第二节　朗伯—比尔（Lambert-Beer）吸收定律和吸收光谱曲线

一、朗伯—比尔吸收定律

染料的理想溶液对单色光的吸收强度与溶液浓度、液层厚度之间的关系符合朗伯—比尔吸收定律。

当一束平行的单色光平行垂直照射到有色物质的稀溶液时，部分波长的光被物质吸收，部分波长的光透过有色物质的溶液。透过光的光强I与入射光的光强I0之间的比值与溶质本身的性质k、溶液的浓度c以及液层的厚度d之间的关系符合朗伯—比尔吸收定律。可以表示如下：

设，则有：

我们把叫透光度，把lgT-1叫吸光度A（也称光密度D），则有：

当染液的浓度用mol/L来表示，液层厚度的单位为cm时，a可以用ε来代替，ε叫摩尔吸光系数或克分子消光系数，则有：A=εcd。

摩尔吸光系数或克分子消光系数ε表示溶质对某一单色光吸收强度的特性物理量，当溶质固定时，ε只随着入射光波长的变化而变化；若溶质和波长固定，则ε就是常数。

二、吸收光谱曲线

染料的摩尔吸光系数ε随着入射光的波长变化而变化的关系曲线叫染料的吸收光谱曲线。由于摩尔吸光系数ε的数量级可以达到105，所以通常用lgε来表示曲线的纵坐标。染料的吸收光谱曲线如图2-4所示。有时为了简化，也可以绘制近似吸收光谱曲线，即以吸光度作为纵坐标，入射光的波长作为横坐标绘制的曲线，如图2-5所示。

图2-4　染料的吸收光谱曲线

图2-5　染料的近似吸收光谱曲线

从图2-4或图2-5可以看出，最强程度的吸收所对应的波长叫染料的最大吸收波长，以λmax代表。最大吸收波长标志着染料的最基本颜色，同时也可以反映染料的最基本的结构。因此常用来反映某一个染料在染色后结构是否发生了改变。例如，如果在超声波的作用下，采用直接大红4BS对纯棉织物进行染色，会提高染料的上染百分率，会加快上染速率，但不知道在超声波的作用下染料的结构或染料分子上取代基是否发生变化，可以通过采用超声波染色前后的染液进行吸收光谱曲线的绘制，找出染料的最大吸收波长，如果两种情况下染料的最大吸收波长没有发生变化，就说明染料的基本结构没有改变。最大吸收波长越大，染料的颜色越深，把染料的最大吸收波长向长波方向移动，染料的颜色变深的效应叫深色效应（Bathochromic，又叫红移，Red Shift）；最大吸收波长越小，染料的颜色越浅，把染料的最大吸收波长向短波方向移动，染料的颜色变浅的效应叫浅色效应（HyPosochromic，又叫蓝移，Blue Shift）。

吸收最强的强度叫最大摩尔吸光系数εmax，最大摩尔吸光系数决定染料颜色的浓淡。最大摩尔吸光系数越大，染料的颜色越浓，把染料的最大摩尔吸光系数变大，染料的颜色变浓的效应叫浓色效应，又叫增色效应；最大摩尔吸光系数越小，染料的颜色越浅，把染料最大摩尔吸光系数变小，染料的颜色变淡的效应叫淡色效应，又叫减色效应。

最强程度吸收一半所对应的谱带的宽度叫半带宽（Half Band Width）。半带宽标志着染料颜色的亮暗。半带宽越宽，染料的颜色越暗；半带宽越窄，染料的颜色越亮。

习惯上把黄橙红叫浅色，把绿青蓝紫叫深色。各种颜色由浅到深的顺序为：黄、橙、红、紫、蓝、绿、青。

利用染料的吸收光谱曲线，找出染料的最大吸收波长，以后该染料染液吸光度的测定一般都在其最大吸收波长处进行；也可以利用相同颜色的不同染料的吸收光谱曲线比较各染料颜色的深浅、浓淡或亮暗，根据不同的用途选择合适的染料。