分析化學(xué)家完成的大量測(cè)定中, 依據(jù)比爾定律并使用分光光度計(jì)完成的測(cè)定所占的比例一直在增長(zhǎng)。雖然可通過(guò)測(cè)最吸收值將范圍較寬的電磁光譜用來(lái)測(cè)定氣相、液相或固相中原子、自由基和分子的濃度, 然而這類測(cè)量大多是在可見或紫外區(qū)進(jìn)行的。這部分是因?yàn)樗l(fā)展的這一部分光譜的檢測(cè)器件具有較高的效率和快速的響應(yīng); 部分是因?yàn)榉直娌煌肿赢a(chǎn)生的特征吸收所需要的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單的緣故。因此, 木評(píng)論只限于專為測(cè)量可見及紫外電磁光譜吸收而設(shè)計(jì)的儀器設(shè)備。要追溯最早出現(xiàn)的這類儀器是困難的, 因?yàn)?/span>攝譜儀配上光密度計(jì)就不知不覺地變成了分光光度計(jì)。然而, 可以說(shuō)自二次大戰(zhàn)結(jié)束以來(lái), 這類儀器的復(fù)雜程度已愈來(lái)愈高。

   最近的發(fā)展是引入了微處理機(jī), 該項(xiàng)發(fā)展的意義是如此之深遠(yuǎn), 以致應(yīng)對(duì)它作出適當(dāng)?shù)脑u(píng)論。測(cè)量吸收時(shí)聽得的結(jié)果是入射光束被一些性質(zhì)完全不同且各自獨(dú)立的過(guò)程所衰減的總和。如果設(shè)入射光束在進(jìn)入不含有直徑與入射光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)姆稚㈩w粒的各向同性介質(zhì)時(shí), 折光率發(fā)生了較大的變化, 那么下列過(guò)程將對(duì)光束的衰減起重要作用:界面上的反射; 介質(zhì)中的瑞利及拉曼散射, 輻射的吸收。以上每一過(guò)程都與角度有關(guān)。假設(shè)散射是在整個(gè)妞立體角內(nèi)發(fā)生的, 則第二種過(guò)程將具有隨檢測(cè)器入射孔徑大小而變化的效應(yīng)。此外, 吸收過(guò)程本身是復(fù)雜的, 并且還可能涉及發(fā)光、光離解或其他光化學(xué)過(guò)程、外碎滅或內(nèi)無(wú)輻射躍遷等形式的輻射。這些過(guò)程還可能取決于輻射的波氏和強(qiáng)度以及溫度等因素。重要的是記住理論上比爾定律只對(duì)單一波長(zhǎng)和一種類型的相互作用才是正確的, 雖然, 也許有些意外的是它也能用于許多更為復(fù)雜的系統(tǒng)。迄今為止我們只考慮了人射光束和介質(zhì), 但是介質(zhì)必須盛在某種容器中;入射光束必須借助于光學(xué)元件進(jìn)行準(zhǔn)直、選擇波長(zhǎng)以及定向。每一光學(xué)表面都可能對(duì)光束的選擇吸收、色散和散射有一定貢獻(xiàn), 盡管并不大。僅由這些原因就可看出測(cè)量吸收有些類似于化學(xué)反應(yīng)的活化能測(cè)量。這兩種場(chǎng)合都是測(cè)量基本為經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的量。因此, 如發(fā)現(xiàn)這些測(cè)量的結(jié)果有時(shí)會(huì)對(duì)儀器的類型、年齡或操作方式敏感就不足為奇了。下面將對(duì)不同年齡及不同復(fù)雜程度的儀器作一些有趣的比較, 它們將能說(shuō)明這一點(diǎn)。在這一討論中僅考慮了理論模型, 而實(shí)際情況要復(fù)雜得多。為記錄一個(gè)完整的吸收光譜( 以吸收值對(duì)波長(zhǎng)、波數(shù)或頻率作圖) 需要一個(gè)連續(xù)輻射光源。這類光源很容易以鎢絲燈或高壓氣體放電管等形式獲得, 但它們的輸出在整個(gè)光譜區(qū)域是遠(yuǎn)非均勻的。如果使用了某種色散元件, 那么, 來(lái)自這種光源的輻射將會(huì)以發(fā)射光譜的形式發(fā)散開來(lái)。假如再插入一個(gè)吸收體, 則得到的光譜將在兩個(gè)方面有所區(qū)別。由于上面已敘述的那些過(guò)程, 在每一波長(zhǎng)處光譜強(qiáng)度將降低;此外, 某些區(qū)域的強(qiáng)度會(huì)有選擇性的明顯下降。這些區(qū)域就是該吸收物質(zhì)所特有的吸收帶。為確定濃度而在某特定波長(zhǎng)處進(jìn)行的吸收測(cè)量就是在這些帶內(nèi)進(jìn)行的。進(jìn)行這種測(cè)量所涉及的問(wèn)題可以最簡(jiǎn)單的形式來(lái)加以說(shuō)明。我們需要一些測(cè)量無(wú)吸收體時(shí)入射光強(qiáng)度的方法, 同時(shí)也需要一些測(cè)量吸收體存在時(shí)入射光衰減的方法。在理想情況下, 插入吸收體應(yīng)不影響進(jìn)入吸收介質(zhì)的光束的強(qiáng)度。

  對(duì)此問(wèn)題最早的解決方法是用一塊感光板作為入射輻射和透射輻射的檢測(cè)器。用感光板作為檢測(cè)器有兩個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn): 可同時(shí)記錄所有的波長(zhǎng)射到相板上的輻射是隨時(shí)間而累積的。因而燈的強(qiáng)度隨時(shí)間的變化是次要因素。但感光板作為檢測(cè)器的根本缺點(diǎn)是它的不重現(xiàn)性, 這里還不計(jì)其顯影所需耗費(fèi)的時(shí)間。對(duì)任一給定的光強(qiáng)及顯影時(shí)間來(lái)說(shuō), 影象的黑度取決獷感光乳膠的涂布量, 而這一點(diǎn)不僅各塊感光板間不相同, 就是同一塊板的不同部分也不盡相同。然而, 在四十年代以前大多數(shù)吸收測(cè)量是用感光板作檢測(cè)的。用測(cè)光密度的方法來(lái)比較入射及透射光束強(qiáng)度的這種耗時(shí)的作業(yè)由于使用S eP kk er 光度計(jì)而得以減輕。在這里提到這種設(shè)備是因?yàn)樗f(shuō)明了下面將討論到的光電分光光度計(jì)的發(fā)展所涉及的一些原理。來(lái)自光源的輻射波被分為接近相等的兩束。一束通過(guò)盛有吸收劑的吸收池, 而另一束則通過(guò)一相同的吸收池, 但其中只盛有溶解吸收劑所用的溶劑。進(jìn)入樣品池的光束通過(guò)一個(gè)固定光孔, 而進(jìn)入溶劑池的光束則通過(guò)一可變光孔( 光欄)。光欄的大小也即進(jìn)人池的輻射量可用機(jī)械調(diào)節(jié), 兩個(gè)光孔大小的比值直接在一校準(zhǔn)為吸收值的標(biāo)尺上指示出來(lái)。在同一塊感光板上按不同的可變光性大小并排地?cái)z下若干對(duì)光譜。通過(guò)檢視感光板上等黑度的部分即可作出吸收光譜圖。用攝譜法進(jìn)行吸收測(cè)量的誤差據(jù)稱可低到2%。但在常規(guī)分析中未必能達(dá)到這種水平, 而很可能一1一倍于該值。當(dāng)用某些光電裝置代替感光板時(shí), 可十分顯著地降低吸收測(cè)量的不定性。

  用光電檢測(cè)法來(lái)作吸收光譜的概念是完全不一樣的。在攝譜法中攝取的是整個(gè)光譜, 光束的強(qiáng)度是由可變光欄的大小來(lái)決定的。在不同的光欄大小即不同的光束強(qiáng)度下記錄一系列的光譜, 然后檢視顯影后的感光板來(lái)制作吸收光譜圖。在光電法中則必須在比較窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)即時(shí)測(cè)量光強(qiáng)。這時(shí)需要用一個(gè)象單色儀這樣的裝置來(lái)分離出這個(gè)比較窄的光譜區(qū)域。然后調(diào)節(jié)單色儀, 在不同波長(zhǎng)處連續(xù)測(cè)定光的強(qiáng)度,從而作出吸收光譜圖。由此可立即看出, 燈的強(qiáng)度變化已不再能接受, 而必須使其降低到最小。同時(shí), 檢測(cè)器的靈敏度必須不隨時(shí)間變化。具備了這樣的穩(wěn)定性后就可看到, 光電分光光度計(jì)最適宜在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸收值, 也就是這一特點(diǎn)促使了它們快速的商業(yè)發(fā)展和廣泛的采用。