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title: "用一束光量出溶液有多浓"
description: "溶液一层层削弱透射光，取对数后便有了浓度标尺。空白、标准样和杂散光，决定这把尺能量到哪里。"
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  en: "https://sandboxphysics.com/stories/instruments/uv-vis-spectrophotometer/"
last_modified: "2026-11-03"
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[物理仪器怎样测量](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/)

走进仪器

# 用一束光量出溶液有多浓

一杯溶液看起来更深，可能是溶质多了，也可能只是杯子更宽。分光光度计固定光在液体里走过的距离，挑出一小段波长，再把透过的光与空白比较。满足稀溶液的吸收条件时，这个比较可以标成浓度。

Sandbox Physics · 2026-11-03

## 再接一层，剩下多少光

想象一束绿色光穿过一厘米厚的染料溶液。先放一份只有溶剂的样品，探测器得到一千个计数；换成染料后，只剩四百个。相对于空白，透过来的比例是四成。这个比例叫透射率，它把灯有多亮、探测器有多灵敏等共同因素先除掉。在后面再接一层同样厚、同样浓的溶液。第二层面对的光已少到原来的四成，仍让四成通过，探测器最后数到一百六十个。相同的一层，削弱的是当时剩余光的相同比例。于是两层的透射率是百分之十六，三层又会更小。直接拿“少了多少光”当浓度刻度，每加一层，数字的增量便会变。

如果溶液足够稀，分子互相影响很小，那么把浓度加倍，也相当于让光遇到两倍多的吸收分子。此时，增加浓度与增加液体厚度有相似作用。量浓度之前，必须先知道光究竟穿过多厚的溶液。比色皿内两面窗口之间的距离，就是光程。

来源：[1] [2]

## 把相乘变成相加

要把每一层放到等间距的尺上，可以取透射率的常用对数，再换个正负号。这样得到的数叫吸光度。刚才四成透射对应约0.398，两层的百分之十六对应约0.796：相同两层的吸光度，恰好相加。透过十分之一时吸光度为1，透过百分之一时为2；它描述的是一个比值的对数。

在这条稀溶液、近单色光的关系里，吸光度记为 $A$，透射率记为 $T$。浓度 $c$ 和光程 $\ell$ 决定光遇到多少吸收分子；摩尔吸光系数 $\varepsilon$ 则描述这种物质在选定波长下吸光的强弱。换一种溶剂、波长或分子状态，这个系数也可能变。

实际量未知溶液时，通常先配几份已知浓度的标准样，保持相同的溶剂、光程和波长。把各份标准的吸光度画在浓度旁边，就能看到一条工作曲线。未知样落在标准之间时，可以由曲线读出浓度。曲线是否接近直线，也让人有机会发现当前条件已偏离简单吸收关系。

$$
A=-\log_{10}T=\varepsilon c\ell
$$

浓度用摩尔每升、光程用厘米时，摩尔吸光系数的单位是升每摩尔每厘米。等式右半边适用于均匀稀溶液与足够窄的波段。

来源：[1] [2]

## 空白里也有一条光路

探测器并不会只数染料留下的光。比色皿窗口会反射一部分，溶剂本身也可能吸收；即便关上光，探测器仍可能积累暗计数。先关光测暗，再用同样的比色皿和纯溶剂测空白。空白保留容器与溶剂的共同影响，帮助比较加入染料前后的变化。

若量完空白后，灯恰好暗了一点，样品也会显得吸收更强。双光束仪器把同一个光源分成两路，一路穿样品，一路穿参考溶剂。两路同时读数，灯一起变亮或变暗的影响可以在比值里消去。两只探测器各自漂移、两路的透过率改变，仍需要重新检查。

挑出的光也不是数学上只有一个波长。狭缝放宽后，探测器同时收到相邻波长的光，其中某些波长被吸收得少。仪器先把这些光加起来，随后才取对数。宽波段测出的吸收峰会变低，重新得到的浓度曲线也可能弯曲。狭缝收窄能减少这种混合，代价是到达探测器的光更少。

来源：[2] [4]

## 很暗的样品为什么会量到平台

设想染料几乎挡住了选定波长，却有少量其他波长的光从仪器里漏到探测器；这些光恰好能穿过这份染料。继续加浓，预定波长越来越暗，探测器最后主要数到漏来的那部分。信号有了底，换算出的吸光度也就接近一个平台。多加的溶质，渐渐难以从示值上分辨。

这种杂散光随着灯亮起来，关光测暗时不会出现在原来的强度。它造成的是系统偏差，重复测很多次也不会自动消失。可把样品稀释，或改用更短的光程池，让透射信号重新高于这层光底，再用相应标准测量。散射悬浮颗粒、会随浓度改变形态的分子，也会改变这把浓度尺。只有一个波长时，变暗的原因可能不唯一。标准样与未知样的化学条件相同、光路匹配、示值处于已检验范围内，一束透过溶液的光，才有了可解释的浓度刻度。

来源：[3] [2]

## [用空白与标准样量浓度](https://sandboxphysics.com/zh/labs/uv-vis-spectrophotometer/)

拖动光程窗口，保存匹配标准，再比较宽狭缝与杂散光平台。

合成染料的有限带宽计数模型，包含同时双光束、暗计数与简化源杂散光。

## 来源与延伸阅读

1. [Shimadzu, The Structure of a Spectrophotometer](https://www.shimadzu.com/an/service-support/technical-support/uv/overview/structure.html)

   测量原理的溶液段、仪器配置与样品室：溶剂比较、吸光度、光程、有限波段与样品／参考光路。

2. [Agilent, The Basics of UV-Vis Spectrophotometry, 5980-1397EN (August 19, 2025)](https://www.agilent.com/cs/library/primers/public/primer-uv-vis-basics-5980-1397en-agilent.pdf)

   印刷第4、9–12、18–19和22–23页：光程池、光路、吸光度与浓度标准。文中数值另设为教学例子。

3. [Shimadzu Scientific Instruments, How does stray light influence high absorbance measurements?](https://www.ssi.shimadzu.com/service-support/faq/uv-vis/resolution-and-stray-light/4/index.html)

   厂商解释杂散辐射造成的吸光度平台与偏低；教学模型不采用其商用性能指标。

4. [Shimadzu Scientific Instruments, How are single beam and double beam instruments different?](https://www.ssi.shimadzu.com/service-support/faq/uv-vis/instrument-design/20/index.html)

   单光路和样品／参考的实际分束。关联实验采用两个探测器同时读取。

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