2025-01-13 17:15:40

光固化涂料在光照射下發生的化學反應遵循以下光化學反應基本定律。

一、光化學反應第一定律（Crotthus-Draper格魯蘇斯-德雷珀定律）：

只有被分子吸收的光才能引起光化學反應。

此定律雖然是定性的，但卻是近代光化學的重要基礎。該定律在1818年由Grotthus和Draper提出，故又稱為Grotthus-Draper定律。此定律說明進行光化學反應時，必須使光源的波長與光反應物質的吸收波長相匹配，若用的光不被物質所吸收，是不會引起光化學反應的。

二、光化學反應第二定律（Stark-Einstein斯塔克-愛因斯坦定律）：

一個分子只吸收一個光子，或者說分子的激發和隨后的光化學反應是吸收一個光子的結果。

此定律由斯塔克和愛因斯坦在1908年和1913年分別獨立提出，也稱光化學等價定律。

此定律意義為物質分子吸收光子是量子化的，只吸收一個光子而不吸收半個或1/3個光子的能量。該定律使激發態的研究簡單化了，Stark-Einstein定律是光化學定量研究的基礎。需注意此定律在一般情況下是正確的，但近年來發現某些物質在激光束強光照射下一個分子也可能吸收2個或2個以上光子的能量。

三、光吸收定律（Beer-Lambert比爾-朗伯特定律）：

朗伯特在1760年闡明了物質對光的吸收程度和吸收介質厚度之間的關系；1852年比爾提出光的吸收程度和吸光物質濃度也具有類似關系。兩者結合起來就得到有關光吸收的基本定律——比爾-朗伯特定律。

光作用于物體時一部分可透過，一部分被反射，一部分被吸收；只有被物質吸收的光可引起光化學反應。

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

式中，I₀為入射光強；I為透射光強；k為吸收系數；L為光程長度，ε為摩爾消光系數；k和ε可互相變換：k = 2.303ε。

如果通過的物質是溶液，上式可改為：I = I₀e^-kcL或I = I₀10^-εcL

式中，c為摩爾濃度，將上式取對數得：lgI₀/I = εcL = A

式中，A為吸光度，吸光度和消光系數及濃度成正比。該定律對單色光嚴格適用，是分光光度計的基礎。

由此式可知，

1）被透明介質吸收的入射光的百分數，與入射光的強度無關，且同一介質每個相鄰層所吸收光的百分數相同；

2）被介質吸收的輻射量與該介質中能夠吸收該輻射的分子的數目成正比，即與有吸收作用的物質的濃度成正比；

3）透射光的強度I隨光程長L（即光透過深度）呈指數下降，因此，光在吸光物質中的透過深度是有限的，這就是光固化涂料涂層厚度受限的主要原因。

量子產率通常用來表征光化學反應發生程度。量子產率亦稱量子效率或量子產額，是光化學重要的基本量之一。一般情況下，光化學反應符合上述Stark-Einstein定律。但實際過程中發現，有些光化學反應在物質分子吸收一個光量子后，通過連鎖反應，可形成比一個多的產物分子；另些情況下，吸收一個光量子后，形成比一個少的產物分子，即吸收幾個光量子，才產生一個產物分子。那么，吸收了光子的分子并不一定進行預期的光化學反應，把參與了預期反應的分子數（即生成產物的分子數）和體系所吸收的光子數的比值定義為量子效率φ（或量子產率）。對于特定的波長而言，即：

量子產率φ=生成產物分子數/吸收光子數=生成產物的物質的量/吸收光子的物質的量

吸收的光量子數用光照度計或化學吸收劑測定，參與反應的分子數可用多種分析方法如儀器分析、化學分析測定。

量子產率是衡量光量子利用效率的重要參數，量子效率的測定對于對理解反應機制、優化條件及開發新材料和技術至關重要。光固化涂料的量子效率φ＞1，即表示光化學反應存在著鏈式反應如自由基光聚合、陽離子光聚合。

量子產率在多個領域有廣泛應用，如LED制造、生物成像、太陽能轉換、光固化材料研究、化學分析和環境監測。在LED制造中，高的熒光量子產率是確保轉換效率和亮度的關鍵。在生物成像中，熒光量子產率可以提高成像的靈敏度和分辨率。

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