Quang phổ có lẽ là một thuật ngữ dùng trong vật lý hay các môn khoa học tự nhiên mà chúng ta thường xuyên bắt gặp. Chính những chiếc cầu vồng 7 màu mà chúng ta hay thấy sau những cơn mưa cũng là một hiện tượng quang phổ. Vậy quang phổ là gì? Có những loại quang phổ nào và ứng dụng của chúng ra sao? Hãy cùng LabVIETCHEM đi tìm hiểu kĩ hơn qua bào viết sau đây nhé!
.
Quang phổ là gì?
Quang phổ là gì?
- Quang phổ là một dải màu giống như sắc cầu vồng hứng được trên màn ảnh khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng. Người ta thường sử dụng thuật ngữ quang phổ để chỉ việc đo cường độ bức xạ như là một hàm của bước sóng và thường dùng để mô tả các phương pháp phổ thực nghiệm.
- Vạch quang phổ là các vạch sáng hoặc tối trong một quang phổ liên tục và đồng dạng, 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 được phân tách và phân biệt tốt, nhưng cũng có trường hợp các vạch quang phổ cũng bị trùng nhau và nó là kết quả của sự chuyển tiếp duy nhất nếu mật độ của các trạng thái năng lượng 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 là một dải màu giống như sắc cầu vồng
- Quang phổ của các nguyên tử và phân tử thường bao gồm một loạt các vạch quang phổ và mỗi vạch sẽ đại diện cho sự cộng hưởng giữa hai trạng thái lượng tử khác nhau.
Các loại quang phổ
Các loại quang phổ hiện nay
1. Quang phổ liên tục
Quang phổ liên tục là một dải sáng có màu thay đổi liên tục từ đỏ đến tím. Theo wikipedia, quang phổ liên tục là một tập hợp các giá trị có thể đạt được đối với một số đại lượng vật lý như năng lượng, bước sóng,… được mô tả tốt nhất là một khoảng các số thực, trái ngược hoàn toàn với quang phổ rời rạc, một tập hợp các giá trị có thể đạt được rời rạc theo nghĩa của toán học, nơi có một khoảng cách rõ ràng giữa mỗi giá trị và giá trị tiếp theo.
Thông thường, quang phổ liên tục có thể chỉ là một mô hình thuận tiện cho một quang phổ rời rạc mà các giá trị của nó quá gần để có thể phân biệt, ví dụ như trong các phonon của một tinh thể.
Trong hệ lượng tử, quang phổ liên tục thường có liên quan đến các hạt tự do như các nguyên tử trong khí, electron trong chùm electron, hoặc cũng có thể 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 nếu các hạt này bị giới hạn trong một không gian bị hạn chế, quang phổ của nó sẽ bị rời rạc.
Các vật phát ra ánh sáng trắng hoặc các vật rắn, lỏng, khí có tỷ khối lớn bị nung nóng ở nhiệt độ cao.
- Không chịu tác động của thành phần cấu tạo nên nguồn sáng.
- Phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng. Nguồn sáng có nhiệt càng cao thù quang phổ càng mở rộng về miền sáng có bước sống ngắn và ngượ lại.
- Các chất khác nhau khi ở cùng một nhiệt độ thì sẽ có quang phổ liên tục hoàn toàn giống nhau.
Dùng xác định nhiệt độ, áp suất của nguồn sáng, nhất là những nguồn sáng ở xa như mặt trời, các vì sao,…
2. Quang phổ vạch phát xạ
Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối.
Các khối khí, hơi ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng bằng cách đốt nóng hoặc phóng tia lửa điện.
Mỗi nguyên tố hóa học đều có quang phổ vạch đặc trưng về số lượng, vị trí, màu sắc và độ sáng tỷ đối của các vạch. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì số lượng các vạch, vị trí các vạch, độ sáng tỉ đối của các vạch cũng rất khác nhau, hay nói cách khác chính là màu sắc các vạch cũng khác nhau.
Thông qua vạch quang phổ đặc trưng của nguyên tố để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học trong hỗn hợp chất khí.
3. Quang phổ vạch hấp thụ
Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ liên tục bị thiếu các vạch màu do bị chất khí hoặc hơi kim loại hấp thụ.
Chiếu ánh sáng của đèn dây tóc vào máy quang phổ, ta có thể thu được quang phổ liên tục. Sau đó đặt vào giữa đèn và máy quang phổ một chất khí hoặc hơi kim loại để nó hấp thụ vạch màu tối, ta sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ. Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của hơi hay khí phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát ra ánh sáng trắng.
Các vạch tối nằm tại đúng vị trí các vạch màu trong quang phổ phát xạ của nguyên tố hóa học đó. Nếu 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 nhìn thấy sự xuất hiện của những đám vạch tối. Nguyên nhân hiện tượng này là do các nguyên tố của chất rắn và chất lỏng hấp thụ rất nhiều bức xạ đơn sắc kề nhau.
- Xác định thành phần cấu tạo của mặt trời và các vì sao vì quang phổ của mặt trời là quang phổ vạch hấp thụ.
- Xác định sự có mặt của các nguyên tố hóa học có trong một hỗn hợp.
Các phép phân tích quang phổ và lợi ích của phép phân tích quang phổ
Phép phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần cấu tạo của các chất dựa trên cơ sở nghiên cứu quang phổ của chất đó.
1. Các phép phân tích quang phổ được sử dụng hiện nay
Phân tích quang phổ là những phương pháp được sử dụng phổ biến để phân tích các khoáng vật, giúp xác định ra thành phần hóa học của khoáng vật qua việc xem xét màu nào đậm nhất trong vạch quang phổ. Việc phân tích quang phổ giúp tạo điều kiện cho việc tinh chế đơn chấ từ khoáng chất thuận lợi hơn.
Một số phương pháp phân tích quang phổ được sử dụng phổ biến hiện nay:
- Phương pháp phân tích định tính: Phương pháp phân tích này sẽ sử dụng quang phổ vạch để xác định nhưng nguyên tố cấu tạo nên hợp chất hau mẫu vạch.
- Phương pháp phân tích định lượng:
+ Phương pháp phân tích này xác định nhiệt độ của mẫu nghiên cứu bằng cách sử dụng quang phổ liên tục.
+ Phân tích định lượng giúp xác định nồng độ của từng thành phần cấu tạo nên mẫu nghiên cứu bằng cách sử dụng cường độ ánh sáng của vạch quang phổ. Người tiến hành thí nghiệm có thể phát hiện được nồng độ rất nhỏ [khoảng 0.002%] của chất có trong vật 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
Thiết bị đo quang phổ hiện đại
2. Lợi ích của các phép phân tích quang phổ
- Cho kết quả phân tích nhanh chóng, chính xác hơn phép phân tích hóa học.
- Có khả năng phân tích từ xa mà vẫn cung cấp được thông tin về các thành phần hóa học, nhiệt độ .
Trên đây là một số thông tin về quang phổ là gì? Các loại quang phổ và các phép phân tích quang phổ được sử dụng hiện nay. Hy vọng qua bài viết trên, các bạn đã có thêm nhiều kiến thức hữu ích về quang phổ.
Để xem thêm nhiều bài viết bổ ích hơn nữa, các bạn có thể trực tiếp truy cập vào website labvietchem.com.vn và nếu bạn nào có nhu cầu tìm mua hóa chất, dụng cụ thí nghiệm, thiết bị khoa học kỹ thuật, hãy liên hệ ngay với LabVIETCHEM theo số hotline 0826 020 020. Các chuyên viên của chúng tôi luôn sắn sàng hỗ trợ các bạn một cách cụ thể, chi tiết và TỐT nhất.
- A sai vì thiếu điều kiện khối chất bị nung nóng.
- C, D sai vì mỗi phương án mới chỉ nêu được một yêu cầu có thể tạo quang phổ vạch hấp thụ.
Chọn đáp án B
Bài 18: Thí nghiệm nào dưới đây có thể sử dụng để thực hiện đo bước sóng ánh sáng ?
A. Thí nghiệm tán sắc ánh sáng của Niu-tơn
B. Thí nghiệm giao thoa với khe Y-âng
C. Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc
D. Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
Chọn B.
Thí nghiệm giao thoa với khe Y-âng có thể sử dụng để thực hiện đo bước sóng ánh sáng.
Bài 19: Không thể nhận biết tia hồng ngoại bằng
A. quang trở B. kính ảnh
C. pin nhiệt điện D. tế bào quang điện
Chọn D.
Tia hồng ngoại không thể gây ra hiệu ứng quang điện nên không thể nhận biết tia hồng ngoại bằng tế bào quang điện.
Bài 20: Khi nói về tia tử ngoại, phát biểu nào dưới đây sai ?
A. Là những bức xạ không nhìn thấy được, có tần số sóng nhỏ hơn tần số sóng của ánh sáng tím.
B. Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh.
C. Bị thuỷ tinh không màu hấp thụ mạnh.
D. Các hồ quang điện, đèn thuỷ ngân, và những vật bị nung nóng trên 3000oC đều là những nguồn phát tia tử ngoại mạnh.
Chọn A.
Tia tử ngoại không nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ hơn ánh sáng tím → có tần số lớn hơn tần số ánh sáng tím.
Bài 21: Ánh sáng có tần số lớn nhất trong các ánh sáng đơn sắc: đỏ, lam, chàm, tím là ánh sáng
A. đỏ. B. chàm. C. tím. D. lam.
Chọn C.
Ánh sáng nhìn thấy sắp xếp theo thứ tự tần số tăng dần của các màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
Bài 22: Tia hồng ngoại
A. là ánh sáng nhìn thấy, có màu hồng.
B. được ứng dụng để sưởi ấm.
C. không truyền được trong chân không.
D. không phải là sóng điện từ.
Chọn B.
Tia hồng ngoại là sóng điện từ truyền được trong chân không, thuộc vùng không nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn ánh sáng màu đỏ, được sử dụng để sấy khô, sưởi ấm.
Bài 23: Phát biểu nào sau đây là sai?
A. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều là sóng điện từ.
B. Sóng ánh sáng là sóng ngang.
C. Tia X và tia gamma đều không thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy.
D. Các chất rắn, lỏng và chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra quang phổ vạch.
Chọn D.
Các chất rắn, lỏng và chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra quang phổ liên tục.
Bài 24: Trong chân không, các bức xạ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần là
A. tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia tử ngoại, tia X.
B. tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia X, tia tử ngoại.
C. ánh sáng tím, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X.
D. tia X, tia tử ngoại, ánh sáng tím, tia hồng ngoại.
Chọn A.
Bước sóng của các bức xạ điện từ trong chân không được sắp xếp theo thứ tự giản dần là: sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy [đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím], tia tử ngoại, tia X [tia Rơnghen], tia gamma.
Bài 25: Nguồn sáng nào sau đây khi phân tích không cho quang phổ vạch phát xạ?
A. Đèn hơi hyđrô.
B. Đèn hơi thủy ngân.
C. Đèn hơi natri.
D. Đèn dây tóc.
Chọn D.
Đèn dây tóc khi phát sáng sẽ cho quang phổ liên tục.
Bài 26: Quang phổ liên tục
A. phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát mà không phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát.
B. phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của nguồn phát.
C. không phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của nguồn phát.
D. phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát mà không phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát.
Chọn A.
Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát mà không phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát.
Bài 27: Khi nói về tia hồng ngoại, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ.
B. Chỉ có các vật có nhiệt độ trên 2000oC mới phát ra tia hồng ngoại.
C. Tia hồng ngoại có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng tím.
D. Tác dụng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt.
Chọn B.
Các vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường sẽ phát ra tia hồng ngoại.
Bài 28: Khi nói về quang phổ, phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Các chất rắn bị nung nóng thì phát ra quang phổ vạch.
B. Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố ấy.
C. Các chất khí ở áp suất lớn bị nung nóng phát ra quang phổ vạch.
D. Quang phổ liên tục của nguyên tố nào thì đặc trưng cho nguyên tố đó.
Chọn B.
Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó.
Bài 29: Tia tử ngoại được dùng
A. để tìm vết nứt trên bề mặt sản phẩm bằng kim loại.
B. để chụp điện, chiếu điện trong y tế.
C. để chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ vệ tinh.
D. để tìm khuyết tật bên trong sản phẩm bằng kim loại.
Chọn A.
Khả năng làm phát quang một số chất của tia tử ngoại được dùng để tìm vết nứt trên bề mặt sản phẩm bằng kim loại.
Bài 30: Quang phổ vạch phát xạ
A. của các nguyên tố khác nhau, ở cùng một nhiệt độ thì như nhau về độ sáng tỉ đối của các vạch.
B. là một hệ thống những vạch sáng [vạch màu] riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
C. do các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng.
D. là một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
Chọn B.
Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống những vạch sáng [vạch màu] riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
Bài 31: Khi nói về tia hồng ngoại, phát biểu nào dưới đây là sai?
A. Tia hồng ngoại cũng có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần.
B. Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học.
C. Tia hồng ngoại có tần số lớn hơn tần số của ánh sáng màu đỏ.
D. Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt.
Chọn C.
Tia hồng ngoại là sóng điện từ có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng màu đỏ [có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng màu đỏ].
Bài 32: Trong các loại tia: Rơn-ghen, hồng ngoại, tử ngoại, đơn sắc màu lục; tia có tần số nhỏ nhất là
A. tia tử ngoại.
B. tia hồng ngoại.
C. tia đơn sắc màu lục.
D. tia Rơn-ghen.
Chọn B.
Các bức xạ điện từ được sắp xếp theo thứ tự tần số tăng dần là: sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy [đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím], tia tử ngoại, tia X [tia Rơnghen], tia gamma.
Bài 33: Chiếu ánh sáng trắng do một nguồn nóng sáng phát ra vào khe hẹp F của một máy quang phổ lăng kính thì trên tấm kính ảnh [hoặc tấm kính mờ] của buồng ảnh sẽ thu được
A. ánh sáng trắng.
B. một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
C. các vạch màu sáng, tối xen kẽ nhau.
D. bảy vạch sáng từ đỏ đến tím, ngăn cách nhau bằng các khoảng tối.
Chọn B.
Ánh sáng trắng khi chiếu qua khe hẹp F của một máy quang phổ lăng kính sẽ bị tán sắc thành một dải màu liên tục từ đỏ đến tím.
Bài 34: Trong các nguồn bức xạ đang hoạt động: hồ quang điện, màn hình máy vô tuyến, lò sưởi điện, lò vi sóng; nguồn phát ra tia tử ngoại mạnh nhất là
A. màn hình máy vô tuyến.
B. lò vi sóng.
C. lò sưởi điện.
D. hồ quang điện.
Chọn D.
Nguồn phát tia tử ngoại phổ biến hơn cả là đèn hơi thủy ngân và hồ quang điện.
Bài 35: Khi nghiên cứu quang phổ của các chất, chất nào dưới đây khi bị nung nóng đến nhiệt độ cao thì không phát ra quang phổ liên tục?
A. Chất khí ở áp suất lớn.
B. Chất khí ở áp suất thấp.
C. Chất lỏng.
D. Chất rắn.
Chọn B.
Các chất khí ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng nhiệt hoặc bằng điện sẽ phát ra quang phổ vạch.
Bài 36: Tia X có cùng bản chất với
A. tia β+. B. tia α.
C. tia hồng ngoại. D. Tia β-.
Chọn C.
Tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy [đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím], tia tử ngoại, tia X [tia Rơnghen], tia gamma đều có cùng bản chất là sóng điện từ.
Bài 37: Có bốn loại bức xạ: ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia X và tia γ. Các bức xạ này được sắp xếp theo thức tự bước sóng tăng dần là
A. tia X, ánh sáng nhìn thấy, tia γ, tia hồng ngoại.
B. tia γ,tia X, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy.
C. tia γ, tia X, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại.
D. tia γ, ánh sáng nhìn thấy, tia X, tia hồng ngoại.
Chọn C.
Thang sóng điện từ được sắp xếp theo bước sóng giảm dần là: sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X [tia Rơnghen], tia gamma [γ].
Bài 38: Tìm phát biểu đúng về ánh sáng trắng.
A. Ánh sáng trắng là do mặt trời phát ra
B. Ánh sáng trắng là ánh sáng mắt ta nhìn thấy mằu trắng
C. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
D. ánh sáng của đèn ống màu trắng phát ra là ánh sáng trắng
Chọn C.
Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
Bài 39: Tia X được phát ra
A. từ các vật nóng sáng trên 500oC
B. từ các vật nóng sáng trên 3000oC
C. từ các vật có khối lượng riêng lớn nóng sáng
D. từ bản kim loại nặng, khó nóng chảy khi có một chùm electron có động năng lớn đập vào
Chọn D.
Khi cho chùm electron có tốc độ lớn [động năng lớn] đập vào một miếng kim loại có nguyên tử lượng lớn [kin loại nặng, khó nóng chảy, ví dụ như platin hoặc vonfam] thì phát ra tia X.
Bài 40: Thân thể con người bình thường có thể phát ra được bức xạ nào dưới đây ?
A. Tia X.
B. Ánh sáng nhìn thấy
C. Tia hồng ngoại
D. Tia tử ngoại
Chọn C.
Tia hồng ngoại được phát ra khi vật phát có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường nên cơ thể người có thể phát ra bức xạ hồng ngoại.
Bài 41: Trong thí nghiệm để phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại, dụng cụ nào sau đây đã được dùng để phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại ?
A. Phim ảnh B. Kính lúp
C. Cặp nhiệt điện D. Vôn kế
Chọn C.
Người ta sử dụng cặp nhiệt điện để phát hiện tia hồng ngoại và tử ngoại.
Bài 42: Ánh sáng có bước sóng 10-6 m thuộc loại
A. tia hồng ngoại B. tia tử ngoại
C. tia cực tím D. tia X
Chọn A.
Ánh sáng có bước sóng 10-6 m thuộc loại tia hồng ngoại.