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紫外可見分光光度法測物質(zhì)吸收和透過光譜

更新時間:2019-09-24      點(diǎn)擊次數(shù):2401

紫外可見分光光度法測物質(zhì)吸收和透過光譜

一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />a) 了解和掌握紫外可見分光光度計(jì)的原理、結(jié)構(gòu)和使用方法
b) 物質(zhì)的吸收光譜、透射光譜和反射光譜的表征方法
c) 利用紫外可見分光光度計(jì)測量半導(dǎo)體禁帶寬度的原理及方法

實(shí)驗(yàn)原理:
d) 紫外可見分光光度計(jì)基本工作原理是當(dāng)一定頻率的紫外-可見光照射物質(zhì)時,電子在不同能級之間發(fā)生躍遷,從而有選擇地吸收激發(fā)光。隨波長而變化的光譜,反映了試樣的特征。測量光譜可以對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。紫外-可見分光光度計(jì)由光源、單色儀、樣品架、檢測器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)組成?;跍y量材料的透過和反射光譜,獲得材料對紫外-可見光的吸收性能,從而進(jìn)行材料的檢測、研究和開發(fā)。它可以對多種材料進(jìn)行分析,無論是透明、非透明、塊狀、薄膜還是粉末都可以方便地測量。
e) 利用紫外可見分光光度計(jì)可以測試半導(dǎo)體或絕緣體材料的禁帶寬度Eg。當(dāng)光子的能量接近材料的帶隙寬度時,損失受材料的本征吸收控制,吸收系數(shù) ,薄膜樣品厚度和透過率(T)之間滿足:

 
在本征吸收以上,吸收系數(shù) 與入射光子能量的關(guān)系可以表示為
 


二、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
a) 由Cu2O薄膜透射光譜測禁帶寬度
i. 原始數(shù)據(jù):
 


ii. 曲線圖像
 


iii. 得到截距 Eg
 


畫圖并擬合曲線后,可得到Eg=3.0596 ev,這與預(yù)期數(shù)值符合較好。

b) 由TiO2粉末反射光譜獲得禁帶寬度
i. 原始數(shù)據(jù):
 


ii. 曲線圖像:
 
 

iii. 得到截距:
 


畫圖并擬合曲線后,可得到Eg=3.0404 ev,這與預(yù)期數(shù)值符合較好。
c) 選作實(shí)驗(yàn):利用UV3010測試MB(亞甲基藍(lán))溶液的濃度。
由Lambert-Beer定律可推出, lg T=K*C*L , A=K*C*L,K—物質(zhì)吸收系數(shù),單位(1/gcm),C—溶液濃度,A—吸光度,單位是Ab,L—溶液的光徑度(比色皿的厚度)。由以上公式可知,對于一定的光徑L和任一(K一定)光吸收性物質(zhì),吸光度A為濃度C的單值(線性)函數(shù)。對C的測試直接歸結(jié)于對A的測試。
實(shí)驗(yàn)中,以去離子水作為基底,測出10mg/L的MB(亞甲基藍(lán))溶液的為參考液的吸收曲線mb1。并測出未知濃度溶液mb2的吸收曲線。讀出吸收峰處的吸收度Abs,即可求出Cx

10mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液峰值:
 
 

待測溶液 Sample_1 樣品峰值:
 


故得到樣品1溶液的濃度為:  mg/L

待測溶液 Sample_2 樣品峰值:
 


故得到樣品1溶液的濃度為:mg/L
三、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
通過這次實(shí)驗(yàn),我們學(xué)會了紫外可見分光光度計(jì)的基本使用,通過測量材料的透射譜或反射譜得到材料對于紫外-可見光的吸收信息,從而計(jì)算出相應(yīng)的禁帶寬度Eg。在選做實(shí)驗(yàn)中,通過測量溶液的吸收度Abs曲線,根據(jù) Lambert-Beer定律推出在一定條件下溶液的濃度只與吸收度成正比關(guān)系,選擇曲線上峰值出的吸收度值便可換算出相對的溶液濃度值。然而利用這種方法測量主要針對有色溶液,對于無色溶液對于無色溶液,可以根據(jù)溶液的組分選擇適當(dāng)?shù)娘@色劑,要求加入顯色劑后溶液的顏色深淺和濃度相關(guān),即可繼續(xù)測量。

關(guān)鍵詞: 透過光譜;紫外可見分光光度法;美析儀器;uv-1100

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