Quang phổ là gì? Có những loại quang phổ nào và cách thức phân tích chúng ra sao? Nếu bạn cũng đang quan tâm đến chủ đề này thì hãy tham khảo ngay bài viết sau đây.
Contents
Quang phổ là gì? Máy quang phổ là gì?
Theo wiki: Quang phổ hay phân quang học chỉ dài màu tương tự cầu vồng được hứng trên màn ảnh khi xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng. Thuật ngữ này được dùng trong đo lường cường độ bức xạ và có thể coi là một hàm của bước sóng.
Quang phổ còn được sử dụng để mô tả phương pháp phổ thực nghiệm. Nó được ứng dụng trong phân chia ánh sáng thu được trong lăng kính hoặc lưới nhiễu xạ thành các màu hoặc các bước sóng.
Để đo và nghiên cứu về quang phổ, người ta cần sử dụng máy quang phổ chuyên dụng. Nó có khả năng phân tích những chùm sáng với những thành phần phức tạp và chuyển thành ánh sáng đơn sắc. Từ đó thu về thông tin trạng thái, tính chất hoặc thành phần của khối vật liên quan.
Tham khảo: Dao động điều hòa là gì? Công thức tính và ý nghĩa các đại lượng liên quan
Các loại quang phổ
Dựa vào sự khác biệt về đặc điểm, nguồn phát và ứng dụng người ta chia quang phổ thành các loại sau:
Quang phổ liên tục
Quang phổ liên tục là dải màu biến thiên từ đỏ đến tím, không bị đứt đoạn và không có vạch quang phổ. Chúng ta có thể thu được quang phổ khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính. Ví dụ như ánh sáng của mặt trời, đèn.
Nguồn phát
Quang phổ liên tục có nguồn phát từ chất lỏng, rắn, khí bị nung nóng ở áp suất thấp. Với điều kiện toàn bộ dùng tia lửa điện để kích sáng.
Đặc điểm:
- Quang phổ liên tục của các chất khác nhau trong cùng một nhiệt độ sẽ cho kết quả khác nhau.
- Loại quang phổ này chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ vật phát sáng, không bị ảnh hưởng bởi cấu tạo của vật chất.
- Vật sáng có nhiệt độ càng cao thì quang phổ càng chuyển dần về phía màu đỏ, mờ dần về phía màu tím.
Ứng dụng:
Loại quang phổ này được sử dụng để xác định áp suất, nguồn sáng đặc biệt là những nguồn sáng xa như mặt trời, các vì sao,…
Quang phổ vạch hấp thụ
Quang phổ vạch hấp thụ là loại quang phổ khá đặc biệt. Chúng là hệ thống các vạch tối nằm trên vùng quang phổ liên tục.
Nguồn phát:
Loại quang phổ này xuất hiện khi nhiệt độ khí hoặc hơi nhỏ hơn nhiệt độ nguồn sáng. Hoặc khi ta chiếu ánh sáng trắng qua hơi hoặc chất khí nung nóng.
Đặc điểm:
- Quang phổ được chia thành các vạch.
- Ở nhiệt độ nhất định, hơi hoặc khí có thể phát xạ ra ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có thể hấp thụ được những loại đó.
- Loại quang phổ này chỉ bị ảnh hưởng bởi bản chất của các nguyên tố hóa học.
- Những chất khác nhau sẽ có số vạch, bước sóng và quang phổ hấp thụ khác nhau.
- Quang phổ hấp thụ có thể biểu hiện bức xạ điện từ tới vật liệu hấp thụ qua dải tần số.
- Trong trường hợp nguồn ánh sáng trắng bị tắt, vạch đen của quang phổ chuyển thành vạch màu quang phổ phát xạ khi có quang phổ hấp thụ của hơi, khí. Hiện tượng này được gọi là đảo sắc quang phổ.
Ứng dụng:
- Quang phổ vạch hấp thụ được dùng để xác định sự có mặt của nguyên tố hóa học trong hợp chất, hỗn hợp.
- Chúng cũng được dùng để xác định thành phần trong chất lỏng hoặc khí.
Quang phổ vạch phát xạ
Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống những vạch sáng riêng lẻ, bị ngắt quãng bởi các khoảng tối. Nó mô tả các bước sóng từ phổ điện từ của vật thể chứa năng lượng.
Nguồn phát:
Nguồn phát của quang phổ vạch phát xạ có thể là kim loại nóng chảy, bay hơi. Bên cạnh đó nó cũng được tìm thấy khi những chất khí ở áp suất thấp hoặc bị kích thích bằng điện.
Đặc điểm:
- Mỗi nguyên tố đều có đặc điểm quang phổ riêng. Đồng thời màu sắc vạch sáng của chúng đều là duy nhất.
- Những nguyên tố hoặc chất khác nhau thì vị trí, cường độ ánh sáng và số vạch của quang phổ thu được sẽ khác nhau.
Ứng dụng:
Quang phổ vạch phát xạ được dùng để xác định sự có mặt của các nguyên tố hóa học hoặc phát hiện nguyên tố mới. Ngoài ra trong thiên văn học nó cũng được đề cập đến khi nghiên cứu về tinh vân, hành tinh hoặc các ngôi sao.
Các cách phân tích quang phổ
Trong quá trình nghiên cứu và phân tích quang phổ, các nhà khoa học sử dụng những phương pháp sau:
Phân tích định tính
Được dùng để phát hiện các nguyên tố cấu tạo nên hợp chất qua các mẫu vạch bằng quang phổ vạch.
Phân tích định lượng
Được dùng để xác định nhiệt độ của các mẫu nghiên cứu. Qua đó giúp xác định nồng độ, thành phần cấu tạo thông qua cường độ sáng của các vạch quang phổ. Khi thí nghiệm chúng ta có thể phát hiện nồng độ rất nhỏ của các chất trong mẫu vật (Thậm chí là 0.002%)
Một số kỹ thuật phân tích quang phổ phổ biến
- Quang phổ huỳnh quang XRF.
- Quang phổ RAMAN.
- Quang phổ hồng ngoại.
- Quang phổ tử ngoại khả kiến UV-VIS.
- Phát xạ nguyên tử ICP-OES.
- Quang phổ phát xạ hồ quang OES.
Ứng dụng của quang phổ trong các lĩnh vực của cuộc sống
Ở thời điểm hiện tại, quang phổ được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Đặc biệt là hóa học bởi mỗi phân tử hay nguyên tử đều có phản xạ, hấp thụ hoặc phát ra bức xạ điện từ dựa trên đặc trưng riêng của mình. Dưới đây là một vài ứng dụng nổi bật khác của quang phổ.
- Xác định, đưa ra cấu trúc nguyên tử của mẫu vật.
- Giám sát, theo dõi hàm lượng oxy được hòa tan trong các hệ sinh thái nước ngọt và biển.
- Nghiên cứu về cấu trúc trao đổi chất của cơ.
- Nghiên cứu, tìm ra quy luật từ các vạch phát xạ từ những thiên hà ở xa trái đất.
- Ứng dụng thay đổi cấu trúc dược phẩm, nâng cao hiệu quả.
- Nghiên cứu, phân tích đặc tính protein.
- Ứng dụng trong thám hiểm không gian.
Vừa rồi là toàn bộ thông tin về quang phổ, phân loại, phương pháp nghiên cứu và ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Với sự phát triển không ngừng của khoa học, công nghệ, chắc hẳn nó sẽ còn được ứng dụng rộng rãi và hiệu quả hơn trong tương lai.
