Máy quang phổ - Các loại quang phổ

Máy quang phổ - Các loại quang phổ Bài 3 Máy quang phổ Các loại quang phổ Máy quang phổ - Các loại quang phổ Nội dung 1. Máy quang phổ 2. Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập Máy quang phổ - Các loại quang phổ 1. Máy quang phổ a. ðịnh nghĩa Là dụng cụ dùng ñể phân tích một chùm sáng có nhiều thành phần thành những chùm ñơn sắc khác nhau. Nói cách khác, máy quang phổ ñược dùng ñể nhận biết thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 1. Máy quang phổ (tt) b. Cấu tạo: Có 3 bộ phận chính •
ng chun trc: Có nhiệm vụ tạo ra một chùm sáng song song. Nó gồm khe hẹp F ñặt tại tiêu ñiểm của thấu kính hội tụ L1. • B phn tán sc: Gồm một lăng kính P có tác dụng tán sắc chùm sáng song song chiếu ñến từ thấu kính L1 thành nhiều chùm sáng ñơn sắc song song. • Bung nh: Gồm thấu kính hội tụ L2 ñặt chắn chùm sáng ñã bị tán sắc bởi lăng kính P và một tấm kính ảnh M (hoặc kính mờ) ñặt tại tiêu diện của thấu kính L2. S F L1 L2 M P Máy quang phổ - Các loại quang phổ 1. Máy quang phổ (tt) c . Nguyên tắc hoạt ñộng
Ánh sáng từ nguồn S cần khảo sát ñược rọi vào khe F của máy quang phổ, sau khi qua thấu kính L1 sẽ trở thành chùm tia song song và ñược lăng kính P tách thành các chùm sáng ñơn sắc song song.
Mỗi chùm sáng song song ñơn sắc ló ra khỏi lăng kính P sẽ ñược thấu kính L2 hội tụ thành một vạch màu trên màn M tại tiêu diện của nó.
Mỗi vạch màu là một ảnh ñơn sắc của khe F và tập hợp của chúng chính là quang phổ của nguồn S.
Quang phổ này có thể ñược chụp lại nhờ kính ảnh (hoặc quan sát trên kính mờ). Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ a. Quang phổ liên tục
ðnh nghĩa: là quang phổ gồm nhiều dải sáng có màu khác nhau nối tiếp nhau một cách liên tục.
Các ngun phát: Mọi vật rắn, lỏng và khí có khối lượng riêng lớn khi bị nung nóng sẽ phát quang phổ liên tục.
Tính cht và ng d!ng: • Tính chất quan trọng của quang phổ liên tục là nó không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của vật phát sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt ñộ của vật. • Thực nghiệm cho thấy rằng, khi ñược nung nóng ñến 5000C, các vật bắt ñầu phát sáng ở vùng ñỏ. Khi nhiệt ñộ càng tăng, quang phổ càng mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn và tới nhiệt ñộ cỡ 2500K, các vật sẽ cho một quang phổ liên tục ñầy ñủ từ ñỏ ñến tím. Tính chất này của quang phổ liên tục ñược ứng dụng ñể ño nhiệt ñộ của các vật phát sáng do bị nung nóng như: nhiệt ñộ của dây tóc bóng ñèn ñiện, của nguồn hồ quang, của lò cao Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ (tt) b. Quang phổ vạch phát xạ: • ðnh nghĩa: là quang phổ gồm những vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối. • Ngun phát quang ph$ v%ch: Các chất khí (hay hơi) có khối lượng riêng nhỏ khi bị kích thích phát sáng sẽ cho quang phổ vạch. Có thể kích thích cho một chất khí phát sáng bằng nhiều cách khác nhau: ñốt nóng, phóng tia lửa ñiện qua khối khí ñó • Tính cht và ng d!ng: Thực nghiệm cho thấy rằng mỗi nguyên tố hoá học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp cho một quang phổ vạch riêng ñặc trưng cho nguyên tố ấy; quang phổ ñó gồm một số vạch xác ñịnh, ở những vị trí xác ñịnh và có màu xác ñịnh. • Ví d!: Hơi Natri khi phát sáng sẽ cho quang phổ gồm 2 vạch vàng sát nhau với bước sóng λ1 = 0,589µm và λ2 = 0,5896µm. Khí Hiñro phát sáng cho quang phổ gồm 4 vạch (trong vùng nhìn thấy) là: ñỏ (Hα) có λα = 0,6589µm, lam (Hβ) có λβ = 0,4861µm, chàm (Hγ) có λγ = 0,4340µm và tím (Hδ) có λδ = 0,410µm. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ (tt) c. Quang phổ vạch hấp thụ
Cách t%o: • Nguyên tắc tạo ra quang phổ hấp thụ ñược biểu diễn trên hình vẽ. Ánh sáng trắng phát ra từ ñèn D ñược rọi vào khe F của máy quang phổ và trên tấm kính M của buồng ảnh ta thu ñược một quang phổ liên tục. D F L1 L2 M P N Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ (tt) c. Quang phổ vạch hấp thụ (tt)
ðặt giữa nguồn sáng D và khe F của máy quang phổ một ống thuỷ tinh N chứa hơi Natri nung nóng. Khi ñó trong quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối (nói ñúng ra là hai vạch tối ở sát nhau) tại ñúng vị trí của vạch vàng trong quang phổ phát xạ của hơi Natri. ðó là quang phổ hấp thụ của Natri. Nếu thay hơi Natri bằng hơi Kali hoặc Hiñro thì trong quang phổ liên tục xuất hiện các vạch tối ở ñúng vị trí các vạch màu trong quang phổ phát xạ của Kali hoặc Hiñro tương ứng. ðó là các quang phổ hấp thụ của Kali hoặc Hiñro.
Như vậy có thể nói: quang phổ hấp thụ của một chất khí (hoặc hơi) nào ñó là quang phổ liên tục bị thiếu những vạch màu do bị khí (hoặc hơi) ñó hấp thụ Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ (tt) c. Quang phổ vạch hấp thụ (tt)
ði)u ki+n ñ- thu quang ph$ v%ch hp th!: nhiệt ñộ của ñám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt ñộ của nguồn phát quang phổ liên tục.
Hi+n t/0ng ño sc: Trong thí nghiệm về quang phổ hấp thụ trên ñây, khi ñám khí (hay hơi) gây ra quang phổ hấp thụ ñược ñốt nóng tới nhiệt ñộ mà chúng có thể phát sáng nhưng nhiệt ñộ này vẫn còn thấp hơn nhiệt ñộ nguồn phát quang phổ liên tục thì ta thu ñược quang phổ hấp thụ của ñám khí (hay hơi) ñó. Tuy nhiên, khi tắt nguồn phát quang phổ liên tục thì trên kính M của máy quang phổ sẽ mất nền quang phổ liên tục ñồng thời những vạch tối ở quang phổ liên tục sẽ trở thành ñúng các vạch màu trong quang phổ phát xạ của chính nguyên tố tạo nên ñám khí (hay hơi). Hiện tượng này ñược gọi là hiện tượng ñảo sắc. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ (tt) c. Quang phổ vạch hấp thụ (tt)
Kết luận: • Ở một nhiệt ñộ xác ñịnh, một ñám khí (hay hơi) có khả năng phát ra những bức xạ ñơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ những bức xạ ñơn sắc ñó. Kết luận này chính là nội dung của ñịnh luật Kiếc-sốp. • Quang phổ vạch hấp thụ của mỗi nguyên tố cũng có tính chất ñặc trưng riêng của nguyên tố ñó. Vì vậy cũng có thể dựa vào quang phổ vạch hấp thụ ñể nhận biết sự có mặt của một nguyên tố nào ñó. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 2. Các loại quang phổ (tt) d. Phép phân tích quang phổ và tiện lợi của nó:
ðnh nghĩa: Phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần cấu tạo của các chất (hay hợp chất) dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất ấy phát ra hoặc hấp thụ.
Ti+n l0i c2a phép phân tích quang ph$: • Khi phân tích ñịnh tính tức là chỉ cần biết sự có mặt của các thành phần khác nhau trong mẫu, thì phép phân tích quang phổ sẽ ñơn giản và cho kết quả nhanh chóng. • Khi phân tích ñịnh lượng tức là cần biết cả nồng ñộ các thành phần trong mẫu, thì phép phân tích quang phổ rất nhạy, nó cho phép phát hiện ñược những chất có nồng ñộ rất nhỏ. • Nhờ phân tích quang phổ mà có thể biết thành phần cấu tạo và nhiệt ñộ của những vật ở rất xa như: mặt trời, các sao Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập Câu 1: Nguyên tắc hoạt ñộng của máy quang phổ dựa trên: A. Hiện tượng phản xạ ánh sáng. B. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. C. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. D. Hiện tượng giao thoa ánh sáng. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 1: Nguyên tắc hoạt ñộng của máy quang phổ dựa trên: A. Hiện tượng phản xạ ánh sáng. B. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. C. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. D. Hiện tượng giao thoa ánh sáng. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 2: Phát biểu nào sau ñây là sai khi nói về máy quang phổ? A. Máy quang phổ là dụng cụ dùng ñể phân tích một chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần ñơn sắc khác nhau. B. Nguyên tắc hoạt ñộng của máy quang phổ dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. C. Máy quang phổ là dụng cụ dùng ñể nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra. D. Bộ phận làm tán sắc ánh sáng trong máy quang phổ là thấu kính. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 2: Phát biểu nào sau ñây sai khi nói về máy quang phổ? A. Máy quang phổ là dụng cụ dùng ñể phân tích mét chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần ñơn sắc khác nhau. B. Nguyên tắc hoạt ñộng của máy quang phổ dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. C. Máy quang phổ là dụng cụ dùng ñể nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra. D. Bộ phận làm tán sắc ánh sáng trong máy quang phổ là thấu kính. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 3: Quang phổ liên tục của một vật A. Phụ thuộc bản chất của vật. B. Phụ thuộc nhiệt ñộ của vật. C. Phụ thuộc cả bản chất và nhiệt ñộ của vật. D. Không phụ thuộc bản chất và nhiệt ñộ của vật. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 3: Quang phổ liên tục của một vật A. Phụ thuộc bản chất của vật. B. Phụ thuộc nhiệt ñộ của vật. C. Phụ thuộc cả bản chất và nhiệt ñộ của vật. D. Không phụ thuộc bản chất và nhiệt ñộ của vật. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 4: Tính chất quan trọng của quang phổ vạch là: A. Như nhau với các nguyên tố khác nhau. B. Khác nhau với các nguyên tố khác nhau. C. Như nhau với các chất khí khác nhau có cùng nhiệt ñộ. D. Khác nhau với một chất khí ở các nhiệt ñộ khác nhau. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 4: Tính chất quan trọng của quang phổ vạch là: A. Như nhau với các nguyên tố khác nhau. B. Khác nhau với các nguyên tố khác nhau. C. Như nhau với các chất khí khác nhau có cùng nhiệt ñộ. D. Khác nhau với một chất khí ở các nhiệt ñộ khác nhau. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 5: Phát biểu nào bị sai khi nói về quang phổ vạch phát xạ? A. Quang phổ vạch phát xạ gồm một hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối B. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng các vạch, vị trí hiện vạch và màu sắc các vạch. C. Quang phổ vạch phát xạ của mỗi nguyên tố phụ thuộc vào nhiệt ñộ D. Quang phổ vạch phát xạ do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích bằng cách nung nóng hoặc phóng tia lửa ñiện phát ra. Máy quang phổ - Các loại quang phổ 3. Câu hỏi và bài tập (tt) Câu 5: Phát biểu nào bị sai khi nói về quang phổ vạch phát xạ? A. Quang phổ vạch phát xạ gồm một hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối B. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng các vạch, vị trí hiện vạch và màu sắc các vạch. C. Quang phổ vạch phát xạ của mỗi nguyên tố phụ thuộc vào nhiệt ñộ D. Quang phổ vạch phát xạ do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích bằng cách nung nóng hoặc phóng tia lửa ñiện phát ra.