一、紫外光与可见光的主要区别

1. 光的波长差异

电磁波谱中，紫外光（Ultraviolet, UV）与可见光（Visible Light）在波长范围上存在显著差异。紫外光的波长范围通常为 10 nm 至 400 nm，而可见光的波长范围为 400 nm 至 760 nm。这意味着紫外光的波长更短、频率更高，能量也更大。

紫外光还可以细分为：

• 近紫外光（UV-A）：320–400 nm

• 中紫外光（UV-B）：280–320 nm

• 远紫外光（UV-C）：200–280 nm

• 真空紫外光（VUV）：10–200 nm

而可见光根据颜色波长大致划分为：

• 紫色：约 400–440 nm

• 蓝色：约 440–490 nm

• 绿色：约 490–570 nm

• 黄色：约 570–590 nm

• 橙色：约 590–620 nm

• 红色：约 620–760 nm

2. 能量与电子激发能力不同

由于紫外光的频率更高，其单个光子的能量也更大。根据普朗克公式 $E=h\nu$（其中 $h$ 为普朗克常数，$\nu$ 为频率），紫外光拥有比可见光更高的能量，因此更容易引起分子内部的电子跃迁，甚至可能破坏化学键或导致分子解离。

这使得紫外光在化学、光化学反应中具有特殊地位。例如，紫外光能够破坏 DNA 结构，导致突变，因此也常用于杀菌与消毒。

3. 人眼的感知能力不同

人类的眼睛只能感受到可见光，即波长在约 400~760 nm 的电磁波。紫外线超出此范围，因此人眼不可见。虽然某些动物（如蜜蜂、蝴蝶）能够看到紫外光，但人类无法直接观测。

这一区别使得在仪器分析中，如紫外分光光度计，需要利用探测器来感知紫外信号，而不能依赖视觉观察。

4. 与物质的相互作用方式不同

紫外光与物质相互作用时，通常会引起价电子的跃迁，如 π→π∗\pi \rightarrow \pi^*π→π∗、n→π∗n \rightarrow \pi^*n→π∗ 等电子跃迁。这些跃迁只在特定分子结构中发生，如含有共轭双键或芳香环的化合物。

而可见光引发的跃迁能量较低，往往作用于有色化合物，尤其是含有发色团和助色团的结构。因此，吸收可见光的分子一般具有颜色，紫外光吸收物质则常为无色。

5. 应用领域的不同

• 紫外光广泛用于光谱分析（如紫外分光光度计）、杀菌、消毒、紫外照相等领域。

• 可见光应用于照明、彩色印刷、视觉艺术、成像系统、颜色测量等。

二、紫外分光光度计原理与应用（约2400字）

1. 基本概念与定义

紫外分光光度计（Ultraviolet Spectrophotometer）是一种利用物质对紫外区域光的吸收特性进行定性或定量分析的仪器。它通过测量样品对紫外光的吸收强度，反映分子的结构信息或浓度变化。

光度法的基本原理是朗伯-比尔定律（Lambert-Beer Law）：

$$A=\epsilon \cdot c\cdot l$$

其中：

• $A$：吸光度（无量纲）

• $\epsilon$：摩尔吸光系数（L·mol⁻¹·cm⁻¹）

• $c$：溶液浓度（mol/L）

• $l$：光程（cm）

2. 仪器结构组成

典型的紫外分光光度计主要包括以下几个核心部分：

（1）光源系统

通常使用氘灯（D₂灯，波长190–370 nm）或汞灯提供稳定的紫外光源。某些高端机型也配有氙灯，可同时覆盖紫外与可见区域。

（2）单色器

单色器用于将混合光分解成单一波长的光束。主要部件有棱镜、光栅和狭缝。通过旋转光栅角度，可以选择所需的分析波长。

（3）样品室

样品室安置比色皿，通常使用石英比色皿，因为普通玻璃对紫外光不透明。比色皿厚度多为1 cm，便于比尔定律的应用。

（4）检测器

光电倍增管（PMT）或光电二极管（PD）用于将光信号转化为电信号。高灵敏度的检测器可准确记录低浓度样品的微弱吸光。

（5）显示与记录系统

现代仪器配备计算机接口或液晶显示屏，可自动记录并绘制吸收光谱，支持定量分析、光谱扫描等功能。

3. 紫外吸收类型与电子跃迁

物质吸收紫外光通常会发生以下类型的电子跃迁：

• σ→σ∗\sigma \rightarrow \sigma^*σ→σ∗：需要高能紫外光，常见于饱和烷烃，吸收波长<200 nm。

• π→π∗\pi \rightarrow \pi^*π→π∗：常见于不饱和化合物，如烯烃、芳香烃等。

• n→π∗n \rightarrow \pi^*n→π∗：非键电子跃迁，发生在含氧、氮等杂原子的化合物中，如醛、酮、胺。

4. 常见应用领域

（1）有机化合物定性分析

通过分析吸收波长及峰值强度，可判断分子中是否存在特定发色团，如共轭双键、羰基、苯环等。

（2）化合物浓度测定

利用标准曲线法，通过测定一系列已知浓度标准样品的吸光度，绘制吸光度-浓度图，反推未知样品的浓度。

（3）药物分析

紫外分光法在药典中广泛用于药物纯度鉴定、含量测定，如对阿司匹林、扑热息痛等的分析。

（4）核酸与蛋白质分析

DNA 和 RNA 在260 nm处有强吸收，蛋白质在280 nm附近有吸收峰。通过测量吸收峰可评估样品纯度，如 OD260/OD280 比值。

（5）环境与食品检测

用于检测水中有机污染物、农残、食品添加剂的含量等。例如对苯酚、农药残留的定量分析。

5. 操作要点与注意事项

• 石英比色皿在使用前应彻底清洁，避免指纹或残留物影响测量结果；

• 测量前应设定适宜波长，确保分析物有明显吸收；

• 参比溶液（空白）应与样品溶剂相同，用于消除溶剂吸收干扰；

• 光源稳定后再开始测量，以确保信号一致；

• 注意样品浓度应处于线性范围内，否则偏离比尔定律。

6. 技术发展与自动化趋势

现代紫外分光光度计逐渐趋于高通量、微量化、自动化。配合自动进样器、多通道探测器和数据分析软件，可以快速实现批量样品检测。此外，便携式紫外仪器也在环境监测等领域展现出广泛应用前景。

总结

紫外光与可见光的区别主要体现在波长范围、能量、电子跃迁机制及与物质相互作用方式等方面。紫外分光光度计利用物质对紫外光的特征吸收行为，在化学分析、生物医药、环境科学等多个领域具有重要价值。随着技术进步，紫外分光技术正向更高精度、更强功能的方向发展，为科研与产业提供了强有力的支持工具。