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1. UV-Vis Spectroscopy 개요
1.1. UV-Vis Spectroscopy의 정의
UV-Vis Spectroscopy는 자외선 및 가시광선 영역의 전자기파를 이용하여 물질의 특성을 분석하는 방법이다. 이는 물질이 특정 파장의 빛을 흡수하는 정도를 측정하여 물질의 구조와 성분을 확인할 수 있게 해준다. 물질이 특정 파장의 빛을 흡수하게 되면 전자가 들뜨게 되며, 이때 나타나는 전자전이 스펙트럼을 관찰함으로써 물질을 분석할 수 있다. 이처럼 UV-Vis Spectroscopy는 물질의 구조와 조성을 확인할 수 있는 강력한 분석 기법으로, 화학, 생물학, 환경과학 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다.
1.2. 빛과 물질의 상호작용
빛과 물질의 상호작용은 복사에너지의 흡수 및 분자 전이 흡수를 통해 이루어진다. 바닥상태에 있는 원자나 분자는 종류에 따라 특정 파장의 가시광선 및 자외선을 흡수하면서 전자전이를 일으키게 되고, 이에 따라 고유의 흡수 스펙트럼이 발생한다.
이러한 빛과 물질의 상호작용은 자외선가시 분광학 원리에 기반한다. 바닥상태의 원자나 분자가 가시광선 및 자외선을 흡수하면 전자전이가 일어나는데, 원자나 분자의 종류에 따라 흡수되는 파장이 달라지므로 이를 측정하면 원자나 분자의 종류를 알 수 있다. 따라서 물질의 흡광도를 파장이나 진동수에 따라 측정하고 기록할 수 있다.
물질의 흡광도는 일정한 세기의 빛을 물질에 통과시킨 후 통과 전후의 빛의 세기를 비교하여 측정된다. 이는 Beer-Lambert Law에 의해 설명되는데, 이 법칙에 따르면 흡광도는 빛이 지나가는 시료의 농도와 빛이 통과하는 시료층의 두께에 비례한다. 즉, 초기 빛의 세기가 I0이고 농도가 c인 시료가 b 두께의 시료관을 지났을 때 나오는 빛의 세기 I와의 관계는 A = εbc = -log(I/I0) = -logT로 나타낼 수 있다. 여기서 A는 흡광도, ε은 몰흡광계수, b는 시료층의 두께, c는 시료의 몰농도, T는 투과도를 의미한다.
이와 같이 빛과 물질의 상호작용은 전자전이 및 흡수 현상을 통해 발생하며, 이는 자외선가시 분광학 원리와 Beer-Lambert Law로 설명될 수 있다. 이러한 상호작용에 대한 이해는 UV-Vis 분광법을 통한 물질 분석에 기반이 된다.
1.3. Lambert-Beer's Law
빛과 물질의 상호작용에 대한 Lambert-Beer's Law는 기체나 용액에서 빛의 흡수를 설명하는 법칙이다. 이에 따르면 입사된 빛의 세기와 투과된 빛의 세기 사이에는 다음과 같은 관계가 있...
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