Quang phổ có lẽ là cụm từ không còn quá xa lạ với khá nhiều người. Đây là một phương pháp phân tích được sử dụng nhiều trong nghiên cứu và ứng dụng thực tế. Hiện tượng cầu vồng 7 màu sau mưa chính là hiện tượng quang phổ mà chúng ta dễ bắt gặp. Vậy quang phổ là gì? Nó có đặc điểm gì và được ứng dụng ra sao? Cùng Hapoin đi tìm câu trả lời trong bài viết dưới đây.
Quang phổ là gì?
Quang phổ còn được gọi là phân quang học. Có hiểu hiểu đơn giản, quang phổ là một dải màu giống như màu sắc của cầu vồng hứng được trên màn ảnh khi có xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Quang phổ thường được sử dụng để đo lường cường độ bức xạ như là một hàm của bước sóng. Thường nó sẽ được sử dụng để mô tả các phương pháp phổ thực nghiệm.
7 màu quang phổ – Tìm hiểu về quang phổ (Ảnh: Internet)
Các phương pháp phân tích quang phổ
Dưới đây là những kỹ thuật phân tích quang phổ phổ biến phải kể đến như:
- Quang phổ huỳnh quang XRF
- Quang phổ phát xạ hồ quang OES
- Quang phổ tử ngoại – khả kiến UV – VIS
- Quang phổ hồng ngoại
- Quang phổ RAMAN
- Quang phổ phát xạ nguyên tử ICP – OES
Phân loại quang phổ và đặc điểm của chúng
Để tìm hiểu rõ hơn quang phổ là gì, cùng tìm hiểu 3 loại quang phổ phổ biến và những đặc trưng của từng loại.
Quang phổ liên tục
Quang phổ liên tục là dải ánh sáng không có vạch quang phổ mà dải màu có sự biến thiên liên tục từ màu đỏ đến tím. Loại quang phổ này thu được từ việc chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính. Ví dụ như ánh sáng mặt trời, ánh sáng của dây tóc bóng đèn,…
Nguồn phát ra quang phổ liên tục
- Chất lỏng như kim loại nóng chảy
- Vật rắn như dây tóc bóng đèn
- Chất khí áp suất thấp như mặt trời
Điều kiện là tất cả phải được đốt, nung nóng hoặc dùng tia lửa điện kích thích dẫn đến phát sáng.
Nguyên lý hoạt động của quang phổ liên tục chính là đo nhiệt độ của các vật thông qua sự phân bố cường độ ánh sáng theo bước sóng.
Đặc điểm của quang phổ liên tục
- Quang phổ liên tục của những chất khác nhau ở cùng nhiệt độ thì sẽ cho kết quả như nhau.
- Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào cấu tạo của vật chất mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ vật phát sáng.
- Vật phát sáng có nhiệt độ càng cao, quang phổ liên tục sẽ càng mở rộng về phía miền sáng màu đỏ và mờ dần về phía tím.
- Quang phổ liên tục được ứng dụng để đo nhiệt độ của vật rắn ở rất xa như hành tinh khác, thiên thể mà con người muốn nghiên cứu, vật có nhiệt độ rất cao mà con người không thể trực tiếp thực hiện, ví dụ như lò luyện kim.
Quang phổ liên tục là gì và nguyên lý hoạt động (Ảnh: Internet)
Quang phổ hấp thụ
Đây là loại quang phổ đặc biệt nhất khi tìm hiểu về quang phổ là gì. Nó thu được trên nền của quang phổ liên tục, cách thể hiện là các vạch phổ màu tối. Quang phổ hấp thụ có dạng các vạch tối trên nền của quang phổ liên tục.
Nguyên lý hoạt động của quang phổ hấp thụ:
Đầu tiên, để các vật phát ra ánh sáng từ một nguồn nóng để tạo thành các bước hoặc dải sóng, chính xác hơn là tạo ra một phổ liên tục. Sau đó sẽ cho đi qua một khí lạnh, kết quả thu được một dải màu biến thiên cùng với những vạch tối chen vào.
Khi phân tích các vị trí vạch tối, các nhà khoa học có thể phát hiện ra những nguyên tố hóa học.
Nguồn phát ra quang phổ hấp thụ
- Nhiệt độ hơi hay khí phải nhỏ hơn nhiệt độ nguồn sáng trắng.
- Chiếu sáng ánh sáng trắng qua hơi hoặc chất khí nung nóng.
Đặc điểm của quang phổ hấp thụ
- Quang phổ mà chứa các vạch quang phổ là quang phổ vạch.
- Ở nhiệt độ nhất định, đám khí hoặc hơi có khả năng phát xạ ra những loại ánh sáng đơn sắc nào thì nó sẽ có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó.
- Những chất khác nhau sẽ có bước sóng và số vạch khác nhau. Vì thế mà mỗi nguyên tố hóa học sẽ có quang phổ vạch hấp thu riêng chính là điểm đặc trưng cho nguyên tố đó.
- Phổ hấp thụ của vật liệu sẽ cho thấy phần bức xạ điện từ tới được vật liệu hấp thụ thông qua một dải tần số. Phổ hấp thụ sẽ có cơ chế ngược lại với phổ phát xạ.
- Khi quang phổ hấp thụ của đám khi hay hơi, nếu nguồn sáng trắng bị tắt thì nền quang phổ liên tục sẽ biến mất. Khi ấy những vạch đen của quang phổ vạch hấp thụ sẽ thành vạch màu của quang phổ vạch phát xạ của chính hơi hay đám khí đó. Đây chính là sự xuất hiện của hiện tượng đảo sắc.
- Quang phổ hấp thụ sẽ chỉ phụ thuộc vào bản chất hóa học của nguyên tố hóa học.
Ứng dụng của quang phổ hấp thụ
Được dùng để xác định thành phần có trong chất lỏng hoặc khí dựa trên nguyên tắc xách định các vạch hấp thụ. Đây là phương pháp được dùng để suy luận sự hiện hữu của các nguyên tố trong các vật thể khí, các ngôi sao mà không thể đo trực tiếp.
Nó còn được sử dụng trong việc xác định nguyên tố hóa học trong hỗn hợp hay hợp chất.
Nguyên lý hoạt động của quang phổ hấp thụ và hiện tượng đảo sắc của các vạch quang phổ (Ảnh: Internet)
Quang phổ phát xạ
Đây là hệ thống các vạch sách có tính chất riêng lẻ và bị ngăn cách bởi khoảng tối. Nó mô tả các bước sóng của phổ điện từ phát ra bởi vật thể chứa nhiều năng lượng.
Nguyên lý hoạt động của quang phổ phát xạ
- Giống như quang phổ hấp thụ, quang phổ phát xạ cũng dựa vào phân tích vị trí các vạch màu để xác định ra các nguyên tố hóa học.
- Loại quang phổ này còn dựa trên xác định độ sáng để ứng dụng được trong y học.
Nguồn phát quang phổ vạch phát xạ
- Các kim loại bay hơi hoặc nóng chảy.
- Các chất khí, hơi ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng bằng phóng tia lửa điện hoặc nung nóng.
Đặc điểm của quang phổ phát xạ
- Mỗi một nguyên tố sẽ có quang phổ đặc trưng riêng. Màu sắc các vạch sáng của quang phổ phát xạ ở mỗi nguyên tố là duy nhất.
- Dựa vào đặc điểm trên có thể nhận biết được các chất hóa học trong hợp chất.
Ứng dụng của quang phổ vạch phát xạ
- Trong hóa học, quang phổ vạch phát xạ sẽ được dùng để xác định ra nguyên tố hóa học có sẵn hoặc phát hiện ra nguyên tố mới.
- Trong thiên văn học, đó chính là quang phổ của tinh vân, ngôi sao hoặc bất kỳ hành tinh nào khác.
- Loại quang phổ này còn được ứng dụng phổ biến trong y khoa.
Quang phổ vạch phát xạ là gì và quá trình hình thành (Ảnh: Internet)
Máy quang phổ là gì?
Đây là thiết bị được sử dụng để phân tích, thử nghiệm hóa chất và được dùng phổ biến trong giáo dục, phòng thí nghiệm, dược phẩm, môi trường, công nghiệp,…
Dụng cụ này dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần phức tạp thành những ánh sáng có tính đơn sắc khác nhau. Mục đích chính là thu được thông tin về tính chất, thành phần hay trạng thái của khối vật chất liên quan đến chùm sáng đó.
Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ
Hoạt động dựa trên hiện tượng phản xạ ánh sáng với nguồn sáng tới là ánh sáng trắng gồm các tia sáng đơn sắc và những bước sóng khác nhau trải dài từ đỏ đến sắc tím chiếu vào vật thể cần quan sát. Tia sáng sau đó sẽ phản xạ lại mắt người cho ra màu sắc nào thì người quan sát sẽ nhìn ra vật có màu sắc đó.
Máy quang phổ và những ứng dụng tuyệt vời của nó trong đời sống, khoa học (Ảnh: Internet)
Ứng dụng của máy quang phổ là gì?
Một số ứng dụng phổ biến mà máy đo quang phổ đem lại trong cuộc sống của chúng ta phải kể đến như:
- Tái chế tài nguyên: Điều này cần phân loại các phế thải đã thu gom.
- Phục hồi các tác phẩm nghệ thuật: Máy quang phổ huỳnh quang tia X được dùng để tiến hành công việc này.
- Kiểm tra các nguyên tố độc hại: Giúp đảm bảo được cả vật liệu có trong thiết bị điện, điện tử, ô tô, đồ chơi trẻ em không chứa nguyên tố độc hại vượt quá hàm lượng tiêu chuẩn.
- Xác định cấu trúc phân tử: Giúp nhận biết sự có mặt của nhóm chức trong phân tử từ tần số của các vạch phổ hấp thụ.
- Đồng nhất các chất: Nhờ đồng nhất về phổ quang hồng ngoại của hai hợp chất với độ chính xác cao.
- Nhận biết các chất: Dựa vào danh sách các phổ hồng ngoại của các chất và tần số nhóm đặc trưng đã được công bố.
- Phân tích định lượng: Cho phép việc tăng tỷ lệ tín hiệu/nhiễu giúp việc phân tích định lượng ngày càng chính xác hơn, từ đó mở rộng phạm vi phân tích định lượng.
>>> Có thể bạn quan tâm: Grayscale là gì?
Kết luận
Trên đây, Hapoin đã giúp bạn đọc hiểu rõ hơn quang phổ là gì cũng như các loại quang phổ phổ biến và những đặc điểm của chúng. Hy vọng những thông tin trong bài viết sẽ hữu ích đến bạn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào hãy để lại thông tin liên hệ để được chúng tôi hỗ trợ một cách nhanh nhất nhé!
Jasmine Wu – Hapoin
