UV-VIS吸收原理

光谱仪是一种测量器具，其针对电磁波特定区域的光照射（ radiation） 到欲分析的材料上, 穿
透欲分析的材料后射出的光， 进行测量，通常，根据材料的分子结构特点，吸收或放出照射
的光， 将其作为波长的吸收强度进行测量的装置， 我们称其为光谱仪。

1. 光（电磁波）
光谱仪所使用的电磁波，根据不同的波长值， 可分别被称作伽马射线、 X 线、紫外线、可视
光线、红外线、无线电波、微波。 各波长区域的电磁波光谱具体如下：

欲分析的材料在接收到电磁波不同波长对应的能量后，会引发转移（ transistion） , 能量转移
后，可获取来子样本电磁波的数据。

各波长区域使用的光谱仪具体如下：

2. 样本
选择可测量样本结构信息的光谱仪， 根据各光谱仪的特点进行选样测量。可使用光谱仪测量
所有固体、液体、 溶胶、凝胶状态的样本，可测量的液体样本， 包含溶于溶剂内的所有材料，
如有机、无机、离子和复合物。 可做固体样本试验的则包括膜、粉末、纤维、玻璃片、塑料
类等。
3. 光谱
光谱可通过波长和吸收强度图表来显示。 从样本峰值的最大吸收波长中， 可预测样本的分子
结构信息， 通过峰值强度，可获悉样本的浓度。

UV/Vis Spectroscopy
大部分有机化合物和作用基，可使位于紫外线和可视线区域 190~180nm 之间的部分电磁光谱
区域通过。该区域的辐射线使电子能量的能级发生转移，可确认材料的结构信息和浓度，提
供紫外线、 核磁共振光谱下的具体信息时， 具体的结构信息即可有价值地应用于化合物的结
构推测中。

1. UV-VIS 的特点
1） 可使样本中的样本定量和定性分析变得更容易。 可根据吸收峰值， 推断浓度值，基于吸
光度和样本浓度之间的关系， 可在水质、食物、饮料、制药、化学、 生命科学领域， 适用定
性分析技术。
2）数据峰值位置可提供样本分析结构的相关信息。 例如， 羰基（ carbonyl） ，烯属烃
（ alkenes） ，卤基（ halogen group） 化合物的吸收波长各不相同，因此可通过波长的位置来
预测作用基的信息。
3） 光谱显示样本的物理特点。吸光系数具有样本的固有值， 可获知随温度变化产生的
DNA/RNA 蛋白质的熔点（ melting point） 。 另外，观察随时间推移产生的吸光变化， 可确定
材料的反应速度（ kinetics） 。
4) 峰值的位置和轮廓（ profile） 提供样本分子的周围环境信息。例如， 杂质和其他溶剂的存
在与否，会影响到峰值的位置和轮廓。 也就是说， 吸收波长会因峰值变缓或杂质，而发生移
动。
Alphalook Application Note - 何谓分光光度计…
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2. UV-VIS 吸收原理
当波长为 190nm~ 1100nm 的连续电磁波通过材料时， 随材料电子移动产产生的能量状态会按
照波长的能量， 移动到接地状态(ground state)和激发状态(excited state)。并按照这两种状态的
能量差异，吸收和发射波长。

3. 透光度和吸光度
光通过样本或反射时被样本吸收的光量，可区分为入射光(Incident radiation, I0)和透射光
(Transmitted radiation, I)。吸收的光亮又可用透光度或吸光度来表示。

透光度: 是指入射光中的透射光比率, 可用下式表示：
T= I/I0 或 %T= (I / I0) X 100
透光度光谱

吸光度： 具有吸收样本的光强度， 透光度的负对数值。
A= -log(T)
吸光度光谱

4. Beer-Lambert 定律
既定波长下，吸收光的分子越多，光的吸光度就越大。 因此， 吸收强度与样本浓度成正比。
另外， 吸光度强度与比色皿长度成正比。
可通过下式简要说明：
A= ε·c·d
A: 吸光度
ε: 摩尔吸光系数
c: 样本浓度
d: 比色皿长度