2025-01-13 17:15:40

光固化涂料在光照射下发生的化学反应遵循以下光化学反应基本定律。

一、光化学反应第一定律（Crotthus-Draper格鲁苏斯-德雷珀定律）：

只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。

此定律虽然是定性的，但却是近代光化学的重要基础。该定律在1818年由Grotthus和Draper提出，故又称为Grotthus-Draper定律。此定律说明进行光化学反应时，必须使光源的波长与光反应物质的吸收波长相匹配，若用的光不被物质所吸收，是不会引起光化学反应的。

二、光化学反应第二定律（Stark-Einstein斯塔克-爱因斯坦定律）：

一个分子只吸收一个光子，或者说分子的激发和随后的光化学反应是吸收一个光子的结果。

此定律由斯塔克和爱因斯坦在1908年和1913年分别独立提出，也称光化学等价定律。

此定律意义为物质分子吸收光子是量子化的，只吸收一个光子而不吸收半个或1/3个光子的能量。该定律使激发态的研究简单化了，Stark-Einstein定律是光化学定量研究的基础。需注意此定律在一般情况下是正确的，但近年来发现某些物质在激光束强光照射下一个分子也可能吸收2个或2个以上光子的能量。

三、光吸收定律（Beer-Lambert比尔-朗伯特定律）：

朗伯特在1760年阐明了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关系；1852年比尔提出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系。两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律——比尔-朗伯特定律。

光作用于物体时一部分可透过，一部分被反射，一部分被吸收；只有被物质吸收的光可引起光化学反应。

光的吸收服从 Beer-Lambert 定律：I = I₀e^-kL或I = I₀10^-εL

式中，I₀为入射光强；I为透射光强；k为吸收系数；L为光程长度，ε为摩尔消光系数；k和ε可互相变换：k = 2.303ε。

如果通过的物质是溶液，上式可改为：I = I₀e^-kcL或I = I₀10^-εcL

式中，c为摩尔浓度，将上式取对数得：lgI₀/I = εcL = A

式中，A为吸光度，吸光度和消光系数及浓度成正比。该定律对单色光严格适用，是分光光度计的基础。

由此式可知，

1）被透明介质吸收的入射光的百分数，与入射光的强度无关，且同一介质每个相邻层所吸收光的百分数相同；

2）被介质吸收的辐射量与该介质中能够吸收该辐射的分子的数目成正比，即与有吸收作用的物质的浓度成正比；

3）透射光的强度I随光程长L（即光透过深度）呈指数下降，因此，光在吸光物质中的透过深度是有限的，这就是光固化涂料涂层厚度受限的主要原因。

量子产率通常用来表征光化学反应发生程度。量子产率亦称量子效率或量子产额，是光化学重要的基本量之一。一般情况下，光化学反应符合上述Stark-Einstein定律。但实际过程中发现，有些光化学反应在物质分子吸收一个光量子后，通过连锁反应，可形成比一个多的产物分子；另些情况下，吸收一个光量子后，形成比一个少的产物分子，即吸收几个光量子，才产生一个产物分子。那么，吸收了光子的分子并不一定进行预期的光化学反应，把参与了预期反应的分子数（即生成产物的分子数）和体系所吸收的光子数的比值定义为量子效率φ（或量子产率）。对于特定的波长而言，即：

量子产率φ=生成产物分子数/吸收光子数=生成产物的物质的量/吸收光子的物质的量

吸收的光量子数用光照度计或化学吸收剂测定，参与反应的分子数可用多种分析方法如仪器分析、化学分析测定。

量子产率是衡量光量子利用效率的重要参数，量子效率的测定对于对理解反应机制、优化条件及开发新材料和技术至关重要。光固化涂料的量子效率φ＞1，即表示光化学反应存在着链式反应如自由基光聚合、阳离子光聚合。

量子产率在多个领域有广泛应用，如LED制造、生物成像、太阳能转换、光固化材料研究、化学分析和环境监测。在LED制造中，高的荧光量子产率是确保转换效率和亮度的关键。在生物成像中，荧光量子产率可以提高成像的灵敏度和分辨率。

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