1、5.2 5.2 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理能復合成白光的兩種顏色的光叫能復合成白光的兩種顏色的光叫互互補色光。補色光。物質所顯示的物質所顯示的顏色是吸顏色是吸收光的互補色。收光的互補色。E = E2 - E1 = h ：量子化量子化 ；選擇性吸收；選擇性吸收吸收曲線與最大吸收波長吸收曲線與最大吸收波長 max用不同波長的單色光照射，測吸光度用不同波長的單色光照射，測吸光度光的互補：藍光的互補：藍 黃黃M + 熱M + 熒光或磷光M + h M *基態基態 激發態激發態E1 （E） E2吸收曲線的討論：吸收曲線的討論：同一種物質對不同波長同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最

2、光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸大處對應的波長稱為最大吸收波長收波長maxmax不同濃度的同一種物質，不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似其吸收曲線形狀相似maxmax不變。而對于不同物質，它不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和們的吸收曲線形狀和maxmax則不同。則不同。01lglgtIAkcbITAc 有機化合物的紫外有機化合物的紫外可見吸收光譜，是其分子中外層價可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結果（三種）電子躍遷的結果（三種）電子、電子、電子、電子、n電子。電子。 外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態向激發態外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態向激發

3、態(反反鍵軌道鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷，所需能量躍遷。主要有四種躍遷，所需能量大小順序為大小順序為n n A.* 單鍵電子躍遷，主要發生在真空紫外區。B.* 雙鍵或三鍵電子躍遷，吸收的波長較長，在200-700nm強吸收 C. n* 雜原子的雙鍵孤電子躍遷在近紫外區（200400nm）弱吸收。 D. n* 雜原子的單鍵孤電子躍遷，吸收波長在（150250nm）中強吸收。C HC H3C HCH3COC H3A 原理光柵分光動畫棱鏡分光動畫動 畫雙光束光度計示意真空光電管真空光電管90V DC直流放大直流放大陰極陰極R-+光束光束e陽極絲（陽極絲（Ni）抽真空抽真空 陰極表面可涂漬不同光敏物

4、質：高靈敏陰極表面可涂漬不同光敏物質：高靈敏(K,Cs,Sb(K,Cs,Sb其中二其中二者者) )、紅光敏、紅光敏(Na/K/Cs/Sb, Ag/O/Cs)(Na/K/Cs/Sb, Ag/O/Cs)、紫外光敏、平坦響應、紫外光敏、平坦響應(Ga/As(Ga/As，響應受波長影響小，響應受波長影響小) )。產生的光電流約為硒光電池的。產生的光電流約為硒光電池的1/101/10。優點：優點：阻抗大，電流易放大；響應快；應用廣。阻抗大，電流易放大；響應快；應用廣。缺點：缺點：有微小暗電流（有微小暗電流（Dark currentDark current，4040K K的放射線激發）。的放射線激發）。

5、光電倍增管光電倍增管（photomultiplier tube, PMTphotomultiplier tube, PMT） 石英套石英套光束光束1個光子產生個光子產生106107個電子個電子柵極，柵極，Grill陽極陽極屏蔽屏蔽光電倍增管示意圖光電倍增管示意圖共有共有9個打拿極個打拿極(dynatron)，所加直流電壓共為，所加直流電壓共為90 10V900V dc90V123456789陽極陽極陰極陰極石英封石英封讀出裝置讀出裝置R光電倍增管（光電倍增管（PMT）電路圖）電路圖優點：優點：高靈敏度；響應快；適于弱光測定，甚至對單一光高靈敏度；響應快；適于弱光測定，甚至對單一光子均可響應。子

6、均可響應。缺點：缺點：熱發射強，因此暗電流大，需冷卻（熱發射強，因此暗電流大，需冷卻（-30-30o oC)C)。不得。不得置于強光置于強光( (如日光如日光) )下，否則可永久損壞下，否則可永久損壞 PMTPMT！硅二極管硅二極管p 區區n 區區pn 結結p 區區n 區區(反向偏置反向偏置)耗盡層耗盡層空穴空穴電子電子 反向偏值反向偏值耗盡層耗盡層(depletion layer)pn結電導趨于結電導趨于0 (i=0)； 光照光照耗盡層中形成空穴和電子耗盡層中形成空穴和電子空穴移向空穴移向p區并湮滅區并湮滅外外 加電壓對加電壓對pn“電容器電容器”充電充電產生充電電流信號產生充電電流信號 (

7、i 0) 。特點：特點：靈敏度介于真空管和倍增管之間。靈敏度介于真空管和倍增管之間。光電二極管陣列，光電二極管陣列，photodiode array(PDA)photodiode array(PDA)SiO2窗窗p 型硅型硅n 型硅基型硅基pnpnpnpnpnpn0.025mm2.5mm側視側視(cross section)頂視頂視(top view)光束光束說明：說明：在一個硅片上，許多在一個硅片上，許多 pn 結以結以一維線性排列一維線性排列，構成，構成“陣列陣列”；每個每個 pn 結或元（結或元（element，64-4096個）相當于一個硅二極管檢測器；個）相當于一個硅二極管檢測器；硅

8、片上布有集成線路，使每個硅片上布有集成線路，使每個 pn 結相當于一個獨立的光電轉換器；結相當于一個獨立的光電轉換器；硅片上置于分光器焦面上，經色散的不同波長的光分別被轉換形成電信號；硅片上置于分光器焦面上，經色散的不同波長的光分別被轉換形成電信號；實現多波長或多目標實現多波長或多目標同時（同時（simultaneously）檢測。檢測。i.PDA在靈敏度、線性范圍和在靈敏度、線性范圍和S/N方面不如光電倍增管。應用較少。方面不如光電倍增管。應用較少。0.434dTdAk dcT0.4340.434lgcATTcAATTT儀器測量誤差儀器測量誤差TT引起的濃度測量的相對誤差為：引起的濃度測量的相對誤差為：lnT=-1 lgT=-0.434 T=0.368這時誤差最小 除選擇適宜的顯色條件外，還應當選擇合適的測量條件。主要的測量條件包括入射光波長、吸光度范圍和空白溶液等。下面將分別討論。 1選擇入射光波長 入射光的波長對測定結果的靈敏度和準確度都有很大的影響。選擇時，應先繪制有