。
图2(a)为P=0.7nW时光电转换电路的输出波形,可以看出,噪声和信号在同一个数量级,噪声和信号峰值比接近l,如果以这样的输出直接进行A/D转换,将使数据的准确性大打折扣,虽然可以通过单片机程序中的滤噪子程序来降低数据的出错概率,但软件模拟作用具有一定的局限性,可能无法得到准确的数据输出。
图2(b)是通过前置放大电路处理后的输出信号,其波形较光滑,噪信峰值比降低至O.02以下,几乎不用软件滤噪可以将A/D转换的数据直接进行后续处理。
由此可见,LOGl00作为前置放大电路在放大有用信号的同时,也有效抑制了噪声,其具体测量数据和理论计算结果差距较小,完全可满足设计要求。
图3所示为输入光功率在1.4 nW时理论值(虚线)和测量值(实线)相差不到0.1 V。