夏天出門前,你會(huì)不會(huì)對(duì)著鏡子看看膚色?其實(shí)紫外可見分光光度計(jì)(簡稱“紫外分光計(jì)")做的也是類似工作,只不過它“看"的不是人,而是物質(zhì)的“光學(xué)膚色"——也就是物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收特性。能幫我們快速識(shí)別物質(zhì)成分和含量。
要理解它的原理,不妨從彩虹說起。陽光通過棱鏡會(huì)分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種可見光,而在紫光之外還有人眼看不見的紫外光,這些光共同構(gòu)成了紫外可見光譜。當(dāng)這些光照射到物質(zhì)上時(shí),就像不同口味的零食遇到挑食的孩子——有的波長被物質(zhì)“吃"掉(吸收),有的則“原封不動(dòng)"地穿過去(透射),還有的被“反彈"回來(反射)。
紫外分光計(jì)的核心就是捕捉“被吃掉的光"的信息。它先通過光源發(fā)出連續(xù)的紫外光和可見光,經(jīng)過單色器“篩選"出特定波長的光,像手電筒一樣精準(zhǔn)照射到樣品上。樣品會(huì)吸收一部分光,剩下的光則被檢測(cè)器捕捉到。儀器通過計(jì)算“入射光"和“透射光"的強(qiáng)度比例,就能得出物質(zhì)的吸光度。
這里藏著一個(gè)關(guān)鍵規(guī)律——朗伯-比爾定律,簡單說就是“濃度越高,吸光度越大"。就像一杯糖水,糖加得越多,顏色越深,陽光越難穿透。比如測(cè)水中的重金屬含量時(shí),重金屬濃度越高,對(duì)特定波長紫外光的吸收就越強(qiáng),吸光度數(shù)值就越大,我們對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線就能算出具體濃度。
從結(jié)構(gòu)上看,它就像一條“光的流水線":光源(發(fā)光的太陽)→單色器(篩選波長的濾光片)→樣品池(放待測(cè)物質(zhì)的容器)→檢測(cè)器(記錄光強(qiáng)度的計(jì)數(shù)器)→數(shù)據(jù)系統(tǒng)(算出結(jié)果的大腦)。正是這條流水線,讓看不見的物質(zhì)特性,變成了清晰的數(shù)字和曲線。