一、核心物理基礎(chǔ)：朗伯-比爾定律

 

當(dāng)一束平行單色光（強(qiáng)度為I0?）垂直通過(guò)均勻、非散射的稀溶液時(shí)，光的一部分被溶液吸收（強(qiáng)度為Ia?），一部分透過(guò)溶液（強(qiáng)度為It?）。

 

透光率（Transmittance,T)：T=I0?It??，表示透過(guò)光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值。

 

吸光度（Absorbance,A)：定義為A=−lgT=lgIt?I0??，吸光度與溶液濃度成正比。

 

定律表達(dá)式：A=ε⋅b⋅c

 

ε：摩爾吸光系數(shù)（與物質(zhì)本性、入射光波長(zhǎng)有關(guān)）；

 

b：光程長(zhǎng)度（比色皿厚度，單位cm）；

 

c：樣品溶液的物質(zhì)的量濃度。該定律表明：在固定波長(zhǎng)與光程下，溶液的吸光度與濃度呈線性關(guān)系，這是定量分析的根本依據(jù)。

 

二、儀器結(jié)構(gòu)與工作流程

 

儀器通過(guò)“光源→分光→樣品吸收→檢測(cè)→信號(hào)處理”的流程實(shí)現(xiàn)測(cè)量：

 

光源系統(tǒng)：提供連續(xù)穩(wěn)定的入射光，常用鎢燈/鹵鎢燈（可見(jiàn)光區(qū)350–900nm）、氘燈（紫外光區(qū)190–350nm），自動(dòng)切換覆蓋全波段。

 

單色器（分光系統(tǒng)）：將復(fù)合光色散為單色光，核心部件為光柵/棱鏡，可精確選擇特定波長(zhǎng)的光照射樣品。

 

樣品室：放置參比溶液（空白/溶劑）與待測(cè)樣品溶液的比色皿，保證光程一致，消除溶劑、器皿的吸收干擾。

 

檢測(cè)系統(tǒng)：光電倍增管、硅光二極管等光電元件，將透過(guò)光的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，精準(zhǔn)測(cè)量光強(qiáng)變化。

 

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為吸光度、透光率等數(shù)據(jù)，繪制吸收光譜曲線（A-λ），用于定性（特征吸收峰位置）與定量（標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算濃度）分析。

 

三、核心工作邏輯

 

儀器先以參比溶液校正光路，扣除背景吸收，使吸光度歸為0；再讓單色光通過(guò)待測(cè)樣品，測(cè)量其吸光度。通過(guò)掃描不同波長(zhǎng)的吸光度，得到樣品的特征吸收光譜，不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不同，吸收峰的位置、強(qiáng)度、形狀具有唯一性，據(jù)此可定性識(shí)別；結(jié)合朗伯-比爾定律，用已知濃度標(biāo)準(zhǔn)品建立校準(zhǔn)曲線，即可計(jì)算待測(cè)樣品濃度。

 

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)就是通過(guò)“分光測(cè)吸光、定律算濃度”，利用物質(zhì)對(duì)紫外-可見(jiàn)光的特征吸收，實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的定性定量分析。