第二節　朗伯—比爾（Lambert-Beer）吸收定律和吸收光譜曲線

一、朗伯—比爾吸收定律

染料的理想溶液對單色光的吸收強度與溶液濃度、液層厚度之間的關系符合朗伯—比爾吸收定律。

當一束平行的單色光平行垂直照射到有色物質的稀溶液時，部分波長的光被物質吸收，部分波長的光透過有色物質的溶液。透過光的光強I與入射光的光強I0之間的比值與溶質本身的性質k、溶液的濃度c以及液層的厚度d之間的關系符合朗伯—比爾吸收定律。可以表示如下：

設，則有：

我們把叫透光度，把lgT-1叫吸光度A（也稱光密度D），則有：

當染液的濃度用mol/L來表示，液層厚度的單位為cm時，a可以用ε來代替，ε叫摩爾吸光系數或克分子消光系數，則有：A=εcd。

摩爾吸光系數或克分子消光系數ε表示溶質對某一單色光吸收強度的特性物理量，當溶質固定時，ε只隨著入射光波長的變化而變化；若溶質和波長固定，則ε就是常數。

二、吸收光譜曲線

染料的摩爾吸光系數ε隨著入射光的波長變化而變化的關系曲線叫染料的吸收光譜曲線。由于摩爾吸光系數ε的數量級可以達到105，所以通常用lgε來表示曲線的縱坐標。染料的吸收光譜曲線如圖2-4所示。有時為了簡化，也可以繪制近似吸收光譜曲線，即以吸光度作為縱坐標，入射光的波長作為橫坐標繪制的曲線，如圖2-5所示。

從圖2-4或圖2-5可以看出，最強程度的吸收所對應的波長叫染料的最大吸收波長，以λmax代表。最大吸收波長標志著染料的最基本顏色，同時也可以反映染料的最基本的結構。因此常用來反映某一個染料在染色后結構是否發生了改變。例如，如果在超聲波的作用下，采用直接大紅4BS對純棉織物進行染色，會提高染料的上染百分率，會加快上染速率，但不知道在超聲波的作用下染料的結構或染料分子上取代基是否發生變化，可以通過采用超聲波染色前后的染液進行吸收光譜曲線的繪制，找出染料的最大吸收波長，如果兩種情況下染料的最大吸收波長沒有發生變化，就說明染料的基本結構沒有改變。最大吸收波長越大，染料的顏色越深，把染料的最大吸收波長向長波方向移動，染料的顏色變深的效應叫深色效應（Bathochromic，又叫紅移，Red Shift）；最大吸收波長越小，染料的顏色越淺，把染料的最大吸收波長向短波方向移動，染料的顏色變淺的效應叫淺色效應（HyPosochromic，又叫藍移，Blue Shift）。

吸收最強的強度叫最大摩爾吸光系數εmax，最大摩爾吸光系數決定染料顏色的濃淡。最大摩爾吸光系數越大，染料的顏色越濃，把染料的最大摩爾吸光系數變大，染料的顏色變濃的效應叫濃色效應，又叫增色效應；最大摩爾吸光系數越小，染料的顏色越淺，把染料最大摩爾吸光系數變小，染料的顏色變淡的效應叫淡色效應，又叫減色效應。

最強程度吸收一半所對應的譜帶的寬度叫半帶寬（Half Band Width）。半帶寬標志著染料顏色的亮暗。半帶寬越寬，染料的顏色越暗；半帶寬越窄，染料的顏色越亮。

習慣上把黃橙紅叫淺色，把綠青藍紫叫深色。各種顏色由淺到深的順序為：黃、橙、紅、紫、藍、綠、青。

利用染料的吸收光譜曲線，找出染料的最大吸收波長，以后該染料染液吸光度的測定一般都在其最大吸收波長處進行；也可以利用相同顏色的不同染料的吸收光譜曲線比較各染料顏色的深淺、濃淡或亮暗，根據不同的用途選擇合適的染料。