Quang phổ, một khái niệm có thể còn khá trừu tượng với nhiều người, thực chất lại đóng vai trò nền tảng trong rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tiễn. Vậy quang phổ là gì? Hãy cùng Văn Minh tìm hiểu về quang phổ trong bài viết này! 

 

1. Quang phổ là gì?

Hãy tưởng tượng bạn chiếu ánh sáng trắng qua một lăng kính. Ánh sáng trắng sẽ bị tách ra thành nhiều màu sắc khác nhau, tạo thành một dải màu giống như cầu vồng trên màn chắn. Dải màu này chính là quang phổ.

Quang phổ không chỉ đơn thuần là dải màu đẹp mắt. Các nhà khoa học sử dụng quang phổ để đo lường cường độ ánh sáng ở các bước sóng khác nhau. Nói cách khác, quang phổ cho chúng ta biết lượng ánh sáng có mặt ở mỗi màu sắc cụ thể. Thông tin này rất hữu ích trong việc phân tích và nghiên cứu các nguồn sáng.

Quang phổ còn chứa các vạch quang phổ. Đây là những vạch sáng hoặc tối xuất hiện trên nền quang phổ liên tục. Vạch sáng thể hiện sự phát xạ ánh sáng, trong khi vạch tối thể hiện sự hấp thụ ánh sáng ở một số bước sóng nhất định.

Mỗi vạch quang phổ tương ứng với một sự chuyển đổi năng lượng cụ thể trong nguyên tử hoặc phân tử. Do đó, vạch quang phổ cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc và thành phần của vật chất phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng.

 

2. Phân loại quang phổ

Tùy thuộc vào nguồn sáng và cách thức tạo ra, quang phổ có thể được phân thành nhiều loại khác nhau. Mỗi loại quang phổ lại mang đến những thông tin riêng biệt, hỗ trợ các nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Dưới đây là một số loại quang phổ phổ biến:

Quang phổ liên tục: là một dải màu liền mạch, trải dài từ đỏ đến tím mà không có bất kỳ khoảng trống hay vạch tối nào. Quang phổ liên tục được tạo ra bởi các vật thể nóng sáng, chẳng hạn như dây tóc bóng đèn, kim loại nóng chảy, hoặc khí có áp suất thấp như mặt trời. Đặc điểm quan trọng của quang phổ liên tục là không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng, mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao, quang phổ càng mở rộng về phía bước sóng ngắn (ánh sáng tím). Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải lúc nào mặt trời cũng tạo ra quang phổ liên tục.

Quang phổ phát xạ: Ngược lại với quang phổ liên tục, quang phổ phát xạ chỉ chứa một số vạch sáng riêng biệt trên nền tối. Mỗi vạch sáng tương ứng với một bước sóng ánh sáng cụ thể mà nguyên tử hoặc phân tử phát ra khi bị kích thích. Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch phát xạ đặc trưng, được sử dụng để nhận biết sự có mặt của nguyên tố đó trong hỗn hợp. Quang phổ phát xạ thường được sử dụng để xác định thành phần hóa học của một chất.

Quang phổ hấp thụ: Tương tự như quang phổ phát xạ, quang phổ hấp thụ cũng chứa các vạch tối trên nền quang phổ liên tục. Tuy nhiên, các vạch tối này đại diện cho những bước sóng ánh sáng bị hấp thụ bởi nguyên tử hoặc phân tử khi ánh sáng đi qua một chất. Điều thú vị là các vạch tối này nằm đúng tại vị trí các vạch sáng trong quang phổ phát xạ của nguyên tố đó. Quang phổ hấp thụ được ứng dụng trong việc xác định thành phần của các ngôi sao và cũng đặc trưng cho từng nguyên tố hóa học, giúp xác định thành phần của một hỗn hợp

 

3. Vai trò của quang phổ

Quang phổ có vai trò rất quan trọng trong việc nghiên cứu, y học:

Xác định thành phần hóa học: Mỗi nguyên tố hóa học đều có một quang phổ phát xạ và hấp thụ riêng biệt, như "dấu vân tay" của chúng. Bằng cách phân tích các vạch sáng hoặc tối trên quang phổ, các nhà khoa học có thể xác định được loại và số lượng các nguyên tố hiện diện trong một mẫu vật chất, từ những ngôi sao xa xôi đến các mẫu vật chất trên Trái Đất như đất đá, kim loại, nước, thực phẩm,... 

Nghiên cứu vật lý thiên văn: Quang phổ là công cụ vô cùng đắc lực trong việc nghiên cứu các thiên thể, giúp các nhà khoa học xác định nhiệt độ, tốc độ di chuyển, thành phần hóa học và thậm chí là tuổi của các ngôi sao, thiên hà và các vật thể khác trong vũ trụ. Ví dụ, hiệu ứng Doppler trong quang phổ cho phép các nhà khoa học tính toán tốc độ di chuyển của các thiên thể. 

Ứng dụng trong y học: Trong lĩnh vực y tế, quang phổ được ứng dụng trong nhiều kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh và phân tích mẫu sinh học, giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bệnh tật và theo dõi hiệu quả điều trị. Ví dụ, quang phổ kế được sử dụng để đo nồng độ oxy trong máu, hay kỹ thuật chụp cộng hưởng từ (MRI) sử dụng quang phổ để tạo ra hình ảnh chi tiết của các cơ quan nội tạng.

 

4. Các phương pháp phân tích quang phổ

Các phương pháp phân tích quang phổ: 

Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): Phương pháp này dựa trên khả năng hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng đặc trưng của các nguyên tử tự do. Trước khi cho ánh sáng đi qua, mẫu phân tích cần được nguyên tử hóa bằng ngọn lửa hoặc lò graphite. AAS được ứng dụng rộng rãi trong việc xác định nồng độ của các kim loại nặng trong các mẫu môi trường, thực phẩm và y sinh. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là chỉ có thể phân tích được một nguyên tố tại một thời điểm và mẫu phân tích phải ở dạng dung dịch.

Quang phổ phát xạ nguyên tử (AES): AES hoạt động dựa trên việc ghi nhận ánh sáng phát xạ từ các nguyên tử bị kích thích bằng hồ quang, tia lửa điện hoặc plasma. Phương pháp này cho phép xác định được thành phần nguyên tố của mẫu và có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố, cũng như phân tích được mẫu ở trạng thái rắn. AES được sử dụng rộng rãi trong phân tích kim loại, khảo cổ học và khoa học vật liệu.

Quang phổ hồng ngoại (IR): Phương pháp này sử dụng bức xạ hồng ngoại để xác định các nhóm chức năng trong các phân tử hữu cơ bằng cách chiếu tia hồng ngoại qua mẫu và ghi nhận phổ hấp thụ. IR đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc phân tử, phân tích dược phẩm và hóa học polymer, cũng như được ứng dụng trong phân tích định tính, phân tích định lượng và nghiên cứu động học phản ứng. 

Bên cạnh các phương pháp kể trên, còn rất nhiều phương pháp phân tích quang phổ khác, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Việc lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, loại mẫu và yêu cầu về độ nhạy, độ chính xác của phép đo.

 

Vừa rồi Văn Minh đã chia sẻ các thông tin về quang phổ từ khái niệm, phân loại, vai trò, cũng như các phương pháp phân tích. Hy vọng những thông tin vừa rồi sẽ có ích với bạn. 

 

CÔNG TY TNHH VĂN MINH

Trụ sở chính: Số 55 Phùng Hưng – Hoàn Kiếm - Hà Nội

Liên hệ: (+84) 243 9271027 - 9271028 – 9272364

Fax: 043. 8284434

Email: sales-hn@vanminh.com.vn

Website: https://vanminh.com.vn/ 

Văn Minh chân thành cảm ơn và rất hân hạnh được phục vụ Quý Khách.

 

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: