五、由朗伯比尔定律(Lambert-Beer定律)引出的技术思路 根据朗伯-比尔定律的基本原理,根据使用不同的检测器件,引申出了很多种不同的技术思路,主要有以下几种: 1、吸收光度法; 2、原子吸收光谱; 3、非散射红外气体分析技术(NDIR); 4、光声光谱技术(PAS); 5、可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS); 6、光腔衰荡技术(CRDS);
比尔朗伯定律解读
物质对光吸收的定量关系很早就受到了科学家的注意并进行了研究。皮埃尔·布格(Pierre Bouguer)和约翰·海因里希·朗伯(Johann Heinrich Lambert)分别在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系;1852年奥古斯特·比尔(August Beer)又提出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系,两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律——布格-朗伯-比尔定律,又称比尔定律、比耳定律,简称朗伯-比尔定律(Beer-Lambert Law),是光吸收的基本定律,适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质,包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。
朗伯比尔定律是气体传感技术的理论依据,可简单阐述为:一束单色光照射于一吸收介质表面,在通过一定厚度的介质后,由于介质吸收了一部分光能,透射光的强度就要减弱。吸收介质的浓度愈大,介质的厚度愈大,则光强度的减弱愈显著,其比例关系为:
二、朗伯比尔定律(Beer-Lambert Law)解读
一、发展由来
三、朗伯比尔定律(Lambert-Beer定律)成立的前提 1、入射光为平行单色光且垂直照射; 2、吸光物质为均匀非散射体系; 3、吸光质点之间无相互作用; 4、辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程,无荧光和光化学现象发生。
四、实际测量的偏离原因 根据朗伯-比尔定律,当吸收介质厚度不变时,与之间应该成正比关系,但实际测定时,标准曲线常会出现偏离朗伯-比尔定律的现象,有时向浓度轴弯曲(负偏离),有时向吸光度轴弯曲(正偏离)。造成偏离的原因是多方面的,其主要原因是测定时的实际情况不完全符合使朗伯-比尔定律成立的前提条件。 物理因素有: 1、非单色光引起的偏离; 2、非平行入射光引起的偏离; 3、介质不均匀引起的偏离; 化学因素有: 1、溶液浓度过高引起的偏离; 2、化学反应(如水解、解离)引起的偏离;
其中I(v)为光通过气体后的光强,S(T)为与温度T有关的光强,g(v – v0)为吸收函数,N为气体的分子数浓度,L为样品光程长度,v0为吸收谱线的中心频率。 作为技术的应用者,我们只需通过以上算法公式了解到以下三点核心要素即可: a、气体浓度N与入射初始光强I0(v) 和经过气体后的光强I(v) 的比例成正相关关系,气体浓度越高,这个比例会越大,也就是说被吸收的比例越大。 b、气体的浓度决定了比例值,故与入射初始光和经过气体后的光的光强没有关系,我们只需得到比例,即可算出浓度值。 c、提高样品光程长度L,可以提高检测的精度。