分光光度計原理

分子，包括雙原子分子的光譜，要比原子光譜復雜得多。這是由于在分子中，除了電子相對于原子核的運動外，還有核間相對位移引起的振動和轉動。這三種運動能量都是量子化的，并對應有一定的能級。分子的總能量可以認為是這三種能量的總和，即E=E。＋E振＋E轉
當用頻率為υ的電磁波照射分子，而該分子的較高能級與較低能級之差⊿E恰好等于該電磁波的能量 hυ時，即有⊿E=hυ這里，h為普朗克常數。此時，在微觀上出現分子由較低的能級躍遷到較高的能級，在宏觀上則表現為透射光的強度變小。若用一連續(xù)輻射的電磁波照射分子，將照射前后光強度的變化轉變?yōu)殡娦盘?，并記錄下來，就可以得到一張光強度變化對波長的關系曲線圖——分子吸收光譜圖。
紫外--可見區(qū)的分子吸收光譜一般是譜帶較寬的帶狀光譜，它是由于電子能級躍遷而產生的光譜，因此又叫做電子光譜。

分子吸收光譜與物質本身的結構有關，吸光度的大小與物質的含量有關，我們利用吸收光譜的形狀和吸收程度的大小即可對物質進行定性和定量的分析。這種分析方法叫做分光光度法。
分光光度計的基本結構
與光電比色計相比，在結構上分光光度計用單色器代替了濾光片，其它部分兩者比較相似。

（一）單色器：單色器是指一個光學系統，它比濾光片能更有效地提供帶寬窄的單色光。單色器的主要組件是玻璃棱鏡、復合濾光片或光柵。來自光源的光線，可直接通過單色器的狹縫，照到分光部件上。單色器的效率比普通濾光片高。在紫外和可見光范圍內，半寬度不超過1nm。
1．棱鏡單色器
從幾何光學我們知道，當一束光從一種介質射到另一種介質時，在界面會發(fā)生折射和反射，如圖4-3所示。設入射角為i，折射角為θ，則其折射率n為:n = Sini/sinθ
不同的光學材料具有不同的折射率，這是眾所周知的。即使使用同一種光學材料，以相同的人射角照射，若波長不同，得到的折射角也不一樣。透明物質的折射率n和入射光波長的關系可以用下列經驗式表示：n＝ A＋B/λ2＋C/λ4＋…
式中A、B、C的數值與物質的性質有關。從式中可以看出，波長越長，折射率越小。一束復合光進入棱鏡，由于不同波長的光，其折射率不同，通過棱鏡后，復色光就按不同的波長分開來了實驗證明，棱鏡的色散具有非線性，即①譜線彎曲；②不同波長區(qū)域色散效果不同，紅端色散差，紫端色散較好。雖然在實際應用中的棱鏡單色器與圖示的不盡相同，然而它們的工作原理是一樣的。

2．光柵單色器
衍射光柵也可用作單色器。衍射光柵是由一系列刻劃在高光潔度反射表面上溝紋組成的。溝紋排列異常密集，每英寸長度上有15000或30000條。將光柵放在一平行光束里，光柵的一面被照亮，這一面可看作是塊非常小的反射鏡。
從溝紋反射鏡反射出的光線相重疊，發(fā)生干涉。另一方面，如果在光線方向上的溝紋條數是波長的整數倍時，光線就被溝紋分開，這種波就是同向的，射線被反射。當它不是波長的整數倍時，光線被抵消，沒有反射現象。改變光線照到光柵上的角度，就可以改變反射光的波長。
射線波長λ與反射角θ的關系，如下式：m λ= 2dsinθ
式中，d是溝紋之間的距離，θ是光柵常數；m是干涉價數。
當m=1時，為一階譜；
m=2時，為二階譜。

光柵的分辨能力取決于它的mN值，N是光柵上總溝紋數或總條數。條數多時，一階譜的分辨力高。與棱鏡相比，光柵的分辨能力更高些，并能用于所有譜段范圍，光柵的色散呈線性。

光柵的表面鍍有鋁膜，質地松軟，極易擦傷。所以在維護時嚴禁用任何擦拭物擦拭，更不能用手去觸摸，否則，會造成永久損壞。也不準用嘴去吹光柵上的灰塵。光柵萬一臟了，可以用洗耳球吹去表面上的灰塵。如不奏效，可以在光柵上均勻地涂上一層粘膠棉（俗稱火棉膠）液，等膠液干了以后，將液膜輕輕揭下。此法可以將光柵上的臟物去掉?，F在有的光柵已鍍有保護膜.

（二）準直鏡和聚光鏡：準直鏡用來減小光束的尺寸并提供平行光，其多由凹面鏡制成。凹面鏡的反射鏡面大都是鍍鋁的。在可見光區(qū)，鋁膜外面常常再鍍上一層SiO2保護層。但在紫外區(qū)，為了保證較高的反射效率。常常不鍍此SiO2保護膜，這種準直鏡的維護方法與光柵相同。
聚光鏡：為一凸透鏡。點光源發(fā)出的光，經聚光鏡后，變成平行光，然后再進入棱鏡（或光柵）色散系統。色散后的平行光再經聚光鏡會聚后，照射到比色皿上。

關于我們

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審核編輯黃宇