Quang phổ là gì? Ứng dụng của các loại quang phổ

Chắc hẳn trong cuộc sống chúng ta đều ít nhất một lần đã nhìn thấy quang phổ với các dạng khác nhau của nó. Vậy thực chất quang phổ là gì? Nó hoạt động như thế nào và chúng ta có thể biết những gì khi nghiên cứu về hiện tượng này? Hãy cùng Tổng Kho Valve tham khảo những thông tin dưới đây nhé.

1. Quang phổ là gì?

Quang phổ đề cập đến rất nhiều kỹ thuật khác nhau sử dụng bức xạ để thu được dữ liệu về cấu trúc và tính chất của vật chất. Nó được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề về phân tích. Thuật ngữ này có nguồn gốc từ một tiếng Latinh “Spectron” có nghĩa là linh hồn hoặc ma, và từ “skopein” trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là nhìn ra thế giới.

Quang phổ học liên quan đến việc đo và giải thích các phát sinh từ sự tương tác của bức xạ điện từ. Đây là một dạng năng lượng lan truyền dưới dạng sóng điện từ với vật chất. Nó liên quan đến sự hấp thụ, phát xạ hoặc tán xạ bức xạ điện từ của các nguyên tử hoặc phân tử.

Kể từ khi ra đời vào nửa sau của thế kỷ 19, kỹ thuật này đã phát triển để bao gồm mọi vùng của phổ điện từ và mọi quá trình nguyên tử hoặc phân tử có thể đạt được. Do đó, hầu hết các kỹ sư và nhà khoa học đều làm việc trực tiếp hoặc gián tiếp với hiện tượng này tại một số thời điểm trong sự nghiệp của họ.

2. Quang phổ được sử dụng để làm gì?

Ứng dụng phổ biến của quang phổ là gì? Ngày nay, nó được sử dụng trong hóa lý và phân tích để phát hiện, xác định hoặc định lượng thành phần phân tử hoặc cấu trúc của mẫu. Mỗi loại phân tử và nguyên tử sẽ phản xạ, hấp thụ hoặc phát ra bức xạ điện từ theo cách đặc trưng riêng của nó.

Một số ví dụ về ứng dụng:

• Xác định cấu trúc nguyên tử của một mẫu
• Xác định cấu trúc trao đổi chất của cơ
• Giám sát hàm lượng oxy hòa tan trong nước ngọt và các hệ sinh thái biển
• Nghiên cứu vạch phát xạ của các thiên hà xa xôi
• Thay đổi cấu trúc của thuốc để nâng cao hiệu quả
• Đặc tính của protein
• Thám hiểm không gian
• Phân tích khí hô hấp trong bệnh viện

3. Các loại quang phổ

3.1. Phổ phát xạ

Quang phổ tạo ra bởi bức xạ phát ra được gọi là phổ phát xạ. Phân loại này tương ứng với bức xạ được phát ra (năng lượng phát triển) khi một điện tử bị kích thích trở lại trạng thái cơ bản.

• Quang phổ liên tục:

Khi ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính, nó bị phân tán thành các dải liên tục có màu sắc khác nhau. Nếu ánh sáng của một vật nóng sáng được phân giải qua lăng kính hoặc kính quang phổ, nó cũng tạo ra một dải màu liên tục.

• Quang phổ vạch:

Nếu bức xạ thu được do sự kích thích của một chất được phân tích với sự trợ giúp của kính quang phổ thì sẽ thu được một loạt các vạch sáng mỏng có màu cụ thể. Giữa hai vạch liên tiếp sẽ có khoảng tối. Phân loại phổ này được gọi là quang phổ vạch hay phổ nguyên tử.

3.2. Phổ hấp thụ

Quang phổ do bức xạ hấp thụ tạo ra được gọi là phổ hấp thụ.

4. Các nguyên tắc cơ bản của quang phổ là gì?

Quang phổ đại diện cho một cách tiếp cận phương pháp luận chung. Trong khi các phương pháp có thể khác nhau tùy theo đối tượng được phân tích. Chẳng hạn như phổ nguyên tử hoặc phân tử hay vùng của phổ điện từ và loại tương tác bức xạ-vật chất được giám sát (chẳng hạn như phát xạ, hấp thụ, hoặc nhiễu xạ).

Tuy nhiên, nguyên tắc cơ bản được chia sẻ bởi tất cả các kỹ thuật khác nhau là chiếu một chùm bức xạ điện từ lên một mẫu mong muốn để quan sát cách nó phản ứng với kích thích đó. Phản ứng thường được ghi lại dưới dạng một hàm của bước sóng bức xạ. Và mỗi một biểu đồ của các phản ứng như vậy biểu thị một phổ. Bất kỳ năng lượng nào của ánh sáng từ sóng vô tuyến năng lượng thấp đến tia gamma năng lượng cao đều có thể tạo ra quang phổ.

Các mục tiêu chung đều là hiểu cách ánh sáng tương tác chính xác với vật chất. Và cách thông tin đó có thể được sử dụng để định lượng một số mẫu nhất định. Tuy nhiên, quang phổ cũng nên được đánh giá cao như một bộ công cụ. Nó có thể được sử dụng để hiểu các hệ thống khác nhau. Đồng thời cũng góp phần để giải quyết các vấn đề hóa học phức tạp khác.

5. Các dụng cụ quang học trong quang phổ

Những dụng cụ quang học ứng dụng cho nghiên cứu quang phổ là gì?

Một số thiết bị khác nhau có thể được sử dụng để thực hiện phân tích quang phổ. Nhưng ngay cả những thiết bị đơn giản nhất cũng đòi hỏi một nguồn năng lượng tương đối lớn. Thường thất nhất là laser, mặc dù nguồn bức xạ hoặc ion cũng có thể được sử dụng. Và một thiết bị để đo sự thay đổi của nguồn năng lượng sau khi tương tác với mẫu.

Ánh sáng thường đi từ khe vào qua thấu kính đến lăng kính. Sau đó sẽ phân tán ánh sáng. Mắt thấy bức xạ ló ra khỏi khe là quang phổ vạch là ảnh của khe ra. Cuối cùng, độ phân giải được xác định bởi kích thước của lăng kính và tỷ lệ với chiều dài của đáy lăng kính.

Nếu khe thoát được thay thế bằng máy dò tấm ảnh, thì thiết bị này được gọi là máy quang phổ. Mặc dù máy phát hiện bằng ảnh hiếm khi được sử dụng. Các loại máy dò khác thường là các thiết bị điện tử cụ thể. Chúng ghi lại cường độ bức xạ chiếu vào nó dưới dạng một hàm của bước sóng.

Vùng hoạt động của nguồn trong một kỹ thuật nhất định thường được sử dụng để đặt tên cho kỹ thuật đó. Ví dụ, nếu một nguồn tử ngoại được sử dụng, thì kỹ thuật này có thể được gọi là phổ tử ngoại. Nguyên tắc tương tự được sử dụng để đặt tên cho các kỹ thuật khác như hồng ngoại, huỳnh quang, hoặc phổ nguyên tử.

6. Lời kết

Qua bài viết này, Tổng Kho Valve hy vọng đã thỏa mãn được những câu hỏi của độc giả về quang phổ là gì, các ứng dụng trong cuộc sống thực tiễn và nghiên cứu cùng nhiều điều thú vị liên quan.