光是一种电磁波，不同波长的光能量不同，各种光(电磁波)按其波长(或频率)顺序排列的各种光谱方法。

一、分子吸收光谱产生的机理

物质是由分子、原子构成的。单一原子由原子核及电子构成。大多数分子由双原子或多原子构成，分子、原子、电子均处于不同的运动状态，通常认为分子内部运动方式有三种：分子内电子相对原子核的运动(称为电子运动)；分子内原子在其平衡位置上的振动(称分子振动)；分子本身绕其重心的转动(称分子转动)。

处于不同运动状态的分子、电子均具有一定的能量，按能级分布情况见图5-1。

分子具有电子(价电子)能级、分子的振动能级和分子的转动能级，它们的能级分布是不连续的、量子化的。实现电子能级跃迁需能量最大，能级差△E_n为1～20eV，相当于波长为200～800nm紫外、可见光区电磁波具有的能量；实现分子的振动能级跃迁所需能量小一些，能级差△E_v为0.05～1eV，相当于波长为1～50um近红外、中红外光区电磁波所具有的能量；实现分子的转动能级跃迁所需能量最小，能级差△E_T<0.05eV，相当于波长为10～1000um中红外-微波光区电磁波所具有的能量。

图5-1分子能级的跃迁
n-电子能级；V振动能级；T-转动能级

由于△E_n>△E_v>△E_T，在电子能级跃迁时，同时伴有分子振动能级和转动能级的跃迁；在分子振动能级跃迁时，也伴有转动能级的跃迁，所以分子吸收光谱是由密集谱线组成的带状光谱，而不是线状光谱。

当光波照射到物质上时，光子的能量可在一非连续过程中传递给物质的分子、电子，若其能量恰恰符合(h为普郎克常数，v、c、λ分别为光的频率、速度和波长)量子化条件，使之发生能级跃迁。如果接受光子的能量是电子，便产生原子吸收光谱；若接受光子的能量是分子，便产生分子吸收光谱。

当原子、分子发生能级跃迁时，由基态变为不稳定的激发态M+hv→M*，激发态原子、分子寿命为10^-9～10^-8s，它会以热、光、电磁波发射返回到基态，并产生发射光谱。

应当强调，由于物质的原子、分子结构不同，实现能级跃迁时所需量子化的能量△E不同，即物质对光呈现选择性吸收，并产生相应的吸收光谱。

二、溶液颜色与光吸收的关系

颜色是光和眼睛相互作用而产生的一种生理感觉，事实上颜色是大脑对投射在视网膜上不同性质光线进行辨认的结果。

物质呈现的颜色与光有着密切的关系。不同波长的可见光可使眼睛感觉到不同的颜色。日常所见的白光，如日光、白炽灯光，都是复合光，即它们是由波长400～760nm的电磁波按适当强度比例混合而成的。这段波长范围的光是人们视觉可觉察到的，所以称为可见光。由于人们视觉分辨能力所限，人们看到的某种颜色光是介于一个波长范围的光。

白光，它在可见光区包括七种颜色。物质呈现某种颜色的原因，是物质对可见光区域的辐射光具有选择性吸收，所呈现的颜色为吸收光的互补色，见表5-1。

表5-1物质颜色与吸收光颜色的关系

如果让一束白光(日光)通过棱镜，经折射后，便可分解为上述红橙黄绿青蓝紫七色光。反之，这些颜色的光按一定强度比例混合便可产生白光。我们也可以把两种适当颜色的单色光(见表5-1)按一定强度比例混合而得到白光，此时这两种单色光称互补色光。

三、光吸收曲线

测量溶液对不同波长单色光的吸收程度，可以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，得一曲线，称吸收曲线或吸收光谱。光谱峰值处对应的波长称最大吸收波长，以λ_max表示。图5-2是浓度为0.001(1/5KMnO₄)mol/L和0.001(1/6K₂Cr₂O₇) mol/L溶液的吸收曲线。KMnO₄的λ_max=525nm，而K₂Cr₂O₇的λ_max=325nm。图5-3为不同浓度的KMnO₄溶液的吸收曲线，由图可知吸收曲线描述了物质对不同波长光的吸收能力，它反映了物质分子中电子能级的跃迁，所以不同物质由于内部结构不同，对不同波长的光具有选择性吸收，从而吸收曲线形状不同，具有各自特征的吸收曲线，借此可以定性鉴定各种物质。另外不同浓度的同一物质，它的吸收曲线形状与最大吸收波长是不变的，但吸光度随浓度增大而增大。显然，在最大吸收波长处测量吸光度，其灵敏度最高。因此，吸收曲线是吸光光度法选择测量波长的依据。

图5-2 KMnO₄和K₂Cr₂O₇的光吸收曲线

图5-3 KMnO₄溶液的吸收曲线
1-c(KMnO₄)=1.56×10^-4 mol/L;
2-c(KMnO₄)=3.12×10^-4 mol/L;
3-c(KMnO₄)=4.68×10^-4 mol/L

利用可见光吸收光谱法进行测定时，由于使用了可将复合光分解成单色光的分光光度计，因此也可称为可见光分光光度法。