紫外可见分光光度法测物质吸收和透过光谱

紫外可见分光光度法测物质吸收和透过光谱

一、 实验目的
a) 了解和掌握紫外可见分光光度计的原理、结构和使用方法
b) 物质的吸收光谱、透射光谱和反射光谱的表征方法
c) 利用紫外可见分光光度计测量半导体禁带宽度的原理及方法

实验原理：
d) 紫外可见分光光度计基本工作原理是当一定频率的紫外-可见光照射物质时，电子在不同能级之间发生跃迁，从而有选择地吸收激发光。随波长而变化的光谱，反映了试样的特征。测量光谱可以对物质进行定性和定量分析。紫外-可见分光光度计由光源、单色仪、样品架、检测器、计算机数据采集及处理系统组成。基于测量材料的透过和反射光谱，获得材料对紫外-可见光的吸收性能，从而进行材料的检测、研究和开发。它可以对多种材料进行分析，无论是透明、非透明、块状、薄膜还是粉末都可以方便地测量。
e) 利用紫外可见分光光度计可以测试半导体或绝缘体材料的禁带宽度Eg。当光子的能量接近材料的带隙宽度时，损失受材料的本征吸收控制，吸收系数 ，薄膜样品厚度和透过率（T）之间满足：

 
在本征吸收以上，吸收系数 与入射光子能量的关系可以表示为
 

二、 实验数据处理
a) 由Cu2O薄膜透射光谱测禁带宽度
i. 原始数据：
 

ii. 曲线图像
 

iii. 得到截距 Eg
 

画图并拟合曲线后，可得到Eg=3.0596 ev,这与预期数值符合较好。

b) 由TiO2粉末反射光谱获得禁带宽度
i. 原始数据：
 

ii. 曲线图像：
 
 

iii. 得到截距：
 

画图并拟合曲线后，可得到Eg=3.0404 ev,这与预期数值符合较好。
c) 选作实验：利用UV3010测试MB（亚甲基蓝）溶液的浓度。
由Lambert-Beer定律可推出, lg T=K*C*L , A=K*C*L，K—物质吸收系数，单位（1/gcm），C—溶液浓度，A—吸光度，单位是Ab，L—溶液的光径度（比色皿的厚度）。由以上公式可知，对于一定的光径L和任一（K一定）光吸收性物质，吸光度A为浓度C的单值（线性）函数。对C的测试直接归结于对A的测试。
实验中，以去离子水作为基底,测出10mg/L的MB（亚甲基蓝）溶液的为参考液的吸收曲线mb1。并测出未知浓度溶液mb2的吸收曲线。读出吸收峰处的吸收度Abs，即可求出Cx

10mg/L标准溶液峰值：
 
 

待测溶液 Sample_1 样品峰值：
 

故得到样品1溶液的浓度为：  mg/L

待测溶液 Sample_2 样品峰值：
 

故得到样品1溶液的浓度为：mg/L
三、 实验结论
通过这次实验，我们学会了紫外可见分光光度计的基本使用，通过测量材料的透射谱或反射谱得到材料对于紫外-可见光的吸收信息，从而计算出相应的禁带宽度Eg。在选做实验中，通过测量溶液的吸收度Abs曲线,根据 Lambert-Beer定律推出在一定条件下溶液的浓度只与吸收度成正比关系，选择曲线上峰值出的吸收度值便可换算出相对的溶液浓度值。然而利用这种方法测量主要针对有色溶液，对于无色溶液对于无色溶液，可以根据溶液的组分选择适当的显色剂，要求加入显色剂后溶液的颜色深浅和浓度相关，即可继续测量。

关键词: 透过光谱；紫外可见分光光度法；美析仪器；uv-1100