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紫外可见分光光度法测物质吸收和透过光谱

发布时间:2015-06-03      点击次数:977

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

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