比爾定律，也稱為朗伯-比爾定律（Lambert-BeerLaw），是描述物質(zhì)對(duì)某一波長光吸收的強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)的濃度及其液層厚度間關(guān)系的基本定律。以下是對(duì)比爾定律的詳細(xì)解釋：

 

一、定義與表述

 

當(dāng)一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)，其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度b成正比。這一定律可以表述為：在光程上每等厚層介質(zhì)吸收相同比例值的光；光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目。

 

二、數(shù)學(xué)表達(dá)式

 

比爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為A=lg(I0/I1)=abc，其中：

 

A代表吸光度，是表征物質(zhì)對(duì)光的吸收程度的物理量。

 

I0為入射光的強(qiáng)度。

 

I1為透過溶液后的光強(qiáng)度。

 

a為吸光系數(shù)（也稱摩爾吸光系數(shù)或消光系數(shù)），表征物質(zhì)對(duì)光的吸收能力，與吸收物質(zhì)的性質(zhì)及入射光的波長有關(guān)。

 

b為液層厚度（也稱光程），單位為厘米（cm）。在某些情況下，b也常用L替換，含義一致。

 

c為溶液的濃度，單位為摩爾每升（mol/L）。

 

另外，比爾定律還有另一種數(shù)學(xué)表達(dá)形式A=log(Io/I)=εCl，其中ε為光被吸收的比例系數(shù)，當(dāng)濃度采用摩爾濃度時(shí)，ε即為摩爾吸收系數(shù)。

 

三、物理意義與適用范圍

 

物理意義：比爾定律揭示了物質(zhì)對(duì)特定波長光的吸收強(qiáng)度與其濃度及液層厚度之間的定量關(guān)系。這一關(guān)系為光學(xué)分析中物質(zhì)的定量測定提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

 

適用范圍：比爾定律適用于所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)，包括氣體、固體、液體、分子、原子和離子。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，比爾定律的成立條件需要待測物為均一的稀溶液、氣體等，無溶質(zhì)、溶劑及懸濁物引起的散射；入射光為單色平行光。當(dāng)測定條件不完全符合這些前提條件時(shí)，如使用非單色光、入射光非平行、溶液介質(zhì)不均勻、溶液濃度過高導(dǎo)致吸光質(zhì)點(diǎn)相互作用等，可能會(huì)導(dǎo)致比爾定律的偏離。