Phổ quang hay còn được gọi là quang phổ chắc chắn bạn đã nghe thấy cụm từ này. Đây chính là một từ chỉ khái niệm ánh sáng. Để rõ hơn phổ quang là gì ? Phổ quang ánh sáng hay phổ quang theo từng mức độ có đặc điểm như thế nào. Cùng tìm hiểu về phổ quang.

Phổ quang là gì?

Phổ quang hay quang phổ chính là tên gọi của hiện tượng phân quang học. Quang phổ chính là một dải ánh sáng nhiều màu sắc khác nhau. Các tia sáng này được hứng lại trên một màn chắn khi xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng đối với nguồn sáng ban đầu.

Đây là các nguồn sáng đã đi qua các vật dụng thí nghiệm vật lý khác nhau. Các vật dụng sử dụng để tạo ra tán sắc ánh sáng thu quang phổ đầy đủ nhất chính là lăng kính hoặc lưới nhiễu xạ.

Ứng với các màu sẽ có những bước sóng khác nhau. Tại các ánh sáng nhìn thấy bước sóng sẽ cao hơn ánh sáng không nhìn thấy.

Phân loại phổ quang

Phổ quang có rất nhiều loại khác nhau. Ứng với mỗi loại lại có những tính chất rất riêng biệt. Cùng tìm hiểu về phân loại của phổ quang.

Quang phổ liên tục

Đây là một hiện tượng vật lý thường thấy nhất. Phổ quang liên tục được hiểu là một dải ánh sáng màu liên tục không bị đứt đoạn, không bị ngăn cách. Dải màu này biến thiên liên tục giữa các màu sắc khác nhau.

Đặc biệt nhất đặc điểm nhận dạng của phổ quang liên tục chính là không có vạch quang phổ. Những người thực hiện thí nghiệm thu được phổ quang liên tục là nhờ lăng kính.

Cho một nguồn sáng có ánh sáng trắng đi qua lăng kính.Hướng tia tán xạ lên một mặt chiếu bạn sẽ thu được một dải màu liên tục từ hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng.

Nguồn có thể phát phổ quang liên tục

Vật rắn kim loại đốt nóng ( Dây tóc bóng đèn)
Chất lỏng từ kim loại nóng chảy
Ánh sáng mặt trời tự nhiên
Ánh sáng bóng đèn sợi đốt
Dưới điều kiện được nung nóng ở nhiệt độ cao, các kim loại phù hợp sẽ phát sáng. Những tia sáng đó chính là ánh sáng trắng có khả năng tán xạ ánh sáng.

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của phổ quang liên tục

Quang phổ liên tục có nguyên lý hoạt động không mấy phức tạp. Được sử dụng để đo nhiệt độ của nhiều loại vật thể khác nhau.

Các vật thể này phát ra ánh sáng và cường độ ánh sáng đó sẽ ứng với các bước sóng khác nhau. khi so sánh với thước đo sẽ có thể biết được nhiệt độ của vật.

Đặc điểm quang phổ liên tục

Tất cả các chỉ số của quang phổ liên tục phát từ các chất khác nhau ở cùng nhiệt độ đều có bước sóng như nhau.
Quang phổ liên tục không dựa vào cấu tạo của vật mà nó phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng. Vật sáng có nhiệt độ càng cao sẽ có bước sóng càng dịch chuyển về ánh sáng đỏ. Ngược lại càng thấp quang phổ sẽ càng dịch chuyển về phía màu tím.

Ứng dụng thực tế của quang phổ liên tục

Phổ quang liên tục được ứng dụng trong việc đo nhiệt độ vật không chạm. Các vật chủ yếu được đo bằng phương pháp này đó là các hành tinh, thiên thể, vật sáng nhiệt độ cao như sắt thép,…

Phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học phát triển sự hiểu biết về các hành tinh. Đo đạc chỉ số nhiệt độ của các lò luyện kim, các tình huống khó có thể sử dụng thước đo trực tiếp.

Phổ quang hấp thụ

Phổ quang hấp thụ hay còn gọi là quang phổ hấp thụ là một hiện tượng vật lý đặc biệt. Theo định nghĩa, quang phổ được hiểu là các vạch ánh sáng có màu tối, được thể hiện trên nền thu sáng của quang phổ. Như vậy quang phổ hấp thụ là các vạch tối trên màn hứng ánh sáng trắng tán sắc.

Nguồn sáng quang phổ hấp thụ

Các chất lỏng được đun nóng và bay hơi. Chiếu sáng qua lớp chất lỏng bay hơi này

Nhiệt độ của khí bay hơi phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát xạ ánh sáng trắng.

Nguyên lý hoạt động của quang phổ hấp thụ

Đầu tiên đó chính là cần tìm được nguồn sáng phát ánh sáng trắng. Đây là một nguồn sáng phải phát ra ánh sáng trắng chất lượng.

Sau đó có thể sử dụng lăng kính để thực hiện tán sắc ánh sáng. Nhanh chóng đưa ánh sáng bị tán sắc vào màn hứng. Tia sáng tán sắc sẽ được đi qua một luồng không khí lạnh.

Cuối cùng kết quả chúng ta sẽ thu được những dải quang phổ hấp thụ màu đen. Qua quang phổ hấp thụ đó, các chuyên gia có thể phát hiện ra nhiều tính chất hóa học hấp dẫn.

Đặc điểm của quang phổ hấp thụ

Quang phổ chứa các vạch quang phổ có màu tối, màu đen dần ở hai bên viền chính là quang phổ hấp thụ

Ở một mức nhiệt độ nhất định vật chất có thể tạo ra những tia sáng phát xạ các ánh sáng đơn sắc. Các sáng đơn sắc đó sẽ có khả năng bị hấp thụ. Trở thành quang phổ hấp thụ.
Các vật chất khác nhau sẽ có bước sóng với quang phổ khác nhau. Mỗi nguyên tố hóa học đều có các mức quang phổ hấp thụ khác nhau. Đây là những điểm đặc trưng riêng ở từng nguyên tố. Cũng chính lý do này, quang phổ liên tục được ứng dụng trong tìm kiếm chất hóa học.
Mỗi phổ quang hấp thụ của các vật liệu khác nhau sẽ có bức xạ điện từ khác nhau. Các phổ hấp thụ sẽ mang trong mình cơ chế khác biệt với phổ phát xạ.
Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ: Khi có quang phổ vạch hấp thụ xuất hiện tại một đám khí bay hơi, nếu tắt nguồn sáng đó đo vạch quang phổ hấp thụ sẽ bị mất đi. Tại đây hiện tượng đảo chiều xuất hiện. Quang phổ hấp thụ sẽ biến thành vạch màu của quang phổ phát xạ. Như vậy đám khí bay hơi có thể có khả năng tạo ra hiện tượng đảo chiều phổ quang hấp thụ.

Ứng dụng của quang phổ hấp thụ

Phổ quang hấp thụ được sử dụng trong các trường hợp xác định nguyên tố hóa học. Ứng dụng này được sử dụng khi vật chất cần xác định nằm lẫn các tạp chất hay một hỗn hợp nhất định.

Quang phổ phát xạ

Phổ quang vạch phát xạ mô tả các bước sóng của một phổ điện từ phát ra. Đây là nguồn phát sáng từ các vật thể chứa lượng năng lượng đầy đủ.

Quang phổ vạch phát xạ là khái niệm sử dụng để chỉ những vạch màu sáng riêng lẻ hoặc ngắt quãng hứng được trên màn hứng sáng.

Nguyên lý hoạt động của vạch quang phổ phát xạ

Một điều khá giống tại quang phổ hấp thụ đó chính là vạch phát xạ cũng được xác định tại các vạch màu. Vị trí của các vạch màu này sẽ ứng với từng bước sóng. Sử dụng để phân biệt hoặc xác định nguyên tố hóa học.

Phổ quang vạch phát xạ còn được ứng dụng trong y học rất nhiều. Đây là một trong những ứng dụng tính chất vật lý đặc biệt hữu dụng cho sức khỏe con người.

Nguồn phát quang phổ vạch phát xạ

Chất khí bay hơi hay áp suất thấp sẽ rất dễ bị kích thích. Xác tuần sáng được kích thích bằng cách phóng tia lửa điện.

Nguồn phát xạ từ các loại kim loại nóng chảy, các chất lỏng bay hơi dưới áp suất cao tăng nhiệt độ môi trường.

Đặc điểm của quang phổ vạch phát xạ

Mỗi nguyên tố sẽ có một đặc trưng quang phổ phát xạ riêng. Màu sắc của mỗi quang lhoor phát xạ sẽ khác nhau và ứng với một nguyên tố riêng biệt.

Mỗ nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch phát xạ đặc trưng riêng. Dựa vào những yếu tố này, vạch phổ quang phát xạ được ứng dụng khá nhiều trong nhận biết các chất hóa học.

Ứng dụng của quang phổ phát xạ

Phổ quang vạch phát xạ được ứng dụng rất nhiều trong thực tế.
Ứng dụng trong thiên văn học: Quang phổ vạch phát xạ thường được đề cập trong việc xác định các ngôi sao, hành tinh, tiểu hành tinh.
Trong hóa học: Quang phổ vạch phát xạ được sử dụng khá nhiều để xác định chất hóa học. Do tính đặc trưng trên mỗi nguyên tố hóa học nên rất dễ có thể phát hiện phần biệt hay thậm chí tìm ra những nguyên tố hóa học mới.
Trong y học: Quang phổ phát xạ được ứng dụng rất hiệu quả trong y học. Đây được coi là một công cụ hỗ trợ chẩn đoán và điều trị hiệu quả.

Giới thiệu máy đo quang phổ hiệu quả

Để thực hiện đo quang phổ ngoài các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm ra còn có rất nhiều cách thực tế. Một trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất đó chính là máy đo phổ quang hiện đại.

Máy đo phổ quang được sử dụng để phân tích các chùm sáng trắng từ nguồn sáng. Thực hiện với mục đích thu về các số liệu, thành phần phân tích khác nhau. Cũng như phân tích những tính chất trạng thái có liên quan đến chùm sáng đó.

Nguyên lý hoạt động của máy đo quang phổ

Máy đo quang phổ có nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng và phản xạ ánh sáng. Nguồn sáng được sử dụng để phân tích là nguồn sáng đến từ ánh sáng trắng.

Qua phân tích bao gồm các tia sáng đơn sắc có bước sóng khác nhau. Các hệ thống trong máy đo quang phổ sẽ phân tích và đưa ra những chỉ số cụ thể về quang phổ, bước sóng, nhiệt độ hay nguồn sáng của vật cần đo.

Cấu tạo bên trong của máy quang phổ

Ống chuẩn trực: Đây là một bộ phận sẽ tiếp xúc đầu tiên với ánh sáng của nguồn sáng. Hình dạng của ống chuẩn trực chính là cái ống. Một đầu ống nối với thấu kính hội tụ L1. Đầu còn lại sẽ nối với khe hẹp tia sáng F. Ánh sáng từ nguồn sáng sẽ đo từ vị trí F đến thấu kính hội tụ L1. Một chùm sáng song song với đường kẻ FL1 sẽ được tạo ra.
Hệ thống tán sắc: Đây là một bộ phận hệ thống gồm có nhiều lăng kính P. Chùm tia song song ra khỏi F1 là ống chuẩn trực và sẽ đi qua hệ tán sắc. Sau khi đi qua hệ tán sắc tia sáng sẽ ngay lập tức bị phân tán. Đây là hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Buồng tối: Đây còn có chức năng như buồng ảnh trong máy quay phim chụp chiếu. Đây là một bộ phận hộp kín. Bên trong có chưa thấu kính hội tụ L2. Một tams màn kính hứng ảnh. Bộ phận này được sử dụng để quan sát quang phổ. Ngoài tấm kính ảnh cũng có thể sử dụng một tấm kính mờ.

Ứng dụng của máy quang phổ

Máy đo quang phổ được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống thường ngày của con người. Càng thời gian phát triển, những ứng dụng đặc biệt của máy đo quang phổ cũng đang dâng lên. Sau đây là một số ứng dụng thiết thực của máy đo quang phổ trong cuộc sống hàng ngày.
Tái chế rác thải tiết kiệm tài nguyên: Để thực hiện tái chế tài nguyên một cách hiệu quả, việc đầu tiên chính là phân loại. Máy đo quang phổ được sử dụng rất hiệu quả và nhanh chóng trong việc phân loại rác thải. Từ đó hỗ trợ quá trình thu gom xử lý rác thải nhanh chóng và dễ dàng hơn rất nhiều.
Chế phục các tác phẩm nghệ thuật lâu đời: Hiện nay máy đo quang phổ được sử dụng trong việc phân tích phục chế các tác phẩm nghệ thuật lâu đời. Đo đạc giới hạn quang phổ và bước sóng. Sau đó chúng ta có thể dễ dàng áp dụng các phương pháp phân tích khác một cách an toàn. Dựa trên những số liệu quang phổ đã phân tích được thì những hành động tiếp theo có thể tránh được việc phá hủy hay hủy hoại tác phẩm nghệ thuật.
Kiểm tra các nguyên tố hóa học: Để đảm bảo những thiết bị điện tử, thiết bị điện, và vô số vật dụng khác an toàn. Người ta đã ứng dụng máy đo quang phổ. Để phân tích và nhanh chóng phát hiện nguyên tố độc hại có trong từng vật dụng. Qua đó kiểm tra chất lượng hàng hóa cũng được tốt hơn rất nhiều.
Đồng nhất các chất hóa học: Qua máy đo quang phổ chúng ta có thể phát hiện ra những chất giống nhau. Hai mẫu vật hợp nhất sẽ tạo nên một loại vật chất đồng nhất có độ chính xác cao.
Xác định cấu trúc phân tử: Việc áp dụng máy đo phổ quang vào phân tích cấu trúc phân tử đã được áp dụng rất nhiều. Từ việc phân tích tần số của các vạch phổ quang hấp thụ có thể thấy được sự có mặt của từng loại cấu trúc.
Nghiên cứu, phân tích định lượng:
Máy đo quang phổ có thể cho phép tăng tỷ lệ của tín hiệu trả về. Qua đó giúp cho việc định lượng các chất thêm phần chính xác và hiệu quả cao.

Các cách phân tích quang phổ

Các phép tính phân tích quang phổ là phép phân tích cấu tạo của từng chất. Dựa trên cơ sở nghiên cứu quang phổ của từng chất.

Các phép phân tích quang phổ

Định tính bằng tính chất quang phổ: xác định cấu tạo của các nguyên tố dựa trên mẫu vật bằng quang phổ vạch khác nhau.
Phân tích quang phổ định lượng: bước đầu tiên cần thiết chính là xác định nhiệt độ của mẫu vật nghiên cứu. Đây cũng chính là bước gây nên sự hạn chế cho phân tích quang phổ. Do các vật chất càn tìm quang phổ có bước sóng khá cao và nhiệt độ cũng không bao giờ thấp. Cho nên việc có được nhiệt độ trước phải thực sự phù hợp với một số vật liệu.
Xác định nồng độ của các thành phần nghiên cứu. Đây là phương pháp sử dụng cường độ của các vạch quang phổ. Từ đó người thực hiện phương pháp có thể phân tích nồng độ dù cho rất nhỏ trong mẫu phân tích. Các chỉ số phân tích trung bình là 0,002%.

Lợi ích của các phép phân tích quang phổ

Lợi ích đầu tiên chúng ta có thể thấy được đó chính là cho ra kết quả phân tích nhanh chóng. Phân tích một cách chính xác nhất và hơn cả các phương pháp khác. Chỉ cần nguồn thông tin số liệu.

Biện pháp này hoàn toàn có thể được sử dụng phân tích từ xa giảm thiểu lượng lớn chi phí. Kết quả trả về vẫn có đầy đủ các thông tin về thành phần hóa học nhiệt độ cũng như những tính chất khác.

Bài viết đã giới thiệu đến bạn đọc tất tần tật về thông tin của phổ quang. Những khái niệm cũng như tính chất của phổ quang hiện nay được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Nhờ vào những tính năng đặc biệt của máy đo quang phổ cũng có thể thấy được lợi ích của máy đo quang phổ. Cùng theo dõi chúng tôi để nhận được những kiến thức bổ ích thú vị nhất về phổ quang.

Nguồn: Van Điện Đài Loan

Cập nhật lúc 10:38 – 27/12/2022

Phổ quang là gì? 4 điều bạn chưa biết về quang phổ

Phổ quang là gì?