可見分光光度計的工作原理

一、基本原理：光的吸收與朗伯 - 比爾定律

光吸收的本質(zhì)

當(dāng)可見光（波長范圍約 400-760nm）通過被測物質(zhì)的溶液時，溶液中的分子或離子會選擇性吸收特定波長的光，導(dǎo)致光的強度減弱。物質(zhì)對光的吸收程度與物質(zhì)的濃度、液層厚度等因素相關(guān)。

二、儀器結(jié)構(gòu)與工作流程

1. 核心組件及功能

組件功能描述

光源發(fā)射連續(xù)可見光，常用鎢燈（覆蓋 320-2500nm，適用于可見光譜段）。

單色器將復(fù)合光分解為單色光，通過棱鏡或光柵實現(xiàn)波長選擇，確保入射光為單一波長。

比色皿盛放被測溶液，材質(zhì)為玻璃（適用于可見光），液層厚度通常為 1cm。

檢測器如光電管或光電倍增管，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，測量透射光強度。

信號處理與顯示系統(tǒng)放大電信號并轉(zhuǎn)換為吸光度或濃度值，通過顯示屏輸出結(jié)果。

三、定量分析步驟與應(yīng)用邏輯

樣品預(yù)處理

將被測物質(zhì)溶解或反應(yīng)生成能吸收可見光的化合物（如顯色反應(yīng)），確保溶液均勻透明。

波長選擇

選擇被測物質(zhì)的最大吸收波長（λmax）作為測量波長，此時靈敏度最高，誤差最小。例如，測定鐵離子時，常通過顯色反應(yīng)生成紅色絡(luò)合物，選擇 510nm 波長測量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測量其吸光度，以濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定線性關(guān)系。

樣品測量與計算

測量樣品溶液的吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線或朗伯 - 比爾定律計算樣品濃度。

四、關(guān)鍵影響因素與注意事項

溶液狀態(tài)

溶液需均勻無渾濁，否則顆粒會散射光，導(dǎo)致吸光度測量偏差。

波長準(zhǔn)確性

單色器波長校準(zhǔn)需精準(zhǔn)，若波長偏移，會導(dǎo)致摩爾吸光系數(shù)變化，影響濃度計算精度。

比色皿誤差

比色皿材質(zhì)、厚度一致性及清潔度需嚴(yán)格控制，不同比色皿間的透光率差異會引入誤差。

環(huán)境與儀器穩(wěn)定性

光源強度波動、檢測器靈敏度變化或溫度波動，均可能影響測量重復(fù)性。

五、應(yīng)用場景與行業(yè)實例

化學(xué)分析：水質(zhì)中重金屬（如銅、鐵）含量測定、食品中添加劑（如亞硝酸鹽）檢測。

生物醫(yī)藥：蛋白質(zhì)濃度測定（Bradford 法、Lowry 法）、藥物含量分析。

環(huán)境監(jiān)測：廢水 COD（化學(xué)需氧量）、氨氮濃度的快速檢測。

工業(yè)生產(chǎn)：化工原料純度分析、染料濃度控制等。