Quang phổ là một trong những hiện tượng tự nhiên mà chúng ta thường hay bắt gặp trong cuộc sống hàng ngày. Để tìm hiểu kỹ hơn về hiện tượng quang phổ là gì, các loại quang phổ phổ biến hiện nay gồm những gì, mời bạn đọc cùng chúng tôi tham khảo ngay bài viết sau đây!
Quang phổ là gì? Ứng dụng của quang phổ
Định nghĩa về quang phổ
Quang phổ là dải màu tương tự như sắc cầu vồng khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng. Thuật ngữ quang phổ thường được dùng để chỉ việc đo cường độ bức xạ như là một hàm của bước sóng, thường được sử dụng để nhằm mô tả các phương pháp phổ thực nghiệm.
Vạch quang phổ là những vạch sáng hoặc tối trong một quang phổ liên tục, đồng dạng, hình thành bởi sự phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng trong dải tần hẹp so với tần số lân cận.
Một số trường hợp các vạch quang phổ được phân tách, phân biệt tốt, bên cạnh đó cũng có các trường hợp các vạch quang phổ bị trùng nhau, chúng là kết quả của sự chuyển tiếp nếu mật độ của các trạng thái năng lượng đã đủ cao.
Thiết bị dùng để đo quang phổ được gọi là máy quang phổ. Quang phổ của các nguyên tử và phân tử thường bao gồm một loạt vạch quang phổ, mỗi vạch chính là đại diện cho sự cộng hưởng giữa hai trạng thái lượng tử khác nhau.
Ứng dụng của quang phổ
Quang phổ được ứng dụng trong hóa lý và phân tích nhằm phát hiện, xác định hay định lượng các thành phần phân tử, cấu trúc của mẫu. Mỗi loại phân tử và nguyên tử được phản xạ, hấp thụ hay phát ra bức xạ điện từ theo những đặc trưng riêng của nó.
Một số ứng dụng về quang phổ mà ta có thể kể đến như:
- Giúp thực hiện xác định được cấu trúc nguyên tử của một mẫu
- Giám sát hàm lượng oxy hòa tan trong nước ngọt, hay trong các hệ sinh thái biển
- Nghiên cứu vạch phát xạ của thiên hà
- Thám hiểm không gian
- Phân tích các khí hô hấp ở trong bệnh viện,…
Nguyên tắc của quang phổ
Quang phổ là đại diện cho một cách tiếp cận bởi phương pháp luận chung. Các phương pháp có thể khác nhau tùy vào đối tượng được phân tích. Ví dụ như phổ nguyên tử, phân tử hay vùng phổ điện từ cũng như các loại tương tác bức xạ-vật chất được giám sát.
Nguyên tắc cơ bản là chiếu một chùm bức xạ điện từ lên một mẫu để quan sát cách nó phản ứng với kích thích đó. Các phản ứng sẽ được ghi lại ở dưới dạng một hàm của bước sóng bức xạ. Mỗi biểu đồ của các phản ứng này sẽ biểu thị cho một phổ. Bất kỳ năng lượng nào của ánh sáng, từ các sóng vô tuyến năng lượng thấp cho tới các tia gamma năng lượng cao đều tạo ra quang phổ.
Mục tiêu chung là nhằm để hiểu được cách ánh sáng tương tác chính xác với vật chất, cũng như cách các thông tin đó dùng để định lượng một số mẫu nhất định. Quang phổ còn có thể sử dụng để hiểu các hệ thống khác nhau và góp phần giúp giải quyết các vấn đề hóa học phức tạp khác.
Xem thêm: Giao thoa ánh sáng đơn sắc là gì? Thí nghiệm, bài tập
Các loại quang phổ
Các loại quang phổ lý 12 mà chúng ta được học gồm có những loại sau đây:
Quang phổ liên tục
Quang phổ liên tục là gì? Quang phổ liên tục là một dải sáng với những màu sắc được thay đổi liên tục từ đỏ cho đến tím. Đây là một tập hợp các giá trị có thể đạt được đối với một số đại lượng vật lý như năng lượng, bước sóng,…
Thông thường, quang phổ liên tục có thể chỉ là một mô hình thuận tiện đối với một quang phổ rời rạc, các giá trị của nó quá gần để phân biệt, ví dụ như trong các phonon của một tinh thể.
Trong hệ lượng tử, quang phổ liên tục có liên quan đến các hạt tự do như các nguyên tử trong khí, electron ở chùm electron hay các electron dải dẫn điện trong kim loại.
Nguồn phát của quang phổ liên tục: Các vật phát ra ánh sáng trắng hay những vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn bị nung nóng ở nhiệt độ cao.
Các đặc điểm cơ bản của quang phổ liên tục là:
- Không chịu tác động của thành phần tạo nên nguồn sáng.
- Quang phổ liên tục sẽ được phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng. Nguồn sáng có nhiệt càng cao quang phổ sẽ càng mở rộng về miền sáng có bước sóng ngắn và ngược lại.
- Các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ thì sẽ có quang phổ liên tục giống nhau.
Quang phổ liên tục được ứng dụng trong việc xác định nhiệt độ, áp suất của nguồn sáng, đặc biệt là các nguồn sáng ở xa như mặt trời, vì sao,…
Quang phổ vạch phát xạ là gì?
Quang phổ phát xạ là gì? Đây là hệ thống các vạch màu riêng rẽ được nằm trên một nền tối. Nguồn phát là những khối khí, hơi ở áp suất thấp bị kích thích bằng cách đốt nóng hay phóng tia lửa điện.
Quang phổ vạch phát xạ sở hữu những đặc điểm cơ bản sau:
- Mỗi nguyên tố hóa học đều có quang phổ vạch được đặc trưng về số lượng, vị trí, màu sắc, cũng như độ sáng tỉ đối của các vạch.
- Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì số lượng các vạch, vị trí, độ sáng tỉ đối của các vạch cũng sẽ khác nhau.
Thông qua vạch quang phổ đặc trưng của nguyên tố giúp nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học ở trong hỗn hợp chất khí.
Quang phổ vạch hấp thụ
Quang phổ vạch hấp thụ là gì? Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ liên tục bị thiếu những vạch màu do bị chất khí hay hơi kim loại hấp thụ.
Khi chiếu ánh sáng của đèn dây tóc vào máy quang phổ sẽ giúp ta thu được quang phổ liên tục. Khi ta đặt vào giữa đèn và máy quang phổ chất khí hay hơi kim loại thì chúng hấp thụ vạch màu tối, qua đó giúp ta thu được quang phổ vạch hấp thụ. Điều kiện để xảy ra quang phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của hơi hay khí cần phải được nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát ra ánh sáng trắng.
Đặc điểm của dạng quang phổ vạch hấp thụ:
- Những vạch tối nằm tại đúng vị trí các vạch màu trong quang phổ phát xạ của nguyên tố hóa học đó.
- Nếu như đặt trên đường đi của chùm ánh sáng trắng một chất rắn hoặc lỏng, thì trên nền quang phổ liên tục của nguồn sáng trắng bạn sẽ thấy sự xuất hiện của các đám vạch tối. Nguyên nhân là vì các nguyên tố của chất rắn và chất lỏng hấp thụ nhiều bức xạ đơn sắc kề nhau.
Quang phổ vạch hấp thụ được ứng dụng để xác định thành phần cấu tạo của mặt trời, các vì sao, bởi quang phổ của mặt trời chính là quang phổ vạch hấp thụ. Ngoài ra, chúng còn có tác dụng giúp xác định sự có mặt của các nguyên tố hóa học có trong một hỗn hợp.
Xem thêm: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật và công thức
Phương pháp thường dùng để phân tích quang phổ
Phép phân tích quang phổ là phép phân tích những thành phần cấu tạo nên chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của chất đó. Hiện có 2 phép phân tích quang phổ được ứng dụng phổ biến chính là phép phân tích định tính và định lượng.
Trong vật lý, quang phổ sẽ được phân tích bởi những kỹ thuật như:
- Quang phổ huỳnh quang XRF
- Quang phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến (UV/VIS)
- Quang phổ phát xạ hồ quang OES hoặc nguyên tử ICP-OES
- Quang phổ hồng ngoại
- Quang phổ RAMAN
Với những nội dung mà chúng tôi tới trên đây đã giúp bạn đọc có thể trả lời được cho câu hỏi quang phổ là gì, cũng như đặc điểm cơ bản của các loại quang phổ hiện nay. Đừng quên theo dõi thapgiainhietliangchi.com để liên tục cập nhật cho mình những thông tin hữu ích nhất nhé!
