Beer-Lambert定律描述了溶液的浓度与光在通过溶液时的衰减之间的关系。
该定律指出,当单色光束通过吸收物质的溶液时,辐射强度随着吸收溶液厚度的增加而减少的速率与光强度和溶液浓度成正比。
考虑上面的图,光束强度为Io的光通过一个直径为b的容器中的溶液。
如果溶液吸收光,容器中出来的光强度将小于Io。如果透射光强度为It,我们可以定义吸光度A为:
从数学上讲,Beer-Lambert定律可以表示为:
其中I是任意厚度b处的光强度,C是溶液的浓度,dI是辐射强度的无穷小减少,db是厚度b的无穷小减少,K是称为摩尔系数的比例常数,其值取决于吸收介质的性质。
重新排列上述方程后,我们得到,
如果Io是b=0时的入射辐射强度,则通过任何有限厚度b的介质后辐射强度It可以通过对上述方程进行积分得到。
方程(3)表明,单色光束的强度随着介质的厚度和强度的增加而呈指数减少。将自然对数转换为以10为底的对数,方程(2)变为,
其中,ε = K/2.303,被称为吸收介质的摩尔消光系数或摩尔吸光度。它以L.mol-1.cm-1表示。ε是化学物质在给定波长下吸收光的强度的度量。它是物质的内在性质,并用于Beer-Lambert定律将吸收物质在溶液中的浓度与吸收的光量联系起来。
现在将这个值代入方程(1),我们得到,
这里It/I0被称为透射率T,衡量有多少光通过材料与最初照射的光量相比。
透射率(T)的计算公式可以写为,
透射率T可以表示为%,如,
因此,吸光度A可以用透射率T表示为,
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