文档介绍：实验7 微区紫外-可见分光光度计的设计与应用

利用物质分子或者离子对某一波长范围的吸收作用,对物质进行
定性分析、定量分析、以及结构分析,所依据的光谱是分子或者离子
吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。按照所吸收的波长区
域不同可以分为紫外分光光度法和可见分光光度法,合称为紫外-可
见分光光度法。物质对光的吸收是选择性的,利用被测物质对某波长
的光的吸收来了解物质的特性,这就是光谱法的基础。通过实验掌握
紫外-可见吸收光谱分析所依据的物理原理,初步掌握微区紫外-可
见分光光度计的设计方法,并利用实验室设备搭建测量光路。初步掌
握利用吸收谱分析染料的能级结构和光学参数的方法。
一、实验目的
1. 掌握紫外-可见吸收光谱分析所依据的物理原理
2. 初步掌握微区紫外-可见分光光度法测量物质吸收谱的光路设计
方法,并利用实验室设备搭建测量光路。
3. 初步掌握利用吸收谱分析染料的能级结构和光学参数的方法。
二、实验原理
光谱分析可以分为发射光谱分析和吸收光谱分析两大类。当构成
物质的分子或原子受到激发而发光,产生的光谱称为发射光谱,发射
光谱的谱线与组成物质的元素及其外围电子的结构有关。吸收光谱是
指光通过物质被吸收后的光谱,吸收光谱则决定于物质的化学结构,

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与分子中的双键有关。物质对光的吸收,与其分子结构有密切关系,
因而不同物质因结构的差异,产生不同的吸收光谱,亦即吸收曲线。
(一)分子吸收谱的产生
分子吸收谱的形成机理是由于能级之间的跃迁所引起的,在分子
中除了电子相对于原子核的运动外,还有原子核的相对振动和分子作
为整体绕其质心的转动。分子的这三种运动状态都对应一定能级,它
们之间的关系为: DEelec>DEEvib>D rot
处在同一电子能级的分子,可能由于振动能量的不同,处在不
同的振动能级上。分子处在同一电子能级和振动能级时,可能由于转
动能级的不同而处在不同的转动能级上。所以分子的总能量是三种能
量的总和
Emol=Eelec++EEvibrot (1)
当用频率为 v 的光照射分子,而该分子的较高能级与较低能级之
差 DE 恰好等于 hv 时,此时在微观上出现分子由较低能级跃迁到较高
能级,在宏观上体现为光的强度变弱。若用一连续频率的光照射分子,
将照射前后光强度的变化变为电信号记录下来,就可以得到一张光强
度变化对波长的关系曲线。即分子吸收光谱图。
图 1 是双原子分子的能级示意图。从图中可看出,在同一电
子能级中有几个振动能级,而在同一振动能级中又有几个转动能级。
电子能级间的能量差一般为 l~20 电子伏特(eV)。因此,由电子能级

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跃迁而产生的吸收光谱,位于紫外及可见光部分。这种由价电子跃迁
而产生的分子光谱称为电子光谱。

图 1 双原子分子中电子振动和转动能级示意图
A 和 B 为电子能级; V '(0,1,2,3,4) 和V ''(0,1,2,3,4) 为振动能级;
J '(0,1,2,3,4) 和 J ''(0,1,2,3,4)为转动能级;
在电子能级变化时,不可避免地伴随着分子振动和转动的能级的
变化。因此,