QUANG PHỔ VÀ MÁY QUANG PHỔ
LÝ THUYẾT
*Máy quang phổ :
-Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau.Người ta dung máy quang phổ để quan sát và xác định các thành phần của một nguồn sáng.
-Cấu tạo :
+ Ống chuẩn trục : :à bộ phận tạo ra chùm tia song song.Gồm một khe hẹp F nằm ở tiêu diện của thấu kính hội tụ L1.
+Hệ tán sắc : có tác dụng tán sắc ánh sáng.Gồm 1 hoặc vài lăng kính P,có tác dụng phân tích chùm tia song song với L1 chiếu tới thành nhiều chùm tia đơn sắc song song.
+ Buồng tối: để thu ảnh quang phổ.Gồm thấu kính hội tụ L2 và một tấm kính ảnh K (để chụp ảnh quang phổ),đặt tại tiêu diện của L2.
- Nguyên tắc hoạt động : Dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Quang phổ phát xạ : là quang phổ của ánh sáng do chất đó phát ra,khi được nung nóng đến nhiệt độ cao và được chia thành 2 loại : quang phổ liên tục và quang phổ vạch phát xạ.
+Quang phổ liên tục : Là quang phổ gồm nhiều dải màu từ đổ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
Nguồn phát : Do các chất rắn,lỏng,khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra.
Tính chất : -Không phụ thuộc bản chất vật phát sáng,chỉ phụ thuộc nhiệt độ của vật
- Ở mọi nhiệt độ vật đều bức xạ.
Ứng dụng : Sự phụ thuộc của quang phổ liên tục vào nhiệt độ của vật phát sáng dùng để đo nhiệt độ của vật nóng sáng.
+Quang phổ vạch phát xạ : Là quang phổ gồm các vạch màu riêng lẻ,ngăn cách nhau bỏi những khoảng tối.
Nguồn phát : Do các chất khí,hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích phát ra ( do đốt nóng hoặc có dòng điện phóng qua).
Tính chất : -Mỗi nguyên tố hóa học khi bị kích thích,phát ra các bức xaj có bước sóng xác định và cho một quang phổ vạch phát xạ riêng, đặc trưng cho nguyên tố đó.
- Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau ; số lượng các vạch,màu sắc,vị trí,cường độ sáng của các vạch.
Ứng dụng : Dùng để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố trong mẫu vật.
Quang phổ vạch hấp thụ
-Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ gồm các vật tối trên nền của một quang phổ liên tục.
Điều kiện để thu được quang phổ hấp thụ : Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát quang phổ liên tục (Tkhínguồn sáng).
Tính chất : Quang phổ vạch hấp thụ của mỗi nguyên tố có tính chất đặc trưng cho nguyên tố đó.
Ứng dụng : Căn cứ vào quang phổ vạch hấp thụ để nhận biết sự có mặt của nguyên tố đó trong các hỗn hợp hay hợp chất.
VÍ DỤ
Ví dụ 1 : Chiếu ánh sáng trắng do một nguồn sáng phát ra vào khe hẹp F cuar một máy quang phổ lăng kính thì trên tấm kính ảnh ( hoặc tấm kính mờ) của buồng ảnh sẽ thu được :
A. ánh sáng trắng.
B. bảy vạch sáng từ đỏ đến tím,ngăn cách nhau bằng những khoảng tối.
C. các vạch màu sáng,tối xen kẽ nhau.
D. một dải có màu đỏ từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
Giải
Khi chiếu ánh sáng trắng qua máy quang phổ lăng kính thì nó sẽ tách thành các thành phần đơn sắc và cho ta một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
Chọn đáp án D.
Ví dụ 2 : Khi nói về quang phổ vạch phát xạ,phát biểu nào sau đây đúng?
A. Quang phổ vạch phát xạ của một nguyên tố là một hệ thống những vạch tối nằm trên nền màu của quang phổ liên tục.
B. Quang phổ vạch phát xạ của một nguyên tố là một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ,ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
C. Quang phổ vạch phát xạ do chất rắn hoặc chất lỏng phát ra sau khi bị nung nóng.
D. Trong quang phổ vạch phát xạ của hidro,ở vùng ánh sáng nhìn thấy có bốn vạch đặc trưng là vạch đỏ,vạch cam,vạch chàm và vạch tím.
Giải
Chọn đáp án B vì : Quang phổ vạch phát xạ của một nguyên tố laf một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ,ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.Quang phổ vạch hấp thụ của một nguyên tố là một hệ thống những vạch tối nằm trên nền màu của quang phổ liên tục.
Ví dụ 3 : Phát biểu nào sau đây sai ?
A. Quang phổ của ánh sáng trắng do Mạt Trời phát ra là quang phổ liên tục.
B. Quang phổ của ánh sáng Mặt Trời mà ta thu được trên Trái Đất là quang phổ vạch hấp thụ.
C. Quang phổ vạch được phát ra khi nung nóng một chất khí ở áp suất rất thấp.
D. Quang phổ của ánh sáng Mặt Trời mà ta thu được trên Trái Dất là quang phổ liên tục.
Giải
Quang phổ của ánh sáng trắng do Mặt Trời phát ra là quang phổ liên tục.Khi chiếu tời Trái Đất,một số thành phần đơn sắc của ánh sáng Mặt Trời bị hấp thụ bởi hơi nước hay các chất khí trong khí quyển xung quanh Trái Đất nên quang phổ của ánh sáng Mặt Trời mà ta thu được trên Trái Đất là quang phổ vạch hấp thụ
Chọn đáp án D.
Ví dụ 4 : Ở một nhiệt độ nhất định,nếu một đám hơi có khả năng phát ra hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng tương ứng $\lambda _{1}$ và $\lambda _{2}$ (với $\lambda_{1}<\lambda _{2}$ ) thì nó cũng có khả năng hấp thụ :
A. mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng nhỏ hơn $\lambda_{1}$ .
B. mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng lớn hơn $\lambda_{2}$ .
C. hai ánh sáng đơn sắc đó.
D. mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ $\lambda_{1}$ đến $\lambda_{2}$ .
Giải
Vì mỗi nguyên tố hóa học chỉ hấp thụ những bức xạ nào mà nó có khả năng phát xạ,và ngược lại,nó chỉ phát bức xạ nào mà nó có khả năng hấp thụ nên nếu một đám hơi có khả năng phát ra hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng tương ứng $\lambda _{1}$ và $\lambda _{2}$ thì nó cũng có khả năng hấp thụ hai ánh sáng đơn sắc đó.
Chọn đáp án C.
Ví dụ 5 : Chọn câu sai khi nói về tính chất và ứng dụng của các loại quang phổ?
A. dựa vào quang phổ liên tục ta biết được nhiệt độ nguồn sáng.
B. dựa vào quang phổ vạch hấp thụ và vạch phát xạ ta biết được thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
C. dựa vào quang phổ liên tục ta biết được thành phần cấu tạo nguồn sáng.
D. mỗi nguyên tố hóa học đặc trưng bởi một quang phổ vạch phát xạ và một quang phổ vạch hấp thụ riêng.
Giải
Chọn đáp án C vì quang phổ liên tục không phụ thuộc bản chất vật phát sáng,mà chỉ phụ thuộc nhiệt độ của vật => dựa vào quang phổ liên tục ta biết được nhiệt độ nguồn sáng,mà không biết được thành phần cấu tạo nguồn sáng.
BÀI TẬP
Bài 1 : Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính dựa trên hiện tượng :
A. phản xạ ánh sáng.
B. khúc xạ ánh sáng.
C. tán sắc ánh sáng.
D. giao thoa ánh sáng.
Giải
Chọn đáp án C.
Bài 2 : Khi nói về quang phổ vạch phát xạ,phát biểu nào sau đây là sai?
A. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố hóa học khác nhau thì khác nhau.
B. Trong quang phổ vạch phát xạ của hidro,ở vùng ánh sáng nhìn thấy có bốn vạch đặc trưng là vạch đỏ,vạch lam,vạch chàm và vạch tím.
C. Quang phổ vạch phát xạ của một nguyên tố là một hệ thống những vạch sáng riên lẻ,ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
D. Quang phổ vạch phát xạ do chất rắn và chất lỏng phát ra khi bị nung nóng.
Giải
Chọn đáp án D vì quang phổ vạch phát xạ do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích phát ra.
Bài 3 : Quang phổ vạch phát xạ :
A. của các nguyên tố khác nhau ở cùng một nhiệt độ thì như nhau về độ sáng tỉ đối của các vạch.
B. do các chất rắn,chất lỏng hoặc chất khí có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng.
C. là một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.
D. là một hệ thống những vạch sáng (vạch màu) riêng lẻ,ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
Giải
Chọn đáp án D.
Bài 4 : Khi nói về quang phổ,phát biểu nào sau đây là đúng?
A. quang phổ liên tục của nguyên tố nào thì đặc trưng cho nguyên tố đó.
B. các chất khí ở áp suất lớn bị nung nóng thì phát ra quang phổ vạch.
C. mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó.
D. các chất rắn bị nung nóng thì phát ra quang phổ vạch.
Giải
Chọn đáp án C.
Bài 5 : Quang phổ vạch được phát ra khi :
A. nung nóng một chất rắn,lỏng hoặc khí.
B. nung nóng một chất lỏng hoặc chất khí.
C. nung nóng một chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
D. nung nóng một chất khí ở áp suất rất thấp.
Giải
Chọn đáp án D.
Bài 6 : Một miếng sắt và một miếng sứ đặt trong lò,nung đến cùng một nhiệt độ sẽ cho hai quang phổ liên tục :
A. giống nhau.
B. khác nhau về vị trí các vạch màu.
C. khác nhau về số lượng các vạch màu.
D. hoàn toàn khác nhau.
Giải
Chọn đáp án A.
Bài 7 : Quang phổ vạch phát xạ của một chất thì đặc trưng cho :
A. chính chất ấy.
B. thành phần hóa học của chất ấy.
C. thành phần nguyên tố của chất ấy.
D. cấu tạo phân tử của chất ấy.
Giải
Chọn đáp án B.
Bài 8 : Phát biểu nào sau đây đúng ?
A. chất khí hay hơi được kích thích bằng nhiệt hay bằng điện luôn cho quang phổ vạch.
B. Chất khí hay hơi ở áp suất thấp được kích thích bằng nhiệt hay bằng điện luôn cho quang phổ liên tục.
C. quang phổ liên tục của nguyên tố nào thì đặc trưng cho nguyên tố đấy.
D. quang phổ vạch của nguyên tố nào thì đặc trưng cho nguyên tố đấy.
Giải
Chọn đáp án D.
Bài 9 : Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về quang phổ liên tục?
A. quang phổ liên tục là quang phổ gồm nhiều dải sáng,màu sắc,khác nhau,nối tiếp nhau một cách liên tục.
B. quang phổ liên tục của một vật phát sáng chỉ phục thuộc nhiệt độ của vật đó.
C. các chất khí hay hơi có khối lượng riêng nhỏ khi bị kích thích phát ra quang phổ liên tục.
D. quang phổ của ánh sáng trắng là quang phổ liên tục.
Giải
Chọn đáp án C.
Bài 10 : Khi nghiên cứu quang phổ của các chất,chất nào dưới đây khi bị nung nóng đến nhiệt độ cao thì không phát ra quang phổ liên tục?
A. chất khí ở áp suất lớn.
B. chất khí ở áp suất thấp.
C. chất lỏng.
D. chất rắn
Giải
Chọn đáp án B.
