Quang phổ là gì? Phép phân tích quang phổ là gì?

Bạn đang xem: Quang phổ là gì? Phép phân tích quang phổ là gì? tại Trường THPT Phan Đình Phùng

Quang phổ là gì?

Quang phổ là dải màu giống như cầu vồng được ghi lại trên màn hình khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng. Thuật ngữ quang phổ thường được sử dụng để chỉ phép đo cường độ bức xạ là một hàm của bước sóng và thường được sử dụng để mô tả các phương pháp quang phổ thực nghiệm.

Quang phổ vạch là những vạch sáng hoặc tối trong một quang phổ liên tục và đều, được tạo thành do sự phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng ở một dải tần hẹp hơn so với các dải lân cận. Trong một số trường hợp, các vạch phổ phân tách và phân biệt tốt, nhưng cũng có trường hợp các vạch phổ bị chồng lên nhau và đó là kết quả của một quá trình chuyển đổi duy nhất nếu mật độ của các trạng thái năng lượng thấp. số 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 của nguyên tử và phân tử thường bao gồm một loạt vạch quang phổ, mỗi vạch biểu thị sự cộng hưởng giữa hai trạng thái lượng tử khác nhau.

Quang phổ là gì?

Lịch sử của quang phổ ánh sáng

Vào thế kỷ 13, Roger Bacon đưa ra giả thuyết rằng cầu vồng được tạo ra bởi một quá trình tương tự khi ánh sáng truyền qua thủy tinh.

Vào thế kỷ 17, Isaac Newton đã phát hiện ra rằng các lăng kính có thể phân tách và kết hợp ánh sáng trắng, và mô tả hiện tượng này trong cuốn sách Opticks của ông. Ông đã sử dụng thuật ngữ quang phổ trong bối cảnh này, xuất bản nó vào năm 1671 khi mô tả các thí nghiệm quang học. Newton đã quan sát thấy rằng, khi một chùm ánh sáng mặt trời hẹp va chạm với bề mặt lăng kính thủy tinh ở một góc nhất định, một số tia bị phản xạ và một số tia đi qua bên trong và bên ngoài lăng kính. thành các kênh màu khác nhau. Newton đưa ra giả thuyết rằng ánh sáng bao gồm nhiều hạt có màu sắc khác nhau. Do sự khác biệt về màu sắc, ánh sáng truyền đi với vận tốc khác nhau trong vật chất trong suốt nên ánh sáng đỏ truyền nhanh hơn ánh sáng tím trong thủy tinh. Kết quả là ánh sáng đỏ bị bẻ cong (khúc xạ) ít hơn ánh sáng tím khi nó đi qua lăng kính, tạo ra quang phổ màu.

Ban đầu, Newton chia quang phổ thành 6 màu có tên là: đỏ, cam, vàng, lục, lam và tím. Sau đó, ông thêm màu chàm là màu thứ 7 vì ông tin rằng số 7 là con số hoàn hảo bắt nguồn từ các giáo sĩ Hy Lạp cổ đại, tượng trưng cho sự liên kết giữa màu sắc và 7 nốt nhạc, 7 thiên thể. được biết đến trong hệ mặt trời vào thời điểm đó, và bảy ngày một tuần. Mắt người tương đối không nhạy cảm với tần số của màu chàm và một số người có thị lực tốt không thể phân biệt màu chàm với màu xanh lam và tím. Vì lý do này, một số nhà bình luận sau này, bao gồm cả Isaac Asimov, đã gợi ý rằng màu chàm không nên được coi là một màu riêng biệt mà là một phần giữa xanh lam và tím. Bằng chứng cho thấy rằng những gì Newton đề cập về “màu chàm” và “màu lam” không phù hợp với ý nghĩa hiện đại của màu sắc. So sánh các quan sát của Newton về ssa1h trên một lăng kính màu với hình ảnh màu của quang phổ khả kiến ​​cho thấy rằng “chàm” tương ứng với cái mà ngày nay được gọi là màu lam, trong khi “màu lam” tương ứng với cái mà ngày nay được gọi là màu lam. mà ông mô tả tương ứng với màu xanh lam.

Vào thế kỷ 18, Johann Wolfgang von Goethe đã viết về quang phổ trong cuốn sách Lý thuyết về màu sắc của ông. Goethe đã sử dụng từ quang phổ (Spektrum) để chỉ các dư ảnh quang học kỳ diệu, giống như Schopenhauer trong On Vision and Colors. Goethe lập luận rằng quang phổ liên tục là một hiện tượng tổng hợp. Trong khi Newton thu hẹp chùm ánh sáng để cô lập hiện tượng này, Goethe quan sát thấy rằng các khẩu độ rộng hơn không tạo ra quang phổ mà tạo ra các viền màu vàng-đỏ và xanh lam-lục với màu trắng trong đó. . giữa. Quang phổ chỉ hiển thị khi các cạnh của các màu này đủ gần để chồng lên nhau.

Vào thế kỷ 19, khái niệm về quang phổ khả kiến ​​trở nên rõ ràng hơn, khi ánh sáng bên ngoài vùng khả kiến ​​được William Herschel cho tia hồng ngoại và Johann Wilhelm Ritter cho tia cực tím, Thomas Young, Thomas Johann Seebeck, và những người khác phát hiện và đặc trưng. Young đã đo bước sóng của các màu khác nhau vào năm 1802.

Nguyên lý làm việc của quang phổ

Quang phổ tách ánh sáng thành các bước sóng thành phần của nó.

Đầu tiên, ánh sáng truyền từ kính viễn vọng qua một lỗ nhỏ trên máy quang phổ tới một gương nhận một đường bao gồm tất cả các tia sáng song song. Sau đó chúng được đặt trên một tấm kính ghi độ mịn gọi là nhiễu xạ.

Khi ánh sáng đi qua hoặc bật ra khỏi lưới thủy tinh này, nhiều bước sóng thành phần của nó sẽ thay đổi tốc độ và hướng tùy theo màu quang phổ của chúng.

Lưới uốn cong ánh sáng đỏ khác với ánh sáng cam, ánh sáng vàng, v.v., kéo dài nhiều bước sóng thành quang phổ cầu vồng. Xoay các điều khiển nhiễu xạ sao cho các bước sóng của ánh sáng đập vào gương kia. Vì vậy, nó tập trung các bước sóng này vào một bộ tách sóng quang, chẳng hạn như thiết bị ghép điện tích.

Tại các phòng thí nghiệm hay trung tâm nghiên cứu nhỏ, các nhà khoa học thường sử dụng máy quang phổ uv-vis để đo chỉ số quang phổ này.

các loại phổ

Các loại quang phổ ngày nay

quang phổ liên tục

Quang phổ liên tục là dải ánh sáng có màu thay đổi liên tục từ đỏ sang tím. Theo wikipedia, 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, v.v., được mô tả tốt nhất dưới dạng một khoảng của số thực, trái ngược với sự vật. Với một phổ rời rạc, một tập hợp các giá trị có thể thu được một cách riêng biệt theo nghĩa toán học, trong đó có một khoảng cách rõ ràng giữa mỗi giá trị và giá trị tiếp theo.

Thông thường, phổ liên tục có thể chỉ là một mô hình thuận tiện cho các phổ rời rạc có giá trị quá gần để có thể nhận thấy được, chẳng hạn như trong các phonon của tinh thể.

Trong các hệ thống lượng tử, phổ liên tục thường được liên kết với các hạt tự do như nguyên tử trong chất khí, electron trong chùm electron hoặc thậm chí là electron dải dẫn trong kim loại. Nói cách khác, vị trí và động lượng của một hạt tự do có phổ liên tục, nhưng nếu các hạt này bị giới hạn trong một không gian giới hạn, thì phổ của chúng sẽ rời rạc.

Các vật phát ra ánh sáng trắng hoặc các vật ở thể rắn, lỏng, khí có khối lượng riêng lớn được nung nóng ở nhiệt độ cao.

– Không bị ảnh hưởng bởi các thành phần cấu tạo nên nguồn sáng.

– Phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng. Nhiệt độ của nguồn sáng càng cao thì quang phổ càng mở rộng về phía vùng ánh sáng tồn tại trong thời gian ngắn và ngược lại.

Các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ sẽ có quang phổ liên tục hoàn toàn giống nhau.

Dùng để xác định nhiệt độ, áp suất của các nguồn sáng, đặc biệt là các nguồn sáng ở xa như mặt trời, các vì sao, v.v.

Phổ vạch phát xạ

Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống các vạch có màu riêng biệt trên nền tối.

Các khối khí và hơi ở áp suất thấp được kích thích phát sáng bằng cách đốt nóng hoặc phát tia lửa điện.

Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng về số lượng, vị trí, màu sắc và độ sáng tương đối của các vạch. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau, số vạch, vị trí của các vạch, độ sáng tỉ đối của các vạch cũng rất khác nhau, hay nói cách khác là màu sắc của các vạch cũng khác nhau.

Thông qua quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học trong hỗn hợp khí.

quang phổ vạch hấp thụ

Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ liên tục không có vạch màu do bị khí hoặc hơi kim loại hấp thụ.

Khi ánh sáng của đèn dây tóc chiếu vào máy quang phổ thì thu được quang phổ liên tục. Sau đó cho vào giữa đèn và máy quang phổ một chất khí hoặc hơi kim loại để nó hấp thụ vạch tối ta sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ. Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của hơi hoặc khí phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ra ánh sáng trắng.

Các vạch tối chính xác là vị trí của các vạch màu trong quang phổ phát xạ của nguyên tố hóa học đó. Nếu đặt một chất rắn hoặc chất lỏng trên đường đi của chùm sáng trắng thì trên nền quang phổ liên tục của nguồn sáng trắng xuất hiện các vạch tối. Nguyên nhân của hiện tượng này là do các nguyên tố rắn và lỏng hấp thụ nhiều bức xạ đơn sắc lân cận.

– 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 hoá học có trong hỗn hợp.

Các loại quang phổ ngày nay

Phân tích quang phổ là gì?

Phân tích quang phổ là phân tích thành phần của các chất trên cơ sở nghiên cứu quang phổ của chất đó.

Phân tích quang phổ được sử dụng ngày nay

Phân tích quang phổ là phương pháp thường được sử dụng để phân tích khoáng vật giúp xác định thành phần hóa học của khoáng vật bằng cách xem màu nào đậm nhất trong vạch quang phổ. Phân tích quang phổ giúp tạo thuận lợi cho việc tinh chế các monome từ khoáng chất.

Một số phương pháp phân tích quang phổ thường được sử dụng là:

– Phương pháp phân tích định tính:

Phương pháp phân tích này sẽ sử dụng quang phổ vạch để xác định các nguyên tố tạo nên hợp chất có hai vạch.

Phân tích định lượng:

+ Phương pháp phân tích này xác định nhiệt độ của mẫu nghiên cứu bằng quang phổ liên tục.

+ Phân tích định lượng giúp xác định nồng độ của từng thành phần cấu thành mẫu nghiên cứu bằng cách sử dụng cường độ sáng của vạch quang phổ. Người thí nghiệm có thể phát hiện một nồng độ rất nhỏ (khoảng 0,002%) của chất có trong mẫu.

Một số kỹ thuật phân tích quang phổ phổ biến hiện nay:

+ XRF . máy photocopy

+ Tia cực tím – phổ nhìn thấy UV-VIS

+ OES . phổ phát xạ hồ quang

+ ICP-OES . Quang phổ phát xạ nguyên tử

+ Phổ hồng ngoại

+ Phổ RAMAN

Lợi ích của phân tích quang phổ

– Cho kết quả phân tích nhanh và chính xác hơn so với phân tích hóa học.

– Có khả năng phân tích từ xa mà vẫn cung cấp thông tin về thành phần hóa học, nhiệt độ.

máy quang phổ

khái niệm máy quang phổ

Một trong những thiết bị dùng để phân tích, kiểm nghiệm hóa chất được sử dụng rộng rãi trong giáo dục, phòng thí nghiệm, công nghiệp, môi trường, dược phẩm… là máy quang phổ kế.

Quang phổ kế là một dụng cụ dùng để phân tích các chùm sáng có thành phần phức tạp thành các ánh sáng đơn sắc khác nhau. Với mục đích đó là thu được thông tin về thành phần, tính chất hay trạng thái của các khối vật chất liên kết với chùm ánh sáng đó.

Nguyên lý làm việc của máy quang phổ

Nguyên lý của máy quang phổ là do có hiện tượng phản xạ ánh sáng, nguồn sáng tới là ánh sáng trắng gồm các tia sáng đơn sắc có bước sóng khác nhau từ đỏ đến tím đi vào vật cần quan sát. Khi đó tia sáng phản xạ lại mắt người là tia sáng có màu gì thì người quan sát sẽ thấy nó có màu đó.

Phân tích quang phổ là gì?

Ứng dụng của máy quang phổ

Máy quang phổ có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày. Ta có thể thấy một số ứng dụng của máy quang phổ thông qua những lợi ích mà nó mang lại như sau:

• Tái chế tài nguyên: Để tái chế tài nguyên hiệu quả, điều quan trọng là phải phân loại chất thải đã thu gom.
• Khôi phục tác phẩm nghệ thuật: Vì đây là phương pháp phân tích nhanh và không phá hủy nên máy quang phổ huỳnh quang tia X được sử dụng để thực hiện thao tác này.
• Kiểm tra các yếu tố độc hại: Để đảm bảo rằng các vật liệu được sử dụng trong thiết bị điện, điện tử và ô tô hoặc đồ chơi trẻ em không chứa các yếu tố độc hại với nồng độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
• Tính đồng nhất của các chất: Từ sự giống nhau về phổ hồng ngoại của hai mẫu hợp chất có thể kết luận sự giống nhau về bản chất của hai mẫu hồng ngoại với độ chính xác khá cao.
• Xác định cấu tạo phân tử: Từ tần số của các vạch quang phổ hấp thụ ta có thể biết được sự có mặt của các nhóm chức trong phân tử.
• Xác định các chất: Hiện nay, một số bộ sưu tập về phổ hồng ngoại của các chất và tần số nhóm đặc trưng đã được công bố.
• Phân tích định lượng: Máy đo quang phổ cho phép tăng tỷ lệ tín hiệu/nhiễu giúp phân tích định lượng chính xác hơn và do đó mở rộng phạm vi phân tích định lượng.

************************

Đăng bởi: Trường THPT Phan Đình Phùng

Danh mục: Tổng hợp

Bản quyền bài viết thuộc về trường Trường THPT Phan Đình Phùng. Mọi sao chép đều là gian lận! Nguồn chia sẻ: Trường THPT Phan Đình Phùng (thptphandinhphung.edu.vn)

Bạn thấy bài viết Quang phổ là gì? Phép phân tích quang phổ là gì? có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Quang phổ là gì? Phép phân tích quang phổ là gì? bên dưới để Trường THPT Phan Đình Phùngcó thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptphandinhphung.edu.vn của Trường THPT Phan Đình Phùng

Nhớ để nguồn bài viết này: Quang phổ là gì? Phép phân tích quang phổ là gì? của website thptphandinhphung.edu.vn