朗伯比尔定律简介和据举例.docx

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1、名字：徐奕湛学号：专业：光电老师：陈军朗伯—比尔定律朗伯(Lambert)定律阐述为：光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关；在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。又称比尔定律、比耳定律、朗伯-比尔定律、布格-朗伯-比尔定律（Bouguer–Lambert–Beerlaw），是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目。发展由来：物质对光吸收的定量关系很早就受到了科学家的注意并进行了研究。皮埃尔·布格（P

2、ierreBouguer）和约翰·海因里希·朗伯（JohannHeinrichLambert）分别在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系；1852年奥古斯特·比尔（AugustBeer）又提出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系，两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律——布格－朗伯－比尔定律，简称比尔－朗伯定律。适用范围：(1)入射光为平行单色光且垂直照射.(2)吸光物质为均匀非散射体系.(3)吸光质点之间无相互作用.(4)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生公式意义：式中：，——入射光及通过样品后的透射光强

3、度；A——吸光度(absorbance)旧称光密度(opticaldensity)；C——样品浓度；d——光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度；k——光被吸收的比例系数；T——透射比，即透射光强度与入射光强度之比。当浓度采用摩尔浓度时，k为摩尔吸收系数。它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。物理意义：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度d成正比。什么是微弱吸收？微弱吸收即测量方法中测量所用的物质吸收量非常小，导致现有仪器难以测量出相关的电信号，热信号，光信号等信号，可通过改进仪器的精度或者通过某些手段放大现有的信

4、号等方法来解决相关的问题。测量微弱信号的方法。（以一种微弱的光信号的测量为例）弱光检测通常是先将光信号通过光电器件转换成电信号，再经前置放大电路放大后，由A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号进行分析处理。弱光检测技术广泛应用于现代通信、医疗和科研等领域。弱光检测电路一个重要性能指标是对噪声的滤除能力，但在弱光检测时，光信号和噪声几乎处于同一数量级，信号很容易淹没在噪声中，不利于后续电路处理。传统方法是采用电路级联来滤除干扰，放大信号；但这种电路需用精密电阻，且设计复杂，电路体积大，可靠性差。随着集成对数放大电路的发展，其宽动态范围、高精确输出的显着特点，光检测电路

5、也得到不断发展和完善，对数电路具有优异的数据压缩性能，可将很宽的输入动态范围信号压缩在很窄的电压范围内。一，光电转换电路图1为光电检测电路。该检测电路是由放大器A，反馈电阻RF和CF组成，其输出电压为u1=SPRF，其中，S为光电二极管的灵敏度，P为入射光功率。在检测弱光信号时，RF为提高增益，RF的取值应选择尽可能大，放大器的输入偏置电流IB和输入失调电压VB对输出电压的影响分别为IBRF和为光电二极管内阻。可以看出，减小RF可以减少以上影响，但同时会减小电路的增益。解决这个问题需选择偏置电流和失调电压均很低的运算放大器。这里选用0PAlll型高精度运算放大器，其

6、偏置电流约为0．8pA，输入失调电压约100μV。经过计算，RF的值取在几百MΩ范围内时，上述影响可以近似忽略，能够满足电路的要求二，前置放大电路：由于光电转换电路的输出信号通常在mV数量级，且信号常常淹没在噪声中，因此前置放大部分需有较强的滤噪和放大能力。选用精密对数放大电路LOGl00和外围元件构成前置放大电路。图l虚线框内所示电路为LOGl00的简化内部电路，其动态输人范围1nA～1mA，满跨度输出误差(FSO)低于0．37%，和精确对数关系最大偏离小于O．1%。同时，内部还集成有激光校准电阻，使得该对数放大器在环境温度变化时仍能保持精确输出。LOGl00有4

7、个选择端，通过不同的连接方式，可以很方便得到不同增益。三，结果分析：根据LOGl00的输入输出关系，实验中以I2为基准电流，根据运放反向输入结构有中可通过给定基准电压μ2实现。光电检测部分电路的输出电压一般只有mV量级，同时根据LOGl00器件要求，其输入电流要在lnA～lmA，I1，I2的比值要在l05以内。故图1中的输入电阻R11，R21选择在几十kΩ，以保证对数电路输出精确度，根据这些要求，μ2值设定为几mV。因光电转换电路的增益很高，虽然采用精密放大电路，并使用RF和CF限制信号频带，但几乎对所有的输入光信号，其输出噪声都非常高。图2(a)为P=0．7n