Quang phổ vạch phát xạ là gì? Quang phổ vạch hấp thụ là gì?

1. Quang phổ vạch phát xạ là gì?

1.1. Quang phổ là gì?

– Quang phổ là một dải màu giống như cầu vồng hứng được trên màn hình khi có ánh sáng chiếu vào. Thuật ngữ phổ thường được dùng để chỉ phép đo cường độ bức xạ theo bước sóng và thường được dùng để mô tả các phương pháp quang phổ thực nghiệm.

– Vạch quang phổ là các vạch sáng hoặc tối trong quang phổ liên tục và đồng nhất được hình thành do sự phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng trong một dải tần hẹp so với các tần số lân cận. Trong một số trường hợp, các vạch quang phổ tách biệt và phân biệt rõ ràng, nhưng cũng có những trường hợp các vạch quang phổ chồng lên nhau và là kết quả của một quá trình chuyển đổi duy nhất nếu mật độ các trạng thái đủ cao.

– Thiết bị đo quang phổ được gọi là máy quang phổ, máy đo quang phổ hoặc máy phân tích quang phổ.

– Quang phổ của các nguyên tử và phân tử thường bao gồm một dãy các vạch quang phổ và mỗi vạch sẽ đại diện cho sự cộng hưởng giữa hai trạng thái nguyên tử khác nhau.

1.2. Quang phổ vạch phát xạ là gì?

Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống các vạch màu riêng biệt trên một nền tối.

Nguồn phát: Các khối khí, hơi ở áp suất được kích thích bằng cách nung nóng hoặc phóng điện tia lửa điện.

Đặc điểm: Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ riêng về số lượng, vị trí, màu sắc và tỷ lệ độ sáng của các vạch. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau có số lượng vạch, vị trí các vạch, độ sáng của các vạch rất khác nhau, hay nói cách khác, màu sắc của các vạch cũng khác nhau.

Ứng dụng: Thông qua vạch quang phổ đặc trưng của nguyên tố để nhận biết sự tồn tại của các nguyên tố hóa học trong các khí.

2. Quang phổ vạch hấp thụ là gì?

Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ liên tục thiếu các vạch màu được hấp thụ bởi khí hoặc hơi kim loại.

Nguồn phát

Chiếu ánh sáng từ dây tóc vào máy quang phổ, chúng ta thu được quang phổ liên tục. Sau đó đặt giữa đèn và máy quang phổ một chất khí hoặc hơi kim loại để hấp thụ vạch tối, ta sẽ thu được phổ hấp thụ. Điều kiện để có phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của hơi, khí phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng trắng.

Đặc điểm

Các vạch tối được đặt chính xác ở vị trí của các vạch màu trong phổ phát xạ của nguyên tố hóa học đó. Nếu đặt một chất rắn hoặc bạch kim vào đường đi của các cụm ánh sáng trắng thì trên nền trắng liên tục chung của các nguồn sáng trắng, bạn sẽ thấy xuất hiện các cụm vạch tối. Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là do các nguyên tố của chất rắn và chất khử hấp thụ lẫn nhau rất nhiều bức xạ đơn sắc.

Ứng dụng

– Xác định các thành phần cấu hình của mặt trời và các ngôi sao. Quang phổ của mặt trời là quang phổ hấp thụ.

– Nhận biết được các thành phần hóa học có mặt ở mức độ hợp lý.

3. Các phép phân tích quang phổ và lợi ích của phép phân tích quang phổ:

Phân tích quang phổ cho phép phân tích thành phần cấu hình của các chất trên cơ sở nghiên cứu phổ của chất đó.

Các phép phân tích quang phổ được sử dụng hiện nay:

Phân tích quang phổ là phương pháp được sử dụng phổ biến để phân tích khoáng chất, giúp xác định thành phần hóa học của vật thể bằng cách xem xét màu nào đậm nhất trong vạch quang phổ. Phân tích quang phổ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tinh chế khoáng đơn lẻ có lợi hơn.

Một số phương pháp phân tích phổ biến thường được sử dụng hiện nay:

– Phương pháp phân tích định tính: Phương pháp phân tích này sẽ sử dụng quang phổ vạch để xác định các thành phần cấu hình tạo nên hợp chất có hai vạch.

– Phương pháp phân tích định lượng:

+ Phương pháp phân tích này xác định nhiệt độ của mẫu nghiên cứu bằng phương pháp quang phổ liên tục.

+ Phân tích định lượng giúp xác định nhiệt độ của từng thành phần cấu hình nên mẫu cần được nghiên cứu sử dụng cường độ ánh sáng của vạch quang phổ. Người thí nghiệm có thể phát hiện nồng độ rất nhỏ (khoảng 0,002%) của chất này trong mẫu.

Một số kỹ thuật phân tích quang phổ phổ biến hiện nay:

+ Quang phổ huỳnh quang XRF

+ Quang phổ tử ngoại – khả kiến UV-VIS

+ Quang phổ phát xạ hồ quang OES

+ Quang phổ phát xạ nguyên tử ICP-OES

+ Quang phổ hồng ngoại

+ Quang phổ RAMAN

Lợi ích của các phép phân tích quang phổ

– Cung cấp kết quả phân tích hóa học nhanh và chính xác hơn.

– Khả năng phân tích từ xa vẫn cung cấp thông tin về thành phần hóa học và nhiệt độ.

4. Nguyên lý hoạt động của quang phổ:

Một phân tích chung về ánh sáng theo bước sóng thành phần của nó.

Đầu tiên, ánh sáng truyền từ kính thiên văn qua một khuyết tật nhỏ trong máy quang phổ tới một tấm gương tập hợp tất cả các tia sáng lại với nhau. Sau đó chúng được đặt vào một tấm kính gọi là máy đo nhiễu xạ.

Khi ánh sáng đi qua hoặc bật ra khỏi mạng này, nhiều bước sóng thành phần của nó sẽ thay đổi tốc độ và hướng tùy theo màu quang phổ của chúng.

Lưới bậc thang của ánh sáng đỏ khác với ánh sáng cam, ánh sáng vàng, v.v., trải dài nhiều bước sóng vào quang phổ cầu vồng. Xoay bức xạ điều khiển để các bước sóng ánh sáng chiếu tới một gương khác. Nên tránh tập trung các bước sóng này vào máy dò sóng quang, coi giới hạn này như một thiết bị tích lũy.

Trong các phòng thí nghiệm hoặc trung tâm nghiên cứu nhỏ, các nhà khoa học thường sử dụng máy quang phổ UV-vis để đo chỉ số quang phổ này.

5. Máy quang phổ là gì?

– Máy quang phổ là thiết bị phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành các thành phần đơn sắc khác nhau. Từ đó, các nhà nghiên cứu có thể định lượng và nhận dạng các thành phần trong một nguồn sáng.

– Máy quang phổ được sử dụng phổ biến hiện nay là máy huỳnh quang tia X. Ngoài ra còn có máy đo sáng quang phổ, máy quang phổ UV – VIS và nhiều loại máy khác…

– Máy quang phổ tia huỳnh quang X giúp phân tích các thành phần nguyên tố có trong vật liệu, tách các chất độc hại và không độc hại, v.v. và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất, nghiên cứu sinh học, v.v.

Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ

Máy quang phổ hoạt động theo nguyên lý của hiện tượng tán sắc ánh sáng và bộ phận chính thực hiện nhiệm vụ này là lăng kính. Hiện tượng tán sắc xảy ra do chiết xuất từ ​​môi trường trong suốt đối với các loại ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ khác nhau và nó phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.

6. Bài tập vận dụng và lời giải về quang phổ:

Câu 1. Hiện nay, bức xạ được sử dụng để kiểm tra hành lí của hành khách đi máy bay là gì?

A. tia hồng ngoại.    B. tia tử ngoại.

C. tia gamma.    D. tia Rơn-ghen.

Lời giải:

Tia Rơn-ghen (tia X) có khả năng đâm xuyên nên được sử dụng để kiểm tra hành lí (để trong túi xách, trong vali, …) của hành khách đi máy bay

Đáp án: D

Câu 2. Khi nói về tia hồng ngoại và tia tử ngoại, phát biểu nào sau đây là đáp án đúng?

A. Bước sóng của tia hồng ngoại lớn hơn bước sóng của tia tử ngoại.

  B. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều gây ra hiện tượng quang điện đối với mọi kim loại.

C. Một vật bị nung nóng phát ra tia tử ngoại, khi đó vật không phát ra tia hồng ngoại.

D. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều làm ion hóa mạnh các chất khí.

Lời giải:

Thang sóng điện từ sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần: Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy (đỏ, cam, vàng, lục, lam, tăng, tím), tia cực tím, tia X, tia gamma.

Đáp án: A