Quang phổ là gì? Đặc điểm của quang phổ và các loại quang phổ được phân chia như thế nào? Bài viết tổng hợp toàn bộ những kiến thức cần biết về quang phổ.
Quang phổ là gì?
Quang phổ hay còn gọi là phân quang học. Quang phổ được hiểu đơn giản là một dải màu giống như sắc cầu vồng hứng được trên màn ảnh khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Quang phổ được các nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng khi chia ánh sáng thu được bằng lăng kính hoặc lưới nhiễu xạ thành các màu khác nhau của nó, hoặc bước sóng.
Các loại quang phổ và ứng dụng của chúng
Quang phổ liên tục
Khái niệm
– Là một dải sáng với màu thay đổi liên tục từ đỏ đến tím. Nói cách khác, nó là tập hợp các giá trị có thể đạt được đối với một số đại lượng vật lý kể đến như năng lượng hay bước sóng,… được mô tả tốt nhất là một khoảng những số thực hoàn toàn trái ngược với quang phổ rời rạc, một tập hợp gồm các giá trị có thể đạt được rời rạc theo nghĩa toán học, nơi mà một khoảng cách rõ ràng giữa các giá trị.
– Trong hệ lượng tử, quang phổ liên tục thường liên quan đến những hạt tự do như nguyên tử trong khí hay electron trong chùm electron hoặc là electron dải dẫn điện trong kim loại. Nói cách khác, vị trí và động lượng của hạt tự do có quang phổ liên tục nhưng sẽ chuyển sang rời rạc nếu chúng bị giới hạn trong một không gian bị hạn chế.
Nguồn phát
Các vật phát ra ánh sáng trắng hay những vật rắn, lỏng, khí có tỷ khối lớn bị nung nóng tại nhiệt độ cao
Đặc điểm
– Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng mà không chịu tác động trước thành phần cấu tạo của nguồn sáng. Nếu nhiệt độ nguồn sáng càng cao thì quang phổ các mở rộng về miền sáng các bước sóng ngắn và ngược lại
– Những chất khác nhau khi tại một nhiệt độ như nhau thì có quang phổ liên tục hoàn toàn giống nhau
Ứng dụng
Ứng dụng trong xác định nhiệt độ, áp suất của nguồn sáng, đặc biệt là nguồn sáng ở xa như mặt trời, các vì sao
Quang phổ vạch phát xạ
Khái niệm
Là hệ thống gồm các vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối.
Nguồn phát
Các khối khí, hơi tại áp suất thấp bị kích thích phát sáng bằng việc đốt nóng hay phóng tia lửa điện
Đặc điểm
– Mỗi nguyên tố hóa học sẽ có quang phổ vạch riêng, đặc trưng về số lượng, vị trí cùng màu sắc và độ sáng tỷ đối các vạch.
– Số lượng, vị trí, độ sáng tỉ đối của các vạch trong quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau là không giống nhau hay có thể hiểu màu sắc của các vạch là khác nhau.
Ứng dụng
Nhận biết được sự có mặt của những nguyên tố hóa học trong hỗn hợp chất khí nhờ vào vạch quang phổ đặc trưng.
Quang phổ vạch hấp thụ
Khái niệm
Là loại quang phổ liên tục khi bị thiếu những vạch màu do bị chất khí hay hơi kim loại hấp thụ
Nguồn phát
– Có thể thu được loại này bằng cách chiếu ánh sáng đèn dây tóc vào máy quang phổ. Sau đó đặt -một chất khí hoặc hơi kim loại vào giữa đèn và máy quang phổ để nó hấp thụ vạch màu tối, từ đó thu được quang phổ vạch hấp thụ.
– Điều kiện: nhiệt độ của hơi hay khí phải nhỏ hơn so với nhiệt độ nguồn phát ra ánh sáng trắng
Đặc điểm
– Vị trí vạch tối đúng với vạch màu trong quang phổ phát xạ của nguyên tố hóa học đó.
– Nếu chúng ta đặt trên đường đi của chùm ánh sáng trắng một chất rắn hoặc chất lỏng sẽ xuất hiện các đám vạch tối trên nền quang phổ liên tục của nguồn sáng trắng. Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là do nguyên tố của chất rắn, lỏng đã hấp thụ rất nhiều bức xạ đơn sắc kề nhau.
Ứng dụng
– Xác định được thành phần cấu tạo của mặt trời cùng các vì sao do quang phổ của mặt trời là quang phổ vạch hấp thụ
– Xác định sự có mặt của những nguyên tố hóa học trong hỗn hợp
– Ứng dụng của quang phổ vạch phát xạ và các loại quang phổ khác trong y học được sử dụng trong phép phân tích phổ nguyên tử. Một phát triển gần và ứng dụng của quang phổ trong y học đó là đo phổ phát xạ của nguyên tử. Ba nguyên tố được y học sử dụng để đo sự phát xạ của nguyên tử đó là Natri, Kali và Liti. Người ta cũng dùng Natri, Kali và Liti cùng với cặp điện cực nhằm xác định bức xạ mà nhiệt độ thường không thể xảy ra sự phát xạ. Sự phát xạ của nguyên tử là cơ sở quan trọng để phân tích những tế bào kích thước 1mg/l.
– Bằng các thiết bị phân tích, ta có thể xác định thành phần của một số nguyên tố có trong cơ thể như Lưu huỳnh, Sắt hay Photpho,… Sự phát triển của các thiết bị phân tích hiện đại hơn có thể cho biết các nguyên tố như Đồng, Kẽm, Nhôm hay Sắt trong máu. Điều này rất quan trọng trong việc theo dõi các đặc tính của hemoclialialyis hỗ trợ trong điều trị.
Bảng tổng quát phân biệt các loại quang phổ
Nhằm giúp các bạn nhớ nhanh, nhớ lâu và phân biệt được các loại quang phổ trong chương trình Vật lý 12, dưới đây là bảng tổng quát phân biệt:
Phương pháp phân tích quang phổ
Phép phân tích quang phổ là phép phân tích các thành phần cấu tạo nên chất dựa trên việc nghiên cứu quang phổ của chất đó. Một số phương pháp phân tích thường được sử dụng:
– Phân tích định tính: Phương pháp này giúp xác định những nguyên tố cấu tạo nên hợp chất hoặc mẫu vạch bằng cách sử dụng quang phổ vạch.
– Phân tích định lượng:
- Phương pháp này sử dụng quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ của mẫu nghiên cứu.
- Phương pháp này giúp xác định được nồng độ từng thành phần cấu tạo nên mẫu nghiên cứu nhờ sử dụng cường độ sáng của các vạch quang phổ. Người thực hiện thí nghiệm có thể phát hiện được nồng độ rất nhỏ của chất có trong mẫu vật (khoảng 0.002%)
Lợi ích của phép phân tích:
- Cho kết quả nhanh hơn, nhạy hơn, chính xác hơn phép phân tích hóa học
- Khả năng phân tích từ xa, cho biết thành phần hóa học, nhiệt độ
Dưới đây là bảng màu quang phổ của các kim loại phổ biến như Ca, Fe, Mg,…
Tổng kết
Hi vọng thông qua bài viết này của congthuctoanlyhoa.com, các bạn đã có thể hiểu được đặc điểm, phân loại, ứng dụng và các phương pháp phân loại quang phổ. Từ đó hoàn thành tốt các bài tập trên lớp cũng như có thêm kiến thức về thực tế đời sống.