一、可見分光光度計(jì)概述

　　可見分光光度計(jì)是一種檢測(cè)物質(zhì)濃度的主要儀器，用于分析各種化學(xué)物質(zhì)、生物物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)等的濃度。它是利用一系列光學(xué)組件將光線聚焦成一個(gè)較小的束，然后通過樣品，通過樣品后再進(jìn)行檢測(cè)?？梢姺止夤舛扔?jì)可用于吸收光譜、熒光光譜、磷光光譜等光學(xué)檢測(cè)。

　　二、可見分光光度計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

　　1. 光源：光源是一個(gè)較大的燈泡，通常使用一種特殊的電弧燈泡。此外，還有浸漬氣體燈（Neon，Argon，Krypton等等），燈管可根據(jù)不同波長(zhǎng)進(jìn)行選擇，以便讓光波達(dá)到特定的波長(zhǎng)。

　　2. 光柵：光柵通常由一塊薄片透明材料組成，在薄片的表面上成形一系列的光柵（即光柵表面）。光柵的制作方式有機(jī)械刻劃、干涉法、光刻技術(shù)等多種方式。

　　3. 光學(xué)路徑：光學(xué)路徑指的是從光源到樣品再到檢測(cè)器之間的路徑。光學(xué)路徑長(zhǎng)短直接影響到測(cè)量的靈敏度。為了減少光路中的雜光和信號(hào)噪聲，通常使用一個(gè)較長(zhǎng)的光學(xué)路徑。

　　4. 檢測(cè)器：檢測(cè)器一般采用光電倍增管或光導(dǎo)法接收光信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。電信號(hào)隨后通過一個(gè)放大器進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

　　5. 數(shù)據(jù)處理：在數(shù)據(jù)處理過程中，需要使用一些特定的數(shù)學(xué)公式來計(jì)算樣品中的成分濃度或其他相關(guān)參數(shù)。這些公式通常是基于光的吸收特性和比色法等原理來計(jì)算得出的。

　　三、應(yīng)用

　　可見分光光度計(jì)是生物和化學(xué)領(lǐng)域常用的儀器之一，廣泛應(yīng)用于分析分子結(jié)構(gòu)、測(cè)量樣品的吸收光譜和熒光光譜等。主要在生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、制藥和化學(xué)工藝等方面發(fā)揮著重要的作用。

　　四、 優(yōu)勢(shì)和局限

　　1. 優(yōu)勢(shì)：

　　可見分光光度計(jì)相對(duì)于其他分析儀器而言，具有的靈敏度和選擇性，其性能可以讓它被廣泛應(yīng)用于各種生物和化學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，其價(jià)格相對(duì)較低，容易操作和維護(hù)。

　　2. 局限：

　　可見分光光度計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用受到一些因素的限制，例如光的散射和樣品的著色對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；同時(shí)，光柵的大多數(shù)波長(zhǎng)范圍受到特定的限制，這意味著可能需要更換光柵才能滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求。

　　A、公元前390年前

　　我國春秋戰(zhàn)國之際，墨翟和他的弟子們記載了關(guān)于光的直線傳播和光在鏡面（凹面和凸面）上的反射等現(xiàn)象，并提出了一系列經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，把物和象的位置與大小與所用鏡面的曲率了起來。

　　B、公元50-168年間

　　克萊門德和托勒密研究了光的折射現(xiàn)象，zui先測(cè)定了光通過兩種介質(zhì)分界面時(shí)的入射角和折射角。培根（R.Bacon，公元1214-1294年）提出用透鏡校正視力和采用透鏡組構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡的可能性，并描述過透鏡焦點(diǎn)的位置。

　　C、到十五世紀(jì)末和十八世紀(jì)初

　　凹面鏡、凸面鏡、眼鏡、透鏡以及暗箱和幻燈等光學(xué)元件已相繼出現(xiàn)。在這時(shí)期建立了光的反射和折射定律，奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。荷蘭李普塞在1608年發(fā)明了*架望遠(yuǎn)鏡。十世紀(jì)初延森（Z.Janssen，1588-1632）和馮特納zui早制作了復(fù)合顯微鏡。1610年伽里略（1564-1642年）用自己制造的望遠(yuǎn)鏡觀察星體，發(fā)現(xiàn)了繞木星運(yùn)行的衛(wèi)星，這給哥白尼關(guān)于地球繞日運(yùn)轉(zhuǎn)的日心說提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。開普勒（1571-1630年）匯集了前人的光學(xué)知識(shí)，他提出了用點(diǎn)光源照明時(shí)，照度與受照面到光源距離的平方成反比的照度定律。他還設(shè)計(jì)了幾種新型的望遠(yuǎn)鏡，特別是用兩塊凸透鏡構(gòu)成的開普勒天文望遠(yuǎn)鏡。至于折射定律的公式則是斯涅耳（W.Snell,1591-1626年）和笛卡兒（R.Descares，1596-1650年）提出的。接著費(fèi)馬（P.de Fermat，（1601-1665）在1657年首先指出光在介質(zhì)中傳播時(shí)所走路程取極值的原理，并根據(jù)這個(gè)原理推出光的反射定律和折射定律。綜上所述，到十七世紀(jì)中葉，基本上已經(jīng)奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。意大利人格里馬第（F.M.Grimaldi,1618-1663年）首先觀察到光的衍射現(xiàn)象，1672-1675年間胡克（R.Hooke，1635-1703年）也觀察到衍射現(xiàn)象，并且和波義耳（R.Boyle，1627-1691年）獨(dú)立地研究了薄膜所產(chǎn)生的彩色干涉條紋，所有這些都是光的波動(dòng)理論的萌芽。十七世紀(jì)下半葉，牛頓（I.Newton，1642-1727年）和惠更斯（C.Huygens，1629-1695年）等把光的研究引向進(jìn)一步發(fā)展的道路。牛頓還仔細(xì)觀察了白光在空氣薄層上干涉時(shí)所產(chǎn)生的彩色條紋—牛頓圈，從而認(rèn)識(shí)了顏色和空氣層厚度之間的關(guān)系。牛頓于公元1704年提出了光是微粒流的理論。他認(rèn)為這些微粒從光源飛出來，在真空或均勻物質(zhì)定律，然而在解釋牛頓直線運(yùn)動(dòng)，并以此觀點(diǎn)解釋光的反射和折射定律。然而在解釋牛頓圈時(shí)，卻遇到了困難，同時(shí)，這種微粒流的假設(shè)也難以說明光在繞過障礙物之后所發(fā)生的衍射現(xiàn)象?；莞狗磳?duì)光的微粒說，認(rèn)為光是在“以太”中傳播的波?；莞共粌H成功地解釋了反射和折射定律，還解釋了方解石的雙折射現(xiàn)象。這一時(shí)期中，在以牛頓為代表的微粒說占統(tǒng)治地位的同時(shí)，由于相繼發(fā)現(xiàn)了干涉、衍射和偏振等光的波動(dòng)現(xiàn)象，以惠更斯為代表的波動(dòng)說也初步提出來了。

　　D：十九世紀(jì)光學(xué)的發(fā)展

　　到了十九世紀(jì)，初步發(fā)展起來的波動(dòng)光學(xué)體系已經(jīng)形成。楊（T.Young，1773-1829年）和菲涅耳（A.J.Fresnel，1788-1827年）的著作在這里起著決定性的作用。1801年楊氏zui先用干涉原理令人滿意地解釋了白光照射下薄膜顏色的由來和用雙縫顯示了光的干涉現(xiàn)象，并*次成功地測(cè)定了光的波長(zhǎng)。1815年菲涅耳用楊氏干涉原理補(bǔ)充了惠更斯原理，形成了人們所熟知的惠更斯——菲涅耳原理。1808年馬呂（E.L.Malus，1775-1812年）偶然發(fā)現(xiàn)光在兩種介質(zhì)界面上反射時(shí)的偏振現(xiàn)象。為了解釋這些現(xiàn)象，楊氏在1817年提出了光波和弦中傳播的波相仿的假設(shè)，認(rèn)為它是一種橫波。菲涅耳進(jìn)一步完善了這一觀點(diǎn)并導(dǎo)出了菲涅耳公式。1845年法拉第（M.Faraday，1791-1867年）發(fā)現(xiàn)了光的振動(dòng)面在強(qiáng)磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)，提示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的內(nèi)在。1856年韋伯（W.E.Weber,1804-1891年）和柯爾勞斯（R.Koh-Lrausch，1809-1858年）在萊比錫做的電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)電荷的電磁單位和靜電單位的比值等于光在真空中的傳播速度，即3×108米/秒。麥克斯韋（J.C.Maxwell，1831-1879年）在1865年的理論研究中指出，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的改變不會(huì)局限在空間的某部分，而是以數(shù)值等于電荷的電磁單位與靜電單位的比值的速度傳播的，即電磁波以光速傳播，這說明光是一種電磁現(xiàn)象。這個(gè)理論在1888年被赫茲（H.R.Hertz，1857-1894年）的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，他直接從頻率和波長(zhǎng)來測(cè)定電磁波的傳播速度，發(fā)現(xiàn)它恰好等于光速，至此，就確立了光的電磁理論基礎(chǔ)。十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初，光學(xué)的研究深入到光的發(fā)生、光和物質(zhì)相互作用的某些現(xiàn)象，例如熾熱黑體輻射中能量按波長(zhǎng)分布的,特別是1887年赫茲發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)。1900年普朗克（1858-1947年）提出了輻射的量子論，認(rèn)為各種頻率的電磁波只能是電磁波（或光）的頻率與普朗克常數(shù)乘的整數(shù)倍，成功地解釋了黑體輻射問題。1905年愛因斯坦（1879-1955年）發(fā)展了普朗克的能量子假設(shè)，把量子論貫穿到整個(gè)輻射和吸收過程中，提出了杰出的光量子（光子）理論，圓滿解釋了光電效應(yīng)，并為后來的許多實(shí)驗(yàn)例如康普頓效應(yīng)所證實(shí)。1924年德布羅意（L.V.de Broglie，1892- ）創(chuàng)立了物質(zhì)波學(xué)說。他大膽地設(shè)想每一物質(zhì)的粒子都和一定的波相，這一假設(shè)在1927年為戴維孫（C.J.Davisson，1881-1958）和革末（L.H.Germer，1896-1971年）的電子束衍射實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

　　E、現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期

　　從本世紀(jì)六十年代起，特別在激光問世以后，由于光學(xué)與許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域緊密結(jié)合、相互滲透，一度沉寂的光學(xué)又煥發(fā)了青春，以的規(guī)模和速度飛速度飛速發(fā)展，它已成為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)一塊重要的前沿陣地，同時(shí)又派生了許多嶄新的分支學(xué)科。 1958年肖絡(luò)（A.L.Schawlow）和湯斯（C.H.Townes）等提出把微波量子放大器的原理推廣到光頻率段中去，1960年梅曼首先成功地制成了紅寶石激光器。自此以后，激光科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，在激光物理、激光技術(shù)和激光技術(shù)和激光應(yīng)用等各方面都取得了巨大的進(jìn)展。同時(shí)全息攝影術(shù)已在全息顯微術(shù)、信息存貯、象差平衡、信息編碼、全息干涉量度、聲波全息和紅外全息等方面獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。光學(xué)纖維已發(fā)展成為一種新型的光學(xué)元件，為光學(xué)窺視（傳光傳像）和光通訊的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件，它已成為某些新型光學(xué)系統(tǒng)和某些特殊激光器的組成部分?？梢灶A(yù)期光計(jì)算機(jī)將成為新一代的計(jì)算機(jī)，想象中的光計(jì)算機(jī)，由于采取了光信息存儲(chǔ)，并充分吸收了光并行處理的特點(diǎn)，它的運(yùn)算速度將會(huì)成千倍地增加，信息存儲(chǔ)能力可望獲得極大的提高，甚至可能代替人腦的部分功能。總之，現(xiàn)代光學(xué)與其他科學(xué)和技術(shù)的結(jié)合，已在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著日益重大的作用和影響，正在成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的越來越強(qiáng)有力的。

　　F、光的波粒二相性

　　人們對(duì)電磁輻射兩重性的認(rèn)識(shí)爭(zhēng)論了很久，有兩種說法：一是粒子說，把光看成微粒子，認(rèn)為光與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象（如吸收、發(fā)射、反射等）表明光是具有不連續(xù)能量的微粒，光具有粒子性；二是波動(dòng)說，把光看成一種波，它可以反射、衍射、干涉、折射、散射、傳播等，它可用速度、頻率、波長(zhǎng)等參數(shù)來描述，這表明光具有波的性質(zhì)。到1900年，普朗克提出量子論，把電磁輻射的粒子說和和波動(dòng)說起來，并提出了光量子（光子）能量與電磁輻射的頻率有關(guān)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

　　E=hv=hc/λ

　　E：輻射的光子能量J

　　h：普朗克常數(shù)

　　v：輻射的頻率

　　c：光速

　　λ：波長(zhǎng)

　　從普朗克的理論我們發(fā)現(xiàn)：光具有波的性質(zhì)，同時(shí)又具有粒子的性質(zhì)。

　　λ