분광광도법

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분광광도계

분광광도법(分光光度法, Spectrophotometry)은 물리학에서 전자 스펙트럼에 대한 정량적 연구 방법이다. 분광법보다 적용 범위가 좁으며, 가시광선과 근자외선, 근적외선을 대상으로 한다.

측정 장치로 분광광도계(分光光度計, spectrophotometer)를 사용한다.

분광광도계[편집]

분광광도계는 크게 광원, 단색화 장치, 검출기로 구성되어 있다

광원에는 텅스텐 램프(320-2500nm영역의 복사선), 중수소 아크 램프(200-400nm영역의 자외선), 글로바(4000-200cm^(-1)의 적외선 복사선), 헬륨-네온 레이저(638nm), 레이저 다이오드(680-1550nm의 근적외선) 등이 있다

단색화 장치는 빛을 각성분 파장으로 분산시키고 좁은 띠의 파장을 선택하여 시료 또는 검출기로 보낸다

검출기는 광자가 검출기에 도달할 때의 전기 신호가 발생하는 원리를 이용하여 전류의 세기와 복사세기가 비례한다는 사실을 이용하여 흡광도를 측정한다

분광광도계의 종류는 크게 홑살형 분광광도계와 겹살형분광광도계가 있다

홑살형 분광광도계(single-beam spectrophotometer)의 분석원리는 광원에서 빛이 나와 단색화 장치에서 좁은 띠의 파장으로 분리되어 시료를 통과한 다음 검출기에서 측정하는 것이다

홑살형의 단점은 시료와 기준을 빛살에 번갈아 가며 바꾸어 놓아야 하기 때문에 불편하고 광원의 세기와 검출기 감응이 둘 다 변화를 일으켜 시간의 함수를 측정하는 반응 속도 실험에는 부적합하다

겹살형 분광광도계(double-beam spectrophotometer)는 회전 거울에 의해서 진행방향이 바뀌기 때문에 시료와 기준 큐벳에 빛이 교대로 지나간다 이때 빛살은 1초당 수회 분할되며, 회로는 투광도와 흡광도를 얻을 수 있도록 자동적으로 P(시료로부터 나오는 살의 조사도)와 p0(시료를 넣은 살의 조사도)를 비교한다 즉 두 시료를 통과한 빛의 세기가 연속적으로 비교되기 때문에 시간과 파장에 따른 광원의 세기나 또는 검출기 감응의 변화를 자동적으로 보정한다

겹살형의 단점은 홑살형보다 비싸다는 점이다

투광도 T=p/p0, 흡광도 A=log(p0/p)=-logT 이다

Beer의 법칙 A=ebC (e=몰흡광계수, b=셀의 두께(cm), C=용액의 농도(M))

Daniel C. Harris, <<분석화학>>, 자유아카데미, 2007, 468,469,523~528,534p 참조함