光的波长在紫外区域范围是多少？
一、引言：认识“不可见”的紫外光
紫外光（Ultraviolet Light, 简称 UV）是一种波长比可见光短、能量较高的电磁波。虽然人眼无法直接看到紫外线，但它在自然界与科技应用中无处不在。紫外分光光度计（UV-Vis Spectrophotometer）正是利用这一“不可见之光”，分析样品对不同波长紫外线的吸收程度，实现高灵敏度的定量检测。
了解紫外光的波长范围，是掌握紫外光谱分析原理与技术应用的第一步。本文将系统介绍紫外区域的波长划分、物理特性、与紫外分光光度计的关系以及在分析化学中的实际用途。
二、紫外光的波长范围是多少？
2.1 紫外光的基本波长区间
紫外线的波长范围约为：
10 nm ～ 400 nm\textbf{10 nm ～ 400 nm}10 nm ～ 400 nm
但在光谱分析中，真正用于分光光度计的紫外区，主要是：
190 nm ～ 400 nm\boxed{\textbf{190 nm ～ 400 nm}}190 nm ～ 400 nm
这是紫外分光光度计实际工作的有效波段。
2.2 与可见光、X射线的比较
| 光种类 | 波长范围（nm） | 能量（eV） |
|---|---|---|
| X 射线 | <10 | >124 |
| 真空紫外（VUV） | 10–200 | 6.2–124 |
| 紫外光（UV） | 190–400 | 3.1–6.5 |
| 可见光 | 400–760 | 1.6–3.1 |
| 红外光 | 760–1,000,000+ | <1.6 |
三、紫外区的详细分区（按国际标准）
为了便于研究和仪器开发，紫外线通常被划分为以下三个子区：
| 分区名称 | 波长范围（nm） | 特点 | 紫外分光光度计适用性 |
|---|---|---|---|
| 近紫外（Near-UV） | 320 – 400 | 能量低，接近可见光，穿透性强 | ✔ 通常也属于可见区 |
| 中紫外（Middle-UV） | 200 – 320 | 紫外光谱分析最常用区段 | ✔ 主要分析波段 |
| 远紫外（Far-UV） | 190 – 200 | 光能强，易被气体吸收，要求真空 | ✔ 高端石英光学仪可测 |
注意：190 nm 是常规紫外分光光度计的技术下限，因为低于此值空气和玻璃会强烈吸收光。
四、紫外分光光度计的有效波段
紫外分光光度计的光源、样品池和检测器决定了其可用波长范围。大多数商用仪器的紫外波段工作区如下：
下限波长：190 nm（受光源与比色皿材质限制）
上限波长：约400 nm（超出即为可见区）
因此：
紫外分光光度计的有效紫外区波长 = 190～400 nm
超出该范围（如真空紫外 <190 nm）通常需要专用真空设备，不适用于常规UV-Vis仪器。
五、不同波段紫外光的物理特性
| 波段 | 能量大小 | 生物影响 | 吸收特征 |
|---|---|---|---|
| 近紫外 | 能量较低 | 穿透表皮 | 多数有机色素吸收 |
| 中紫外 | 能量适中 | 可致DNA损伤 | 酸类、芳香族、核苷酸强吸收 |
| 远紫外 | 能量极高 | 易被氧气吸收 | 多数分子发生电子跃迁 |
六、物质对紫外波长的吸收规律
6.1 紫外吸收的本质
紫外光可激发分子的π电子、n电子跃迁；
分子结构中存在共轭双键、芳香环、羰基、硝基等基团时，会对紫外线表现出特定吸收。
6.2 λmax 的意义
七、紫外光源的波长输出特点
紫外分光光度计常用的光源如下：
| 光源类型 | 波长输出范围（nm） | 特点 |
|---|---|---|
| 氘灯 | 190–370 | 紫外区连续谱，强度稳定 |
| 氙灯 | 190–1000+ | 高频宽光源，适用于扫描全谱 |
| LED紫外光源 | 特定中心波长，如254、280、310等 | 节能、寿命长，适合定波长仪器 |
注：玻璃或普通塑料不透紫外光，必须使用石英材料比色皿。
八、紫外波段常见分析应用举例
| λmax（nm） | 分析物/方法 | 说明 |
|---|---|---|
| 190–200 | 多肽键、蛋白质远紫外分析 | 高灵敏区段，需氮气吹扫仪器支持 |
| 230–250 | 苯类化合物、芳香胺 | 环系化合物，π→π*跃迁显著 |
| 254 | 微生物DNA吸收/紫外杀菌波段 | 紫外灯常用杀菌波段 |
| 260 | DNA/核苷酸定量 | λmax = 260 nm，对核酸敏感 |
| 280 | 蛋白质中酪氨酸、色氨酸 | 结构定量分析 |
| 300–320 | 某些有色药物/农药残留显色法 | 显色反应产物吸收带 |
| 320–400 | 重金属络合物/色素吸收 | 紫外–可见边界区，常用于比色法 |
九、仪器操作中的波长选择原则
9.1 固定波长测量
在 λmax 处进行定量分析；
增加检测灵敏度与选择性；
适合常规检测项目（如A260法测DNA）。
9.2 波长扫描模式
扫描190–400 nm全段；
用于未知样品的λmax寻找或光谱比较；
识别混合物中多组分。
十、紫外波长控制的误差与校准
| 误差来源 | 表现与后果 | 解决措施 |
|---|---|---|
| 波长偏差 | 非λmax处测量 → 灵敏度降低 | 使用校准溶液（苯、NaNO₂等）校准仪器 |
| 杂散光干扰 | 吸光度抬高，曲线不线性 | 选用高质量单色器或双单色系统 |
| 样品池不匹配 | 波长穿透不良，信号衰减 | 使用石英比色皿，避免玻璃/塑料误用 |
| 光源老化 | 紫外输出下降，数据波动 | 定期更换氘灯/LED光源 |
十一、真空紫外（VUV）与常规UV的区别
| 比较维度 | 真空紫外（VUV） | 常规紫外（UV） |
|---|---|---|
| 波长范围 | 10–190 nm | 190–400 nm |
| 光源 | 氘灯、放电管 | 氘灯、氙灯 |
| 环境要求 | 需真空系统 | 普通空气即可 |
| 光学材质 | MgF₂、CaF₂ | 石英 |
| 应用 | 半导体、等离子体 | 分子定量、生物分析 |
十二、结语：精准波长识别，决定分析成败
紫外波段的科学划分不仅为分光光度计的波长设置提供了基础框架，也决定了实验设计与数据解释的策略。掌握190–400 nm的紫外区波长范围，并结合样品的结构特征、仪器性能与目标指标，才能最大程度发挥紫外光谱分析的优势。
