當光束照射到物質上時，光與物質發生相互作用，產生了反射、散射、吸收或透射。若被照射的是均勻的溶液，則光在溶液中的散射損失可以忽略。

當一束由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各種顏色的光復合而成的白光通過某一有色溶液時，一些波長的光被溶液吸收，另一些波長的光則透過。當透射光波長在400-760nm范圍時，人眼可覺察到顏色的存在，這部分光被稱為可見光透射光和吸收光呈互補色，即物質呈現的顏色是與其吸收光呈互補色的透射光的顏色。

可見光區物質吸光與顏色的關系

物質吸收了光子的能量由基態躍遷到較高能態(激發態)，這個過程叫做物質對光的吸收。

M (基態) +hv → M*(激發態)

當照射光光子的能量hv與物質的基態與激發態能量之差相等時，即△E= hv，才能發生吸收。

不同的物質由于結構不同而具有不同的能級差，所以吸收不同波長的光。物質對不同波長光吸收能力的分布情況，稱為吸收曲線，也稱為吸收光譜。吸收曲線以波長為橫坐標吸光度為縱坐標。每種物質的吸收曲線，一般都有一個最大吸收峰，最大吸收峰所對應的波長叫做最大吸收波長λmax。

光度測量的基本原理

吸光度原理

吸光度：光線通過溶液或某一物質前的入射光強度與該光線通過溶液或物質后的透射光強度比值的以10為底的對數(即lg(I0/I1)) ，其中I0為入射光強，I1為透射光強，影響它的因素有溶劑、濃度、溫度等等。

吸光度的測量原理：當入射光頻率與物質分子的震動頻率一致，或者入射光引起物質分子電子能級躍遷，都會產生光學吸收現象。溶液的濃度越高，穿過溶液的分子也會相應地被吸收越多。

當入射光透過物質卻沒有發生任何反應或者變化，此時直接透過的光即為透射光。彈性散射的發生會引起光改變方向，但是不會引起波長或者能量的變化，反之則為非彈性散射。

朗伯-比耳定律

1729年波格 (Bouguer) 建立了吸光度與吸收介質厚度之間的關系。1760年朗伯 (Lambet) 用更準確的數學方法表達了這一關系。1852年比耳 (Beer) 確定了吸光度與液濃度及液層厚度之間的關系，建立了光吸收的基本定律，稱為朗伯-比耳定律。

當一束平行單色光通過液層厚度為b、吸光物質的濃度為c的單一均勻的，非散射的有色溶液時，溶液的吸光度與溶液濃度和液層厚度成正比。

A = lgl0/I = abc

A：吸光度，A =lgl0/I；T: 透光度，T=I/I0；I0：入射光強度；I：透射光強度；a稱為吸光系數；b：液層厚度(光程長度)，b的單位為cm ; c為吸光物質的濃度，若c的單位為g/L，則a的單位為L·g-1·cm-1。

當c的單位為mol/L，則此時吸光系數稱為摩爾吸光系數用ε表示，單位為L· mol-1· cm-1，它表示1mol/L吸光物質，溶液的厚度為1cm時溶液對光的吸收能力。

A= ε bc ε = Ma

吸光度具有加合性，即體系總的吸光度等于各組份吸光度之和(設各吸光物質之間沒有互相作用)。

A總=A1+A2+......An = ε1bc1 + ε2bc2 + ......εnbcn

吸光度與透光率的關系

在吸光度的測量中，有時也用透光率或透光度表示物質對光的吸收程度。透光率以T表示：T=I/I0，則吸光度與透光率之間的關系為A=lgI0/I=lg1/T。

吸光度越大，透過率越小。當一定強度的光線通過物體的時候，反射光部分不變的情況下，被吸收部分越少，透過部分越多反之也然。一般反光度對于相同物體來說，同一角度入射，在其他條件一定的情況下，其反射光多少是一樣的。

激光通過三種吸光度值不同的溶液

吸光度測量的應用

基于吸光度的簡單實現與易使用，吸光度被廣泛運用于液體和氣體的光譜測量技術中。吸光度光譜可以對物質進行定量鑒別或者對物質進行指紋認證，亦或可以對溶液中的分子進行濃度定量分析。還可以將該應用集成到工業應用環境和客戶所關注的測試中。

吸光度測量

濃度測量

物質識別測量

吸光度測量方法——分光光度計

分光光度計儀器主要由光源、單色器、樣品室、檢測器、信號處理器和顯示與存儲系統組成，是很成熟的吸光度檢測設備，在實驗室中運用較多。

單光束分光光度計

利用可見光或紫外線范圍內的單光束，該光束穿過比色皿中的樣品。在光穿過樣品之前和之后測量光的強度。通過應用比爾-朗伯定律，將光的吸光度與分析物的濃度聯系起來，可以計算出濃度。

單光路分光光度計的基本組成

雙光束分光光度計

雙光束分光光度計：在雙光束分光光度計，單色光被分成兩束。一束光束穿過標準溶液，而另一束光束穿過測試溶液。這樣可以同時分析和比較兩個樣本。

雙光路分光光度計的基本組成

吸光度測量方法——光纖光譜儀

近年來，隨著光纖光譜儀的普及，越來越多的科研、企業實驗室、工業在線分析用戶采用這種選擇采用光纖光譜儀來替代傳統實驗室用的分光光度計。

液體吸光度測量

相比傳統的分光光度計，光纖光譜儀具有穩定性好、體積小、重量輕、快速檢測且低成本的優勢，能夠滿足多種應用場合下對吸光度的測量要求。

比色皿支架

適用于能夠簡單的使用比色皿支架進行測量的樣品。無需暗室操作，操作簡便、消耗試劑量小、重復性好、測量精度高、檢測快速。

透射透射探頭

當無法將樣品放入比色皿時，可以選擇透射吸收探頭。把探頭浸入或固定在液體中就可以測量，適用于溶液在線分析，可避免二次污染。

氣體吸光度測量

關于氣體的吸光度測量，一般選擇高濃度樣品或者選擇長光程容器進行測量。光學密度 OD 值直接影響測試樣品所需容器的光程選擇。光學密度越高，所需要的光程就越短。

吸光度測量中的注意事項

吸光度測量常見于紫外-可見波段，測量時需根據待測樣品的特征波長范圍選擇合適的光源。

測量范圍：由于A = A(λ)，T = 10-A，因此：

當A → 0時，T → 100%，c → 0

當A → 1時，T → 10%

當A → 2時，T → 1%，Sample（樣品透射光譜）→ Dark（暗背景）

當A → 3時，T → 0.1%，Sample （樣品透射光譜）→ Dark（暗背景）

A（吸光度）應小于2，在零點幾左右最好，此時T=10%-90%，樣品透射光譜與暗背景接近，分子小，抖動多，此時測量精度較高高；A太小時可適當濃縮，A太大時可適當稀釋。

應用領域

生物學領域：核酸和蛋白質或者其他小體積樣品分析

醫學領域：血液中各成分含量；可用于對酸堿平衡失調等疾病的診斷

環保領域：監測污水中有機物、水中溶解氧和二氧化碳的含量；監測大氣中臭氧等化學物質；汽車尾氣分析

食品領域：測量分析橄欖油純度

還可廣泛應用與石化、原材料和制藥等領域

當我們對物體進行吸光度測量時，光譜儀及其他附件的選擇很重要，需要根據測量需求、樣品類型及實驗場景等進行附件的選擇。整套解決方案的每個部分都和測量結果的可靠性和準確性密切相關。以下將為您推薦選型：

光譜儀：

LiSpec-Mini/UV系列微型光譜儀

光源：

iLight-HAL、iLight-HAL-HP、iLight-HAL-UV鹵鎢燈

iLight-DH-ADJ 氚鹵組合光源

iLight-Xe 氙燈

吸收比色皿：

LS-CUV-AS 直通光譜比色皿支架

LS-CUV-FL-ALL 雙光路光譜吸收比色皿支架

氣體氣室：

透射吸收探頭：

采用純度很高的進口石英纖芯，光纖類型采用多模光纖，數值孔徑為0.22，也可以為用戶提供如NA=0.12、0.15/0.26/0.37等數值孔徑的多模光纖。

審核編輯 黃宇