全 文 ：植物生理学通讯 第 46卷 第 1期，2010年 1月 7 3
收稿 2009-09-23 修定 　2009-11-16
资助 云南师范大学综合性和设计性实验研究项目。
* 通讯作者(E-mail: zhongguang_li@163.com; Tel: 0871-
5 5 1 7 3 9 4 )。
植物生理学实验中朗伯 -比尔定律及其推导公式的探讨
李忠光 *
云南师范大学生命科学学院, 昆明 650092
在植物生理学实验教学中, 对植物某些生物分
子如蛋白质、核酸、糖类、光合色素, 以及酶活
性测定时, 常常用到分光光度计, 分光光度计定量
测定物质的原理是朗伯 -比尔定律(Lambert-Beer
law)。 朗伯-比尔定律包括朗伯定律和比尔定律两
部分内容, 朗伯定律是指有色溶液的光密度与有色
溶液的厚度(L)成正比, 其表达式为 A=KL; 而比尔
定律是指有色溶液的光密度与溶液的浓度(C)成正
比, 其表达式为 A=KC。朗伯定律和比尔定律合并
即得到朗伯 -比尔定律, 其表达式为 A=KLC, 式中
A表示光密度(optical density, OD), 或称吸光度
(absorption, A); L表示比色皿的光径, 即溶液的厚
度, 一般用 cm表示; C表示溶液的浓度, 其单位有
百分比浓度(V/W) (0.1%或 1 g·L-1)或摩尔浓度
(mol·L-1)两种表示方法; K表示吸收系数, 是一个特
征常数, 它有2种表示方法: 第一种表示方法是, 物
质的浓度用百分比浓度表示, 即 0.1% (1 g·L-1), 比
色皿的光径为 1 cm时, 所测得的溶液光密度称为
比吸收系数, 即K=A/LC, 故其单位是(g/L)-1·cm-1=
L·g-1·cm-1 (曾泳淮和林数昌 2004)。在测定中, 当
物质的分子量不确定或难以确定时, 一般用比吸收
系数, 如在淀粉含量测定中, 由于淀粉的分子量难
以确定, 故其吸收系数用比吸收系数, 浓度单位用
g·L-1表示。吸收系数的另一种表示方法是 ε, 即当
物质的浓度是mol·L-1, 比色皿的光径为 1 cm时, 所
测得的溶液光密度称为摩尔吸收系数, 即 ε=A/LC,
故其单位是(mol/L)-1·cm-1=L·mol-1·cm-1 (曾泳淮和林
数昌 2004), 摩尔吸收系数一般用于已知分子量的
生物分子如氨基酸、糖类等的定量测定。从上述
可以看出, 无论是用百分比浓度表示物质的浓度, 还
是用摩尔浓度表示物质的浓度, 从公式A=KLC=L·g-1·
cm-1×cm×g·L-1, 或 A=εLC=L·mol-1·cm-1×cm×mol·L-1
可知, 光密度(OD)或吸光度(A)都没有单位(曾泳淮
和林数昌 2004)。
由张志良先生和瞿伟菁(2003)主编的《植物
生理学实验指导》与其它多种有关植物生理学实
验指导书中差不多都存在有关朗伯-比尔定律及其
推导公式的问题(白宝璋和汤学军 1993; 郝建军等
2007; 李合生2000), 本文仅以张志良先生的书为例
进行探讨。在张志良先生等主编的《植物生理学
实验指导》第 3版(2003)和第 4版(2009)中 “叶绿
素 a、叶绿素 b含量测定 ”和 “丙二醛的测定 ”实
验中, 都涉及到朗伯 - 比尔定律公式及其推导公
式。在 “ 叶绿素 a、叶绿素 b含量测定 ”实验中,
由于叶绿素溶液是最大吸收峰不同的 2个组分(叶
绿素 a和叶绿素 b)的混合液, 书中得出它们的质量
浓度 r (第3版用C表示)与光密度(OD)之间有如下
关系: A1=ρaka1+ρbkb1, A1为在波长 λ1时, 混合液的
OD值; ρa、ρb分别为组分 a、b的质量浓度, 单
位是 g·L-1; ka1为组分 a的比吸收系数, 即组分 a的
质量浓度为 1 g·L-1时, 于波长 λ1时的OD值; kb1为
组分 b的比吸收系数, 即组分 b的质量浓度为1 g·L-1
时, 相当于波长 λ1时的OD值。在教学中我们发
现, 根据张志良先生等的实验指导书中朗伯 -比尔
定律的推导公式 A1=ρaka1+ρbkb1和比吸收系数的定
义, 学生会得出几种错误的结论: 第一种, 如果学生
忽略该教材中的比吸收系数的定义, 直接根据朗伯-
比尔定律得知K的单位是L·g-1·cm-1, 当学生把K代
入指导书中的公式 A1=ρaka1+ρbkb1, 即得 g·L-1×L·g-1·
cm-1+g·L-1×L·g-1· cm-1=cm-1, 得出光密度(OD)或吸
光度(A)的单位是 cm-1的错误结论。第二种, 由朗
伯 -比尔定律得知K=A/LC, 故其单位是 L·g-1·cm-1,
K是一个常数, 而指导书中对比吸收系数K的定义
是 “组分 a当质量浓度为 1 g·L-1时, 于波长 λ1时的
OD值 ”, 即得当 L=2 cm时, K=0.5 L·g-1·cm-1; 当L=1
cm时, K=L·g-1· cm-1; 当 L=0.5 cm时, K=2 L·g-1·cm-1。
学生错误的认为K不是一个常数, 它的值随着L的
变化而变化, 不变的只是它的单位。第 3种, 由于
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实验指导书中对比吸收系数K的定义是“组分a当
质量浓度为1 g·L-1时, 于波长λ1时的OD值 ”, 由于
定义中没有涉及到比色皿的光径(L), 学生错误地认
为OD值与比色皿的光径无关, 即A=KC, 从而得出
K的单位是L·g-1的错误结论。同理, 在 “丙二醛的
测定”实验中, 学生仍然会根据实验指导书中朗伯-
比尔定律的推导公式 A1=Caεa1+Cbεb1及对摩尔吸收
系数 ε的定义 “εa1、εb1分别为组分 a、b浓度为 1
mol·L-1时, 在波长 λ1处的OD值 ”得出上述几种错
误的结论。
所以, 建议实验指导书中在运用朗伯 -比尔定
律及其推导公式测定或计算物质的含量时, 一方面
在朗伯-比尔定律公式及推导公式中不能忽略比色
皿的光径(L), 即不能将 A=KLC或 A1=ka1Lρa+kb1Lρb
简写为 A=KC或 A1=ρaka1+ρbkb1, 如果要简写, 最好
应说明比色皿的光径或液层厚度为 1 cm时, 才有
A=KC或 A1=ρaka1+ρbkb1; 同时, 在定义比吸收系数
或摩尔吸收系数时, 也不能忽略比色皿的光径(L)是
1 cm, 即不能将 “当物质的浓度为1 g·L-1或1 mol·L-1,
比色皿的光径为 1 cm时, 所测得的溶液的光密度
称为该种物质的比吸收系数或摩尔吸收系数”定义
为 “当物质的浓度为 1 g·L-1或 1 mol·L-1时, 所测得
的溶液的光密度称为该种物质的比吸收系数或摩尔
吸收系数 ”。
参考文献
白宝璋, 汤学军(1993). 植物生理学——测试技术. 北京: 中国科
学技术出版社, 37~38
郝建军, 康宗利, 于洋(2007). 植物生理学实验技术. 北京: 化学
工业出版社, 68~70
李合生(2000). 植物生理生化实验原理和技术指导. 北京: 高等
教育出版社, 134~136
曾泳淮, 林数昌(2004). 分析化学(仪器分析部分). 第 2版. 北京:
高等教育出版社, 90~119
张志良, 瞿伟菁(2003). 植物生理学实验指导. 第 3版. 北京: 高
等教育出版社, 67~70
张志良, 瞿伟菁, 李小方(2009). 植物生理学实验指导. 第 4 版.
北京: 高等教育出版社, 58~60