任务一　选择配套吸收池

任务引入

任务目标

1.会操作紫外-可见分光光度计。

2.会正确使用吸收池。

3.会选择配套吸收池，会校正吸收池。

4.说出光的基本特性。

5.记住紫外线、可见光的波长范围。

6.说出紫外-可见分光光度计的基本组成部件。

7.记住单色光、透射比、吸光度概念。

工作页

（一）任务分析

1.明晰任务流程

2.任务难点分析

（1）查阅仪器说明书；

（2）查找任务活动中的操作方法。

3.条件需求与准备

（1）紫外-可见分光光度计；

（2）紫外-可见分光光度计使用说明书。

4.吸收池计量性能要求（见表2-1）

通用技术要求：吸收池不得有裂纹，透光面应清洁，无划痕和斑点。

环境条件：温度（10～35℃），相对湿度不大于85％，电压220V±22V，频率50Hz±1Hz，仪器不应受强光直射，周围无强磁场、电场干扰，无强气流及腐蚀性气体。

（二）任务实施

活动1　认识分光光度计

紫外-可见分光光度计有各种型号，外形也略有差异，如图2-1所示。

各种型号的分光光度计均由五部分组成，如图2-2所示。

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分光光度计的型号很多，但它们的基本结构相似，都是由光源、单色器、吸收池、检测器和显示系统等部件构成。

1.光源

紫外-可见分光光度计的光源有两种，如图2-3所示，一种是热辐射光源，提供可见光，另一种是气体放电光源，提供紫外线，测定时根据需要打开相应的光源。热辐射光源利用固体灯丝材料高温放热产生的辐射作为光源，如钨灯、卤钨灯。钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500nm，最适宜的波长使用范围是320～1000nm，卤钨灯的使用寿命及发光效率高于钨灯。气体放电光源是指在低压直流电条件下，氢气或氘气放电所产生的连续辐射，一般为氢灯或氘灯，最适宜的波长使用范围是185～375nm。

2.单色器

单色器是将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出任一波长单色光的光学系统，如图2-4所示。紫外-可见分光光度计的色散元件，目前主要采用棱镜和光栅。单色器由以下五个部分组成。

①入射狭缝：光源的光由此进入单色器。

②准光装置：透镜或凹面反射镜使入射光成为平行光束。

③色散元件：将复合光分解成单色光。

④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝。

⑤出射狭缝：所需要的单色光由此射出。

3.吸收池

吸收池又称比色皿，是用于盛放待测液和决定透光液层厚度的器件，如图2-5所示。吸收池一般为长方体（也有圆鼓形或其他形状，但长方体最普通），其底及两侧为毛玻璃，另两面为光学透光面。根据光学透光面的材质，吸收池有玻璃吸收池和石英吸收池两种。玻璃吸收池用于可见光区，石英吸收池用于可见光区和紫外光区均可。吸收池的规格是以光程为标志的。紫外-可见分光光度计常用的吸收池规格有：0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等，使用时，根据实际需要选择。

4.检测器

检测器又称接收器，其能对透过吸收池的光做出响应，并把它转变成电信号输出，其输出信号大小与透过光的强度成正比。

分光光度计中的光电转换元件有光电池、光电管（见图2-6）、光电倍增管等。

目前最常见的检测器是光电倍增管，其特点是在紫外-可见光区的灵敏度高，响应快。但强光照射会引起不可逆损害，因此高能量检测不宜，需避光。

5.显示系统

显示测量的实验数据，如透射比、吸光度、浓度等。

分光光度计工作流程：由光源发出的光，经过单色器分解成单色光，单色器选择所需要的单色光通过吸收池，装在吸收池中溶液吸收一部分光，透过的光进入检测器，检测器将接收到的光信号转变成电信号，放大后输出给显示系统，由显示系统显示出吸光度或透射比。

活动2　操作分光光度计

1.阅读仪器使用说明书。

2.打开分光光度计箱盖，打开仪器电源开关，预热20min。

3.转动手轮，选择所需波长。

4.在控制面板上切换到τ模式，练习调τ=0％和τ=100％。

5.练习拉杆按照挡位拉出和复位。

注意事项

1.转动波长手轮时要沿着一个方向转动，不要来回振荡。

2.切换模式时，按键的力度要合适。

3.在非测量状态下，暗箱盖是打开的。

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1.光

（1）光的性质

光是一种电磁波，如表2-2所示，既有波动性又有粒子性。光的波动性可用波长λ、频率ν、光速c等参数来描述：

光由具有能量的光子流组成，光子的能量用下式表达：

式中，E为能量，eV；ν为频率，Hz；λ为波长，nm；c为光速，299792458m/s；h为普朗克常数，6.626×10-34J·s。

从式（2-1）中可见，光的能量与波长成反比，光的波长越短（频率越高），其能量越大。

（2）单色光、复合光

单色光是指具有单一频率的光。实际上，频率范围甚小的光既可看成单色光，也可用空气或真空中的波长来表征单色光。复合光是指包含两种或两种以上单色成分的光，如白光。可见光是指能直接引起视感觉的光学辐射，其波长范围为380～780nm。

2.透射比

透射比τ：透射光通量与入射光通量之比（见图2-7）。

式中，Φ0为入射光通量；Φtr为透射光通量。

透射比可以用小数表示，也可以用百分数表示，用百分数表示时称为百分透射比。

3.吸光度

物质对光的吸收程度可用吸光度A表示。吸光度是透射比倒数的对数。

活动3　检验吸收池的配套性

1.洗涤吸收池，装入蒸馏水至2/3高度，用滤纸吸干外壁水分，用擦镜纸擦拭光学面，如图2-8所示，依次放入仪器样品室。

2.拉动吸收池拉杆，将第一只吸收池置于光路中，在仪器控制面板上切换到τ模式，开盖时调τ=0％。

3.合上箱盖，调τ=100％。

4.重复调节τ=0％、τ=100％。

5.拉杆，分别测其他各吸收池的透射比，并记录数据至表2-3中。

6.开盖，拉杆复位，取出吸收池洗净、晾干。

7.关仪器电源，填写仪器使用记录。

注意事项

1.拿取吸收池时，只能用手指接触两侧的毛玻璃面，不可接触光学面，不能将光学面与硬物或脏物接触。

2.凡含有腐蚀玻璃的物质（如F-、SnCl2、H3PO4等）的溶液，不得长时间盛放在吸收池中。

3.测量完毕立即清洗吸收池，擦干或晾干，不得在电炉或火焰上对吸收池进行烘烤。

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吸收池配套性检定方法

仪器所附的同一光径吸收池中，装蒸馏水于220nm（石英吸收池）、440nm（玻璃吸收池）处，将一个吸收池的透射比调至100％，测量其他各池的透射比值，其差值即为吸收池的配套性。对透射比范围只有0％～100％挡的仪器，可用95％代替100％。

（三）任务数据记录（见表2-3）

（四）任务评估（见表2-4）

拓展知识　紫外-可见分光光度计类型

紫外-可见分光光度计按波长范围划分，可分为可见分光光度计、紫外-可见分光光度计；按光路划分，可分为单光束分光光度计、双光束分光光度计；按波长数划分，可分为单波长分光光度计、双波长分光光度计。如图2-9所示。

1.单光束分光光度计

从光源发出的光经过单色器等一系列光学元件及吸收池后，最后照在检测器上始终为一束光，结构简单、价格低廉，缺点是不能消除光源或检测器波动带来的影响。

2.双光束分光光度计

单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，另一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。

3.双波长分光光度计

由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（λ1和λ2）的单色光；利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子控制系统，最后由显示器显示出两个波长处的吸光度差值ΔA（ΔA=Aλ1-Aλ2）。对于多组分混合物、浑浊试样（如生物组织液）分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。利用双波长分光光度计，能获得导数光谱。通过光学系统转换，使双波长分光光度计能很方便地转化为单波长工作方式。如果能在λ1和λ2处分别记录吸光度随时间变化的曲线，还能进行化学反应动力学研究。优点是可以完全消除吸收池或空白与样品溶液不匹配，所引起的测量误差。

思考题

一、判断题

1.可见分光光度计中的光源是氢灯或氘灯。（　）

2.单色器是能从复合光中分出一种所需波长的单色光的光学装置。（　）

3.吸收池外面的溶液先用滤纸吸，再用擦镜纸擦拭。（　）

4.吸收池使用后立即用水冲洗干净。（　）

5.紫外分光光度计的光源常用碘钨灯。（　）

6.紫外-可见分光光度分析中，在入射光强度足够强的前提下，单色器狭缝越窄越好。（　）

7.分光光度计检测器的作用是将光信号转变为电信号。（　）

8.光电倍增管的灵敏度高于光电管。（　）

9.紫外-可见分光光度计使用前必须预热20min。（　）

10.吸收池可以烘干。（　）

11.玻璃吸收池可以使用在紫外光区。（　）

12.检测器不能长时间曝光，应避免强光照射或受潮积尘。（　）

13.按光路分，紫外-可见分光光度计分为单光路和双光路两种。（　）

14.吸收池配套性误差一般不大于5％。（　）

二、选择题

1.钨灯或卤钨灯作为光源它们主要用于（　）。

A.紫外光区

B.紫外和可见光区

C.可见光区

D.红外光区

2.比色分光光度法测定中，下列操作正确的是（　）。

A.手捏吸收池的毛面

B.手捏吸收池的透光面

C.用普通纸擦拭吸收池的外壁

D.溶液注满吸收池

3.722N型分光光度计适用于（　）。

A.可见光区

B.紫外光区

C.红外光区

D.都适用

4.紫外分光光度计常用的光源是（　）。

A.钨灯

B.氘灯

C.元素灯

D.无极放电灯

5.分光光度计底部干燥筒内的干燥剂要（　）。

A.定期更换

B.使用时更换

C.保持潮湿

6.分光光度计的核心部件是（　）。

A.光源

B.单色器

C.检测器

D.显示器

7.双光束分光光度计与单光束分光光度计相比，其突出优点是（　）。

A.可以采用快速响应的检测系统

B.可以抵消吸收池所带来的误差

C.可以扩大波长的应用范围

D.可以抵消因光源强度的变化而产生的误差

8.在分光光度法中，当改变仪器波长时，则对零点和透光率100％应（　）。

A.不必校正

B.只需校正零点

C.只需校正100％

D.零点和透光率100％都重新校正

9.透射比是指（　）。

A.透射光通量Φtr与入射光通量Φ0之比

B.入射光通量Φ0与透射光通量Φtr之比

C.吸收光通量Φa与入射光通量Φ0之比

D.入射光通量Φ0与吸收光通量Φa之比

10.某溶液的吸光度A=0.500，其透射比为（　）。

A.0.694

B.0.500

C.0.316

D.0.158

11.百分透射比τ由36.8％变为30.6％时，吸光度A改变了（　）。

A.增加了0.080

B.增加了0.062

C.减少了0.080

D.减少了0.062

三、填空题

1.紫外-可见分光光度计由（　）、（　）、（　）、（　）、（　如果超出其不确定度范围）五大部件组成。

2.紫外分光光度计用的光源是（　）灯或（　）灯。

3.分光光度分析时，待测溶液一般注到吸收池高度的（　）。

4.紫外线的波长范围是（　），可见光的波长范围是（　）。