2025年測光儀實(shí)驗(yàn)考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于測光儀核心工作原理的描述，正確的是（）A.基于熱電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號B.利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)與電信號的線性轉(zhuǎn)換C.通過熱釋電效應(yīng)測量光的熱量變化D.依賴壓電效應(yīng)感知光壓變化2.實(shí)驗(yàn)室常用的硅光電池型測光儀，其有效響應(yīng)光譜范圍約為（）A.200400nm（紫外區(qū)）B.4001100nm（可見光近紅外區(qū)）C.11002500nm（中紅外區(qū)）D.2500nm以上（遠(yuǎn)紅外區(qū)）3.測量溶液吸光度時(shí)，若比色皿外壁殘留指紋，會導(dǎo)致測量結(jié)果（）A.偏高（吸光度增大）B.偏低（吸光度減小）C.無影響（光路僅通過內(nèi)部溶液）D.隨機(jī)波動(dòng)（取決于指紋位置）4.校準(zhǔn)測光儀時(shí)，使用的標(biāo)準(zhǔn)光源通常選用（）A.氖燈（線光譜）B.汞燈（線光譜）C.鹵鎢燈（連續(xù)光譜，色溫2856K）D.鈉燈（單色光，589nm）5.為避免環(huán)境光干擾，測光儀測量時(shí)需關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)光燈。若環(huán)境光為500nm的綠光，最有效的屏蔽方法是（）A.在探測器前加裝紅外濾光片（截止400700nm）B.采用遮光罩完全封閉測量腔C.增大儀器積分時(shí)間至10sD.調(diào)整探測器增益至最高檔6.光電倍增管（PMT）型測光儀中，增益調(diào)節(jié)主要通過改變（）實(shí)現(xiàn)A.陰極材料B.打拿極電壓C.陽極負(fù)載電阻D.入射光波長7.測量某溶液吸光度時(shí)，若光源強(qiáng)度突然下降10%（未觸發(fā)自動(dòng)增益補(bǔ)償），則顯示的吸光度值會（）A.增加約10%（A=lg(I?/I)，I?減小導(dǎo)致A增大）B.減小約10%（I?減小導(dǎo)致I同步減小，A基本不變）C.無變化（吸光度僅與溶液特性有關(guān)）D.隨機(jī)波動(dòng)（取決于儀器噪聲）8.以下關(guān)于暗電流的描述，錯(cuò)誤的是（）A.暗電流是無入射光時(shí)探測器的輸出電流B.硅光電池的暗電流主要由PN結(jié)反向漏電流引起C.光電倍增管的暗電流與熱電子發(fā)射無關(guān)D.測量前需先測暗電流并扣除9.用朗伯比爾定律（A=εcl）定量分析時(shí)，若溶液濃度過高（>0.01mol/L），可能導(dǎo)致（）A.吸光度與濃度仍保持嚴(yán)格線性關(guān)系B.分子間相互作用增強(qiáng)，偏離線性C.光散射顯著，吸光度測量值偏低D.探測器飽和，無法讀取數(shù)據(jù)10.校準(zhǔn)測光儀的“調(diào)零”步驟，本質(zhì)是（）A.消除環(huán)境光的影響B(tài).使探測器輸出為0（無入射光時(shí)）C.校正光源強(qiáng)度波動(dòng)D.匹配不同比色皿的透射率差異二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯(cuò)選不得分）1.影響測光儀測量精度的主要因素包括（）A.光源穩(wěn)定性B.探測器線性響應(yīng)范圍C.比色皿光程一致性D.實(shí)驗(yàn)室溫度波動(dòng)2.以下屬于測光儀探測器類型的有（）A.電荷耦合器件（CCD）B.熱電偶C.光電二極管D.熱釋電探測器3.測量固體表面反射率時(shí)，正確的操作包括（）A.樣品表面需清潔無劃痕B.入射光與樣品表面夾角固定為45°C.先測量標(biāo)準(zhǔn)白板（反射率已知）的信號D.增大光源強(qiáng)度以提高信噪比4.若測光儀顯示“信號溢出”，可能的原因是（）A.入射光強(qiáng)超過探測器飽和閾值B.積分時(shí)間設(shè)置過長C.樣品吸光度極高（如A>3）D.探測器增益設(shè)置過低5.關(guān)于測光儀的維護(hù)，正確的做法是（）A.長期不用時(shí)，保持探測器處于通電狀態(tài)（防止受潮）B.定期用無水乙醇擦拭比色皿透光面C.避免強(qiáng)光直接照射未通電的探測器D.更換光源后需重新校準(zhǔn)整機(jī)三、填空題（每空2分，共20分）1.朗伯比爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為______，其中c的單位通常為______。2.光電倍增管的核心結(jié)構(gòu)包括光陰極、______和陽極，其增益可達(dá)______數(shù)量級。3.測光儀的“動(dòng)態(tài)范圍”指______與______的比值。4.測量液體樣品時(shí)，比色皿的光程通常為______cm（常見規(guī)格），使用前需用______潤洗3次以避免污染。5.校準(zhǔn)測光儀時(shí)，需先讓儀器預(yù)熱______分鐘（常見要求），確保各部件溫度穩(wěn)定；若使用標(biāo)準(zhǔn)中性濾光片（透射率T=10%），則理論吸光度應(yīng)為______。四、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述測光儀中“單色器”的作用及常見類型。2.說明暗電流對測量結(jié)果的影響，并列舉2種減小暗電流的方法。3.用朗伯比爾定律定量分析時(shí)，為何要求使用“單色光”？若入射光為較寬的光譜帶（如半高寬50nm），會對結(jié)果產(chǎn)生何種影響？4.某實(shí)驗(yàn)室使用測光儀測量同一溶液的吸光度，多次測量結(jié)果差異較大（RSD>5%），請分析可能的原因（至少4條）。五、實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析題（共23分）實(shí)驗(yàn)背景：某小組用紫外可見分光光度計(jì)（屬于測光儀的一種）測量不同濃度的亞甲基藍(lán)溶液吸光度，以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并測定未知樣品濃度。實(shí)驗(yàn)參數(shù)：光源為氘燈（紫外）+鹵鎢燈（可見），單色器為光柵（200800nm），探測器為硅光電池，比色皿光程1cm，測量波長664nm（亞甲基藍(lán)最大吸收波長）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：|濃度c（μmol/L）|0（空白）|1.0|2.0|3.0|4.0|未知樣品||||||||||吸光度A|0.002|0.098|0.201|0.299|0.405|0.253|問題：1.實(shí)驗(yàn)前需完成哪些關(guān)鍵校準(zhǔn)步驟？（4分）2.計(jì)算空白樣品的校正吸光度（扣除暗電流后），并說明為何空白樣品的吸光度不為0。（5分）3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液數(shù)據(jù)繪制校準(zhǔn)曲線（需列出計(jì)算過程），并求出其線性回歸方程（y=ax+b）。（7分）4.計(jì)算未知樣品的濃度（保留2位小數(shù)），并分析實(shí)驗(yàn)中可能的誤差來源（至少3條）。（7分）參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.A4.C5.B6.B7.A8.C9.B10.A二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.AC3.AC4.AB5.BCD三、填空題1.A=εcl；mol/L（或mol·L?1）2.打拿極（倍增極）；10?~10?3.最大可測光強(qiáng)；最小可測光強(qiáng)（或飽和信號；噪聲水平）4.1；待測溶液5.20~30；1.0（A=lgT=lg0.1=1.0）四、簡答題1.作用：將復(fù)合光分解為單色光，并選擇特定波長的光入射到樣品。常見類型：棱鏡（利用光的色散，色散率隨波長變化）；光柵（利用光的衍射和干涉，色散率均勻，分辨率高）；濾光片（吸收或反射特定波長，單色性較差，成本低）。2.影響：暗電流會疊加到測量信號中，導(dǎo)致實(shí)際信號被高估（如吸光度測量值偏大），尤其在弱光測量時(shí)誤差顯著。減小方法：降低探測器溫度（如制冷型光電二極管）；電路補(bǔ)償（測量暗電流后從總信號中扣除）；縮短積分時(shí)間（減少熱電子積累）。3.原因：朗伯比爾定律假設(shè)入射光為單色光，此時(shí)摩爾吸光系數(shù)ε為常數(shù)，A與c嚴(yán)格線性相關(guān)。寬光譜影響：若入射光包含多個(gè)波長，不同波長的ε不同，導(dǎo)致A與c的線性關(guān)系偏離（尤其當(dāng)樣品在該光譜帶內(nèi)有多個(gè)吸收峰時(shí)），測量結(jié)果誤差增大。4.可能原因：比色皿透光面污染（指紋、液體殘留）；光源不穩(wěn)定（電壓波動(dòng)導(dǎo)致光強(qiáng)變化）；樣品濃度不均勻（未充分搖勻）；環(huán)境光干擾（如實(shí)驗(yàn)室燈光未關(guān)閉）；探測器老化（響應(yīng)度下降，噪聲增大）；波長校準(zhǔn)偏差（實(shí)際測量波長偏離最大吸收峰）。五、實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析題1.關(guān)鍵校準(zhǔn)步驟：儀器預(yù)熱（2030分鐘，穩(wěn)定光源和電子元件）；波長校準(zhǔn)（用汞燈或鈥玻璃標(biāo)準(zhǔn)樣品驗(yàn)證664nm波長準(zhǔn)確性）；暗電流校正（關(guān)閉光源，測量暗電流并存儲扣除）；空白校正（用純?nèi)軇ㄈ缢┳鳛榭瞻?，調(diào)節(jié)儀器使A=0）。2.校正吸光度：空白樣品的原始吸光度為0.002，通常儀器已自動(dòng)扣除暗電流，因此校正后A≈0.002（若暗電流為0.001，則實(shí)際樣品信號為0.0020.001=0.001，但題目未提供暗電流具體值，默認(rèn)原始數(shù)據(jù)已扣除）?？瞻孜舛炔粸?的原因：溶劑中可能含微量雜質(zhì)、比色皿自身有透射率損失（非100%透光）、儀器噪聲（如電路干擾）。3.校準(zhǔn)曲線繪制：以濃度c為x軸，吸光度A為y軸，計(jì)算線性回歸方程：均值：x?=(1+2+3+4)/4=2.5μmol/L；?=(0.098+0.201+0.299+0.405)/4≈0.2508斜率a=Σ[(xix?)(yi?)]/Σ[(xix?)2]計(jì)算分子：(12.5)(0.0980.2508)+(22.5)(0.2010.2508)+(32.5)(0.2990.2508)+(42.5)(0.4050.2508)=(1.5)(0.1528)+(0.5)(0.0498)+(0.5)(0.0482)+(1.5)(0.1542)=0.2292+0.0249+0.0241+0.2313=0.5095分母：(12.5)2+(22.5)2+(32.5)2+(42.5)2=2.25+0.25+0.25+2.25=5故a=0.5095/5≈0.1019L·μmol?1·cm?1（因光程l=1cm，可簡化為0.1019L·μmol?1）截距b=?a·x?=0.25080.1019×2.5≈0.25080.2548≈0.004（接近0，符合空白校正）線性回歸方程：A=0.102c0.004（保留3位有效數(shù)字）4.未知樣品濃度計(jì)算：代入A=0.