比尔定律.doc

比尔-朗伯定律[编辑](重定向自比尔定律)比尔-朗伯定律的一个例子:绿色激光射入罗丹明6B溶液中,激光的光强逐渐减弱。比尔-朗伯定律(Beer–Lambertlaw),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。概述[编辑]一束单色光照射于一吸收介质表面,在通过一定厚度的介质后,由于介质吸收了一部分光能,透射光的强度就要减弱。吸收介质的浓度愈大,介质的厚度愈大,则光强度的减弱愈显著,其关系为:其中::吸光度;:入射光的强度;:透射光的强度;:透射比,或称透光度;:系数,可以是吸收系数或摩尔吸收系数,见下文;:吸收介质的厚度,一般以cm为单位;:吸光物质的浓度,单位可以是g/L或mol/L。比尔-朗伯定律的物理意义是,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  与吸光物质的浓度  及吸收层厚度  成正比。当介质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,这一规律称为吸光度的加合性。系数 :当介质厚度  以cm为单位,吸光物质浓度  以g/L为单位时, 用  表示,称为吸收系数,其单位为 。这时比尔-朗伯定律表示为 。当介质厚度  以cm为单位,吸光物质浓度  以mol/L为单位时, 用  表示,称为摩尔吸收系数,其单位为 。这时比尔-朗伯定律表示为 。两种吸收系数之间的关系为:。历史[编辑]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(PierreBouguer)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。推导[编辑]假设一束强度为  的平行单色光(入射光)垂直照射于一块各向同性的均匀吸收介质表面,在通过厚度为  的吸收层(光程)后,由于吸收层中质点对光的吸收,该束入射光的强度降低至 ,称为透射光强度。物质对光吸收的能力大小与所有吸光质点截面积的大小成正比。设想该厚度为 的吸收层可以在垂直于入射光的方向上分成厚度无限小的多个小薄层 ,其截面积为 ,而且每个薄层内,含有吸光质点的数目为  个,每个吸光质点的截面积均为 。因此,此薄层内所有吸光质点的总截面积 。假设强度为  的入射光照射到该薄层上后,光强度减弱了 。 是在小薄层中光被吸收程度的量度,它与薄层中吸光质点的总截面积  以及入射光的强度  成正比,也就是负号表示光强度因吸收而减弱,k1 为比例系数。假设吸光物质的浓度为 c,则上述薄层中的吸光质点数为代入上式,合并常数项并设 ,经整理得对上式进行定积分,则有上式中  称为吸光度();而透射光强度与入射光强度之间的比值  称为透射比,或称透光度(),其关系为: (请注意本段中透射光强度的符号  与首段中的符号  不同)即比尔-朗伯定律