Bài 26. Các loại quang phổ

CÁC LOẠI QUANG PHỔ

I. Máy quang phổ

Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau. 

Máy quang phổ lăng kính gồm có ba bộ phận chính

• Ống chuẩn trực: là một ống có một khe hẹp và một thấu kính hội tụ. Ánh sáng đi vào khe sau khi đi qua thấu kính sẽ cho chùm sáng song song.
• Hệ tán sắc: bao gồm một hoặc nhiều lăng kính. Chùm tia song song sau khi qua hệ tán sắc sẽ phân tách thành nhiều chùm tia đơn sắc, song song. 
• Buồng tối: là một buồng kín ánh sáng có thấu kính hội tụ và một tấm phim ảnh. Trên tấm phim có tập hợp các vạch quang phổ chụp được làm thành quang phổ của nguồn sáng.

II. Quang phổ phát xạ

Quang phổ do các chất rắn, lỏng, khí được nung nóng đến nhiệt độ cao phát ra gọi là quang phổ phát xạ của chúng.

Quang phổ phát xạ của các chất khác nhau có thể chia làm hai loại lớn: quang phổ liên tục và quang phổ vạch.

1. Quang phổ liên tục

• Quang phổ liên tục là một dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím.
• Nguồn phát: là các vật rắn, lỏng hoặc những khối khí có tỉ khối lớn bị nung nóng.
• Đặc điểm:
  • Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
  • Nhiệt độ càng cao, miền quang phổ càng mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn.
• Ứng dụng: Dùng để xác định được nhiệt độ của nguồn sáng, đặc biệt là nhiệt độ của các nguồn sáng ở xa mặt trời.

2. Quang phổ vạch phát xạ

• Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống những vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối.
• Nguồn phát: Những khối khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích phát sáng bằng cách phóng qua nó tia lửa điện hoặc tia tử ngoại.
• Đặc điểm:
  • Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng, vị trí, màu sắc và độ sáng tỉ đối của các vạch. 
  • Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi, khi nóng sáng dưới áp suất thấp sẽ cho một quang phổ vạch riêng đặc trưng cho nguyên tố đó.
• Ứng dụng: Dùng để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học có trong hỗn hợp chất khí.

III. Quang phổ vạch hấp thụ

• Quang phổ vạch hấp thụ là hệ thống những vạch tối nằm riêng rẽ trên một nền quang phổ liên tục.
• Cách tạo ra quang phổ vạch hấp thụ: trên đường đi của chùm ánh sáng trắng chiếu vào khe của máy quang phổ, đặt một đèn hơi của một nguyên tố hóa học được kích thích phát sáng. Khi đó trên nền quang phổ liên tục xuất hiện các vạch tối riêng rẽ. Các vạch tối này nằm đúng vị trí các vạch màu trong quang phổ vạch phát xạ của nguyên tố đó.
• Điều kiện: nhiệt độ của đám hơi hay khí phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ánh sáng trắng.
• Hiện tượng đảo sắc: trong thí nghiệm tạo ra quang phổ vạch hấp thụ nếu tắt nguồn phát ánh sáng trắng thì quang phổ liên tục biến mất, các vạch tối ban đầu trở thành các vạch phát xạ của đám hơi hay khí đó.
  • Như vậy, tại một nhiệt độ nhất định, một đám hơi hay khí có khả năng phát ra ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó.
• Ứng dụng: nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học có trong hồn hợp chất khí.