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光吸收的基本定律
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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。
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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
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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
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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
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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。
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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
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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:
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-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
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-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。
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