1 背景
很多化合物有顏色，例如，醌是黃色的、葉綠素是綠色的、醛和酮的2，4-二硝基苯衍生物的顏色取決於雙鍵共軛（從亮黃色到深紅色）、阿司匹林是無色的。人眼起著光譜儀的作用，可以辨別從固體表面反射或穿過液體的光。儘管我們看到日光（或白光）的顏色均勻，但實際上它是由紫外線（UV）、可見光（Vis）和紅外線（IR）部分中的寬範圍輻射波長組成的。
如下圖所示，稜鏡根據波長將光彎曲至不同程度，可將陽光分離成可見光的組成顏色。
波長是光波相鄰峰（或谷）之間的距離，可以以米，釐米或納米（10 -9米）表示。頻率是每單位時間經過固定波的周期數，通常以每秒周期或赫茲（Hz）的形式表示。可見波長約400-800 nm範圍內。最長的可見波長是紅色，最短的是紫色。
當白光穿過有色物質或被有色物質反射時，混合波長特徵部分被吸收，其餘的光將呈現與吸收波長互補的顏色。下圖色輪展示了這種關係，互補色在直徑上彼此相反。因此，吸收420-430 nm的光會使物質變黃，而吸收500-520 nm的光會使物質變紅。綠色物質可以吸收接近400 nm以及接近800 nm的光。
在古代，有色顏料用於裝飾，異常珍貴。其中許多是無機礦物，但也存在有機染料。下圖顯示的有色化合物的一個共同特徵是共軛π電子系統。
2 電磁頻譜
可見光譜僅佔總電磁光譜（包括從很短的波長（包括伽馬射線和X射線）到很長的波長（包括微波和廣播無線電波））的小部分，人眼無法看到大部分輻射，但它們可以通過專用的傳感儀器檢測。下圖顯示了光譜的重要區域，波長和頻率之間是反比關係。
3 紫外-可見吸收光譜
為什麼有些化合物是有色的，而另一些化合物卻沒有？共軛與顏色有什麼關係？我們必須對光譜中可見光部分和附近的不同波長處的光吸收進行精確測量。商業光譜儀可對光譜中近紫外和可見部分光吸收進行精確測量。
可見光區域的光子能量為36-72 kcal/mol，近紫外線區域（至200 nm）的能量範圍擴展至143 kcal/mole。波長小於200 nm的紫外線輻射難以處理，因此很少用作結構分析的常規工具。
當一束光照射物質時，上述能量會激發分子電子至更高能量的軌道。下圖顯示了有機分子中發生的各種電子激發的示意圖，其包含六個躍遷。通常，只有三個最低能量躍遷（最左側）是通過200至800 nm光的能量實現的，也就是說，能夠吸收200-800 nm區域光的分子應具有π電子系統和具有未成對電子對的雜原子。這種吸光基團稱為生色團。
當樣品分子暴露於具有與分子內可能的電子躍遷相匹配能量的光時，電子受光子激發從最高的佔據分子軌道（HOMO）躍遷到最低的未佔據分子軌道（LUMO），一些光能將被吸收，所產生的物質稱為激發態物質。光譜儀記錄吸收波長以及每個波長的吸收程度，所得光譜用吸光度（A）與波長的關係圖表示。吸光度通常在0（無吸收）到2（99％吸收）的範圍內。
由於樣品的吸光度與吸收光的分子數量成正比（例如，樣品管中的摩爾濃度），因此，如果光譜不同，則必須對此和其他操作因素進行校正，化合物的吸光度值應以有意義的方式進行比較。校正後的吸收值稱為「摩爾吸收率」，在比較不同化合物的光譜並確定光吸收強度時特別有用。摩爾吸收率（ε）定義為：ε= A / cl；其中=c =以摩爾/升為單位的樣品濃度，l =以cm為單位的通過樣品的光路長度。
強吸收發色團的摩爾吸收率可能很大（大於 10,000），如果吸收很弱，摩爾吸收率則很小（10至100）。ε的大小既反映了生色團的大小，也反映了給定波長的光撞擊生色團時被吸收的可能性。
4 共軛的重要性
共軛通常將吸收最大值移動到更長的波長，因此，共軛成為該技術確定的主要結構特徵。下圖光譜說明雙鍵和三鍵的共軛將最大吸收移至更長的波長。從右圖中的多烯光譜可以清楚地看出，每多一個共軛π電子系統，最大吸收峰移動約30 nm。此外，每個新的共軛雙鍵的摩爾吸收率（ε）翻倍。最大吸收峰移動向短波波長移動稱為藍移，向長波波長方向移動稱為紅移。
對於給定的生色團，幾個吸收峰或肩峰的出現通常取決於溶劑。這種精細的結構不僅反映了此類系統的不同構象，而且還反映了每種電子狀態不同能級之間的電子躍遷。
要了解為什麼共軛會導致發色團的吸收最大值出現紅移，需查看π軌道的相對能級。當兩個雙鍵共軛時，四個π原子軌道結合在一起，生成四個π分子軌道（兩個為鍵合，兩個為反鍵）。而三個雙鍵產生六個π分子軌道。π-π*激發發生在最高能量的π軌道（HOMO）與最低能量反鍵的π軌道（LUMO）之間。
下圖說明這種情況，HOMO為藍色，LUMO為紅色。共軛的增加使HOMO和LUMO軌道更加靠近。因此，實現電子激發所需的能量（ΔE）較小，並且波長相應增加。
如下圖所示，苯在180 nm附近表現出很強的光吸收（ε> 65,000），在200 nm處表現出較弱的吸收（ε= 8,000），並且在254 nm處表現出一組弱得多的能帶（ε= 240）。由於大多數分光光度計的200 nm截止特性，只能完全顯示最後一組吸收值。萘，蒽和並四苯的共軛會導致這些吸收譜帶的紅移，所有吸收的偏移量都不相同。從其光譜可以預期，萘和蒽是無色的，而並四苯是橙色的。
5 UV-Vis光譜儀
下圖是典型光譜儀的組件圖。光束通過稜鏡或衍射光柵分成其組成波長，每個單色（單波長）光束又被半鏡器件分成兩個相等強度的光束。一束光束（樣品光束）穿過一個裝有樣品溶液的比色皿中，另一個光束（參考光束）穿過僅包含溶劑的比色皿。電子探測器測量光束強度並進行比較。參考光束強度為I0。樣品光束的強度為I。
如果樣品化合物不吸收光，則I = I0。但是，如果樣品化合物吸收光，則I<< span=""> I0，如下圖所示，吸收可以表示為透射率（T = I/I0）或吸收率（A = log I0 /I）。如果未發生吸收，則T = 1.0且A=0。通常，A=0~2，T=100％~1％.
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