紫外可見分光光度法測物質吸收和透過光譜

一、 實驗目的
a) 了解和掌握紫外可見分光光度計的原理、結構和使用方法
b) 物質的吸收光譜、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測量半導體禁帶寬度的原理及方法

實驗原理：
d) 紫外可見分光光度計基本工作原理是當一定頻率的紫外-可見光照射物質時，電子在不同能級之間發生躍遷，從而有選擇地吸收激發光。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進行定性和定量分析。紫外-可見分光光度計由光源、單色儀、樣品架、檢測器、計算機數據采集及處理系統組成。基于測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，從而進行材料的檢測、研究和開發。它可以對多種材料進行分析，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可以測試半導體或絕緣體材料的禁帶寬度Eg。當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 ，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 與入射光子能量的關系可以表示為
 

二、 實驗數據處理
a) 由Cu2O薄膜透射光譜測禁帶寬度
i. 原始數據：
 

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,這與預期數值符合較好。

b) 由TiO2粉末反射光譜獲得禁帶寬度
i. 原始數據：
 

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,這與預期數值符合較好。
c) 選作實驗：利用UV3010測試MB（亞甲基藍）溶液的濃度。
由Lambert-Beer定律可推出, lg T=K*C*L , A=K*C*L，K—物質吸收系數，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，吸光度A為濃度C的單值（線性）函數。對C的測試直接歸結于對A的測試。
實驗中，以去離子水作為基底,測出10mg/L的MB（亞甲基藍）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標準溶液峰值：
 
 

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、 實驗結論
通過這次實驗，我們學會了紫外可見分光光度計的基本使用，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，從而計算出相應的禁帶寬度Eg。在選做實驗中，通過測量溶液的吸收度Abs曲線,根據 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，可以根據溶液的組分選擇適當的顯色劑，要求加入顯色劑后溶液的顏色深淺和濃度相關，即可繼續測量。

關鍵詞: 透過光譜；紫外可見分光光度法；美析儀器；uv-1100