四、光的吸收定律

当一束平行的波长为λ的单色光通过一均匀的有色溶液时，光的一部分被比色皿的表面反射回来，一部分被溶液吸收，一部分则透过溶液，如图5-4所示。这些数值间有如下的关系：I_o＝I_a＋Ir＋I

式中，I₀为入射光的强度；I_a为被吸收光的强度；I_r为反射光的强度；I为透过光的强度。

图5-4  有色溶液与光线关系
b-溶液厚度；c-溶液浓度

在光度分析中采用同种质料的吸收池，其反射光的强度是不变的，由于反射所引起的误差互相抵消。因此上式简化为：I_o＝I_a＋I

式中，I_a越大即说明对光吸收得越强，也就是透过光I₀的强度越小，光减弱越多。透过光强度的改变与有色溶液浓度c和液层厚度b有关。也就是溶液浓度愈大，液层愈厚，透过的光愈少，入射光强度减弱愈显著。

光吸收的朗伯一比尔定律的数学表达式为：

式中A—吸光度；

b—光径长度(液层厚度)；

c—吸光物质浓度；

T—透光度，即透过光强度I与入射光强度I₀的比值;透射比的倒数的对数为吸光度:。

k—比例常数，与吸光物质性质，入射光波长、温度等因素有关。k因溶液浓度c及液层厚度b所采用单位的不同而不同。

当浓度c以mol/L表示，光径长度b以cm为单位时，则比例常数k以ε表示称为摩尔吸光系数，单位L/(mol·cm)，此时光吸收定律数学表达式为：

其物理意义是当一束平行的单色光，通过稀的、均匀的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度及光径长度乘积成正比。它是分光光度定量测定的依据。

光吸收定律应用条件为入射光是单色光；吸光介质为均匀介质、稀溶液(浓度应＜0.01mol/L)。

光吸收定律以图形表示时纵坐标为A,横坐标为c ，则为通过原点的一条直线，称标准曲线，直线斜率为吸光光度法灵敏度ε，见图5-5。

图5-5  吸光度对朗伯一比尔定律的偏离
1-正偏差；2-负偏差

当实际测定不能符合光吸收率应用条件时，标准曲线会偏离线性而呈弯曲，这种现象称为偏离朗伯一比尔定律。大多数情况在标准曲线两端呈现弯曲(图5-5)，因此方法应标明适用的浓度范围c₁～c₂，这也是分光光度法选用时应考虑的参数之一。

五、分光光度法灵敏度

分光光度法的灵敏度是人们选择和评价该分析方法的重要依据。除用摩尔吸光系数ε表示分光光度法灵敏度外，还常用桑德尔(Sandell)灵敏度表示。

1.摩尔吸光系数。

表示吸光物质浓度为1mol/L，液层厚度为1 cm时溶液的吸光度，符号ε，单位L/(mol·cm)，显然ε可由实验测得。对一个化合物来说，在不同波长下。值不同，但在一定波长下是一个特征常数，表征了吸光物质对某一特定波长的选择性吸收能力。通常我们用λ_max下的ε值作为选择显色反应、衡量光度分析法灵敏度的一个依据。对于不同吸光物质来说，在同一波长下，ε愈大，表示该吸光物质对该波长吸收能力愈强，因此ε也是定性鉴定化合物特别是有机化合物的参数之一。

2．桑德尔灵敏度

规定仪器的检测极限为吸光度A=0.001时，单位截面积光程内所能检测的吸光物质的最低量。用符号ε表示，单位为ug/cm²。一般认为若ε<10⁴则显色反应的灵敏度是低的；ε在10⁴～5×10⁴属中等灵敏度；ε在6×10⁴～10⁵时为高灵敏度；ε>10⁵为超高灵敏度。桑德尔灵敏度多在0.01～0.001 ug/cm²范围。

六、可见分光光度法的特点

可见分光光度法是基于物质对400～750nm可见光区的选择性吸收而建立的分析方法。它包括比色分析法和分光光度法，亦称可见吸光光度法，是微量分析的简便而通用的方法，方法主要特点为：

①灵敏度方法适用于微量组分，一般测定下限可达10^-4％～10^-5％。若采用预富集措施，甚至对含量为10^-6％～10^-8％组分亦可测定。

②准确度方法相对误差为2％～5％，若用精密仪器可达1％～2％。

③测量范围当物质的含量为微量1％～10^-3％、痕量10^-4％～10^-5％时均可采用光度法测定，甚至当含量在常量范围1％～50％也可用示差分光光度法测定。

④应用领域元素周期表上几乎所有金属元素均能用分光光度法测定，一些非金属元素B、Si、As、P、F、CI、Br、I等元素亦能测定。另外尚可测定许多有机化合物如醇、醛、酮、胺等。除含量测定外还是进行配合物化学平衡、动力学研究的有力工具。

⑤操作简便，价格低廉。

⑥前景广阔现代科学技术发展向分光光度法提出了高灵敏、高选择、高精度的要求，而分光光度法依靠本身方法及仪器的发展，使新方法、新仪器不断出现，如双波长分光光度法、导数吸收光谱法、光声光谱法，使光度分析法不仅能分析液样，还能分析固体样品、浑浊样品，不仅能分析单一组分还能分析多组分。当激光及电子计算机技术引入分光光度仪器后，出现了激光光声光谱仪等，使分光光度计向自动化方向前进了一大步。

相关链接：可见光吸收光谱法的基本原理（一）