ランベルト＝ベールの法則とは？光の吸収と濃度の関係をわかりやすく解説

ランベルト＝ベールの法則とは

ランベルト＝ベールの法則とは、光が物質（溶液など）を通過するとき、吸光度（光の吸収の大きさ）が溶質の濃度と光路長（光が通る距離）のそれぞれに比例するという法則です。18世紀のスイスの物理学者ヨハン・ハインリヒ・ランベルトと、19世紀のドイツの物理学者アウグスト・ベールの業績を組み合わせたことから、この名で呼ばれています。

式の意味

この法則は次の式で表されます。

A ＝ ε × c × l

ここで A は吸光度（absorbance）、ε（イプシロン）はモル吸光係数（物質固有の定数）、c は溶質のモル濃度、l は光路長（セルの幅など）です。式が示すとおり、溶液の濃度が2倍になれば吸光度も2倍に、光路長が2倍になれば吸光度も2倍になります。吸光度 A は、入射光の強度 I₀ と透過光の強度 I の比の常用対数として定義され、A ＝ log₁₀（I₀ ／ I）と書くこともできます。

分析化学での利用

この法則は吸光光度法（分光光度法）の基礎として広く使われています。未知の溶液に一定波長の光を当て、透過した光の強度を測定するだけで、吸光度を計算できます。あらかじめ既知濃度の標準溶液で検量線（濃度と吸光度の関係グラフ）を作成しておけば、未知試料の吸光度から濃度を求めることが可能です。環境中の水質分析、医療現場での血液検査、食品中の添加物定量など、日常的な場面で幅広く応用されています。

注意点と成立条件

ランベルト＝ベールの法則はあくまで希薄溶液での近似的な関係であり、高濃度になると分子間相互作用が生じて比例関係が崩れる場合があります。また、溶液中で溶質の会合や解離が起きる場合、光源の波長が単色でなく幅を持つ場合なども誤差の原因となります。実際の測定では、法則が成立する濃度範囲（直線範囲）を事前に確認することが大切です。