可見分光光度計的工作原理

一、基本原理：光的吸收與朗伯 - 比爾定律

光吸收的本質

當可見光（波長范圍約 400-760nm）通過被測物質的溶液時，溶液中的分子或離子會選擇性吸收特定波長的光，導致光的強度減弱。物質對光的吸收程度與物質的濃度、液層厚度等因素相關。

二、儀器結構與工作流程

1. 核心組件及功能

組件功能描述

光源發射連續可見光，常用鎢燈（覆蓋 320-2500nm，適用于可見光譜段）。

單色器將復合光分解為單色光，通過棱鏡或光柵實現波長選擇，確保入射光為單一波長。

比色皿盛放被測溶液，材質為玻璃（適用于可見光），液層厚度通常為 1cm。

檢測器如光電管或光電倍增管，將光信號轉換為電信號，測量透射光強度。

信號處理與顯示系統放大電信號并轉換為吸光度或濃度值，通過顯示屏輸出結果。

三、定量分析步驟與應用邏輯

樣品預處理

將被測物質溶解或反應生成能吸收可見光的化合物（如顯色反應），確保溶液均勻透明。

波長選擇

選擇被測物質的最大吸收波長（λmax）作為測量波長，此時靈敏度最高，誤差最小。例如，測定鐵離子時，常通過顯色反應生成紅色絡合物，選擇 510nm 波長測量。

標準曲線繪制

配制一系列已知濃度的標準溶液，測量其吸光度，以濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線，確定線性關系。

樣品測量與計算

測量樣品溶液的吸光度，通過標準曲線或朗伯 - 比爾定律計算樣品濃度。

四、關鍵影響因素與注意事項

溶液狀態

溶液需均勻無渾濁，否則顆粒會散射光，導致吸光度測量偏差。

波長準確性

單色器波長校準需精準，若波長偏移，會導致摩爾吸光系數變化，影響濃度計算精度。

比色皿誤差

比色皿材質、厚度一致性及清潔度需嚴格控制，不同比色皿間的透光率差異會引入誤差。

環境與儀器穩定性

光源強度波動、檢測器靈敏度變化或溫度波動，均可能影響測量重復性。

五、應用場景與行業實例

化學分析：水質中重金屬（如銅、鐵）含量測定、食品中添加劑（如亞硝酸鹽）檢測。

生物醫藥：蛋白質濃度測定（Bradford 法、Lowry 法）、藥物含量分析。

環境監測：廢水 COD（化學需氧量）、氨氮濃度的快速檢測。

工業生產：化工原料純度分析、染料濃度控制等。