光吸收的基本定律

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1、第二节光吸收的基本定律一、朗伯-比耳定律(1)布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度与吸收层厚度之间的关系；(2)比耳(beer)与1852年又提出光的吸收程度与吸光物质浓度之间也有类似的关系；(3)二者结合起来就得到了朗伯--比耳定律。(4)该定律奠定了分光光度分析法的理论基础。当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质(固体、液体或气体)。例如：溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。则它们之间的关系为：(一)朗伯-比耳定律的推导入射光的强度为I0，吸收光的强

2、度为Ia，透过光的强度为It，反射光的强度为Ir如果I0＝Ia+It+Ir}近似处理在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同材质的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的(一般约为入射光强度的4％)其影响可以互相抵消，于是可以简化为：I0＝Ia+It推导纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸收完全是由溶液中的有色质点造成的。当入射光的强度I0一定时，如果Ia越大，It就越小，即透过光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度就越大。I0＝Ia+It实验证明实践证明，有色溶液对光的吸收程度，与该溶液的浓度、液层的厚度以及入射光的强度等因素有关。如果保

3、持入射光的强度不变，则光吸收程度与溶液的浓度和液层的厚度有关。1760年由朗伯推导出了吸光度于吸收介质厚度的关系式：1.朗伯定律2.比耳定律比耳(beer)在1852年提出光的吸收程度与吸光物质浓度之间的关系：3.朗伯-比耳定律如果同时考虑溶液的浓度和液层厚度的变化，则上述两个定律可合并为朗伯-比耳定律，即得到：式中:A:吸光度，K:比例常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。It/I0=T:透射比(透光度)，b：液层厚度(cm)此式为光吸收定律的数学表达式4.朗伯-比耳定律物理意义当一束平行的单色光垂直通过某一均匀的、非散射的吸光物质溶

4、液时，其吸光度(A)与溶液液层厚度(b)和浓度(c)的乘积成正比。它不仅适用于溶液，也适用于均匀的气体、固体状态，是各类光吸收的基本定律，也是各类分光光度法进行定量分析的依据。5.朗伯-比耳定律成立的前提(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。6.吸光度的加和性当介质溶液中含有多种吸光组分时，只要各组分间不存在着相互作用，则在某一波长下介质的总吸光度是各组分在该波长下吸光度的加和。即：A=A1+A2+……+An(二)吸收系数和桑德尔灵

5、敏度1.吸收系数朗伯-比尔定律(A=Kbc)中的系数(K)因浓度(c)所取的单位不同，有两种表示方式：当c：g.L-1b：cm时K用a表示，称为吸收系数，其单位为L.g-1.cm-1，这时朗伯-比耳定律变为：A＝abc(1)吸收系数(a)(2)摩尔吸收系数()当c：mol.L-1，b：cm时K用表示，称为摩尔吸收系数，其单位为L.mol-1.cm-1，这时朗伯-比耳定律变为：A＝bc摩尔吸收系数()的物理意义当吸光物质的浓度为1mol·L-1，吸收层厚度为1cm时，吸光物质对某波长光的吸光度。摩尔吸收系数()的性质①表示了吸光物质的浓度为1mo

6、l·L-1，液层厚度为1cm，物质对光的吸收能力。②κ与溶液的浓度和液层厚度无关，只与物质的性质及光的波长等有关。③在波长、温度、溶剂等条件一定时κ的大小取决于物质的性质。∴κ是吸光物质的特征常数，不同物质具有不同的κ。④对于同一物质，当其他条件一定时(温度等)，κ的大小取决于波长。κ=f()∴κ能表示物质对某一波长的光的吸收能力。κ越大，表明物质对某的光吸收能力越强。当为max，κ为κmaxκmax是一重要的特征常数，它反映了某吸光物质吸收能力可能达到的最高度。⑤κ常用来衡量光度法灵敏度的高低，κmax越大，表明测定该物质的灵敏度越高一般认为κ

7、max>104L·mol-1·cm-1的方法较灵敏。(所以书写κ时应标明波长)目前最大的κ的数量级可达106如：Cu—双流腙配合物κ495=1.5×105L·mol-1·cm-1(3)吸收系数(a)与摩尔吸收系数()的关系吸收系数(a)常用于化合物组成不明，相对分子质量尚不清楚的情况。摩尔吸收系数()的应用更广泛。=aM2.桑德尔灵敏度(Sandell)S吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数表示外，还常用桑德尔灵敏度S表示。定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量单位：g·cm-23.桑德尔灵敏度

8、(S)与摩尔吸收系数()的关系由桑德尔灵敏度S的定义可得到：A=0.001=