可见分光光度计的工作原理

一、基本原理：光的吸收与朗伯 - 比尔定律

光吸收的本质

当可见光（波长范围约 400-760nm）通过被测物质的溶液时，溶液中的分子或离子会选择性吸收特定波长的光，导致光的强度减弱。物质对光的吸收程度与物质的浓度、液层厚度等因素相关。

二、仪器结构与工作流程

1. 核心组件及功能

组件功能描述

光源发射连续可见光，常用钨灯（覆盖 320-2500nm，适用于可见光谱段）。

单色器将复合光分解为单色光，通过棱镜或光栅实现波长选择，确保入射光为单一波长。

比色皿盛放被测溶液，材质为玻璃（适用于可见光），液层厚度通常为 1cm。

检测器如光电管或光电倍增管，将光信号转换为电信号，测量透射光强度。

信号处理与显示系统放大电信号并转换为吸光度或浓度值，通过显示屏输出结果。

三、定量分析步骤与应用逻辑

样品预处理

将被测物质溶解或反应生成能吸收可见光的化合物（如显色反应），确保溶液均匀透明。

波长选择

选择被测物质的最大吸收波长（λmax）作为测量波长，此时灵敏度最高，误差最小。例如，测定铁离子时，常通过显色反应生成红色络合物，选择 510nm 波长测量。

标准曲线绘制

配制一系列已知浓度的标准溶液，测量其吸光度，以浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，确定线性关系。

样品测量与计算

测量样品溶液的吸光度，通过标准曲线或朗伯 - 比尔定律计算样品浓度。

四、关键影响因素与注意事项

溶液状态

溶液需均匀无浑浊，否则颗粒会散射光，导致吸光度测量偏差。

波长准确性

单色器波长校准需精准，若波长偏移，会导致摩尔吸光系数变化，影响浓度计算精度。

比色皿误差

比色皿材质、厚度一致性及清洁度需严格控制，不同比色皿间的透光率差异会引入误差。

环境与仪器稳定性

光源强度波动、检测器灵敏度变化或温度波动，均可能影响测量重复性。

五、应用场景与行业实例

化学分析：水质中重金属（如铜、铁）含量测定、食品中添加剂（如亚硝酸盐）检测。

生物医药：蛋白质浓度测定（Bradford 法、Lowry 法）、药物含量分析。

环境监测：废水 COD（化学需氧量）、氨氮浓度的快速检测。

工业生产：化工原料纯度分析、染料浓度控制等。