白光,即自然光(日光),是由七種顏色組成的,通常稱(chēng)為太陽(yáng)光譜。各種單色光的波長(zhǎng)范圍如表7-1所示。
當(dāng)白光通過(guò)有色溶液時(shí),光譜中只有一部分光線被吸收。另一部分光線幾乎完全不被吸收,這一部分光線的強(qiáng)度與有色物質(zhì)的濃度無(wú)關(guān),而且會(huì)干擾比色測(cè)定,不符合朗伯-比爾定律。濾光片和單色光器的作用,即是從白光中分出能為被測(cè)溶液吸收最大某波段的單色光來(lái)。
(1)濾光片 光電比色計(jì)中相當(dāng)于單色光器作用的是各種有色玻璃制成的濾光片,但濾光片不能從白光中選出純的單色光,而只是光譜中某一范圍波長(zhǎng)的光帶。當(dāng)白光照射在濾光片上時(shí),濾光片只允許和它顏色相同的光通過(guò)。
選擇濾光片時(shí),應(yīng)根據(jù)溶液的顏色來(lái)選擇。濾光片所能通過(guò)的波段,應(yīng)對(duì)測(cè)定有色溶液有最大的靈敏度,即通過(guò)濾光片的光波應(yīng)該是溶液最易吸收的光波,或者說(shuō)濾光片的顏色應(yīng)該與溶液的顏色互為補(bǔ)色。這個(gè)互補(bǔ)關(guān)系是根據(jù)物理公式所得,沒(méi)有什么原理,只要記住什么顏色的溶液需要選什么色的濾光片就可以了。原則是,濾光片不易吸收的色正是溶液易吸收的色,即濾光片透光度最大的光波應(yīng)該是溶液透光度最小的光波,或者說(shuō)濾光片的顏色應(yīng)該是溶液的補(bǔ)色,這種補(bǔ)色對(duì)被測(cè)溶液有最大的靈敏度。
通常選擇濾光片最方便的方法,是用溶液的互補(bǔ)范圍的兩三個(gè)濾光片測(cè)量溶液的光密度,其中光密度最大的一個(gè)是較為合適的濾光片。
濾光片都標(biāo)記著該濾光片的波長(zhǎng)數(shù)值(用mμ單位)。如濾光片上標(biāo)記著420,即表示這塊濾光片為紫色的,而且只能通過(guò)紫色光,其它色光能被紫色濾光片吸收。
表7-2是溶液顏色與濾光片的互補(bǔ)關(guān)系,供選擇濾光片時(shí)參考。
表7-2 有色溶液選擇補(bǔ)色(濾光片)的規(guī)定
溶液顏色 | 選補(bǔ)色(濾光片的顏色) | 濾光片能通過(guò)的波長(zhǎng)(mμ) |
黃綠 | 青紫 | 400~435 |
黃 | 藍(lán) | 435~480 |
桔紅 | 綠藍(lán) | 480~490 |
紅 | 藍(lán)綠 | 490~500 |
紫 | 綠 | 500~560 |
青紫 | 黃綠 | 560~580 |
藍(lán) | 黃 | 580~595 |
綠藍(lán) | 桔紅 | 595~610 |
藍(lán)綠 | 紅 | 610~750 |
(2)色散器和狹縫 分光光度計(jì)上的單色光器,一般用一個(gè)玻璃棱鏡或石英棱鏡(色散器)和出光狹縫為主組成。當(dāng)白光經(jīng)過(guò)進(jìn)光狹縫、反射鏡和透光鏡后,成為平行光進(jìn)入棱鏡。經(jīng)棱鏡色散為光譜后,各種波長(zhǎng)的單色光被鍍鋁反射鏡反射又經(jīng)過(guò)一個(gè)透鏡,聚光于出光狹縫上。轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡可使各波長(zhǎng)的單色光穿過(guò)狹縫照射在被測(cè)溶液上。用這種色散器和狹縫所得到的單色光雖比濾光片得到的波長(zhǎng)范圍窄的多,但也不是一個(gè)波長(zhǎng)的。波長(zhǎng)的范圍與狹縫的大小有關(guān),狹縫越小,所得到的單色光也越純,但是光線強(qiáng)度隨之降低。