Vạch quang phổ

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Quang phổ liên tục
Các đường cho thấy sự hấp thụ không khí, dưới sự chiếu sáng gián tiếp, với nguồn sáng trực tiếp không nhìn thấy được, do đó khí không trực tiếp giữa nguồn và máy dò. Ở đây, các đường Fraunhofer trong ánh sáng mặt trời và sự tán xạ Rayleigh của ánh sáng mặt trời này là "nguồn". Đây là quang phổ của một bầu trời xanh gần với đường chân trời, chỉ về hướng đông khoảng 3 hoặc 4  chiều (tức là mặt trời hướng về phía tây) vào một ngày đẹp trời.

Các vạch quang phổ là các vạch tối hoặc sáng trong một quang phổ liên tục và đồng dạng, do sự phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng trong một dải tần hẹp, so với các tần số lân cận. Quang phổ chứa các vạch quang phổ được gọi là quang phổ vạch.

Các loại vạch phổ[sửa | sửa mã nguồn]

Quang phổ liên tục của đèn sợi đốt (giữa) và các vạch phổ rời rạc của đèn huỳnh quang (phía dưới)

Các vạch quang phổ là kết quả của sự tương tác giữa một hệ lượng tử (thường là các nguyên tử, nhưng đôi khi là các phân tử hoặc hạt nhân nguyên tử) và một photon đơn lẻ. Khi một photon có đúng lượng năng lượng để cho phép một sự thay đổi trong trạng thái năng lượng của hệ thống (trong trường hợp của một nguyên tử này thường là một electron làm thay đổi quỹ đạo), các photon được hấp thụ. Sau đó, nó sẽ truyền lại một cách tự nhiên, ở cùng tần số với nguyên bản hoặc theo tầng, trong đó tổng năng lượng của các photon phát ra sẽ bằng năng lượng của năng lượng được hấp thụ (giả sử hệ thống trở về ban đầu tiểu bang).

Một vạch quang phổ có thể được quan sát là vạch phát xạ hoặc vạch hấp thụ. Loại nào được quan sát đều phụ thuộc vào loại vật liệu và nhiệt độ của nó so với nguồn phát xạ khác. Một vạch hấp thụ được tạo ra khi các photon từ nguồn phổ rộng, nóng đi qua vật liệu lạnh. Cường độ ánh sáng, trên một dải tần số hẹp, bị giảm do sự hấp thụ của vật liệu và phát xạ lại theo các hướng ngẫu nhiên. Ngược lại, một vạch phát xạ sáng được tạo ra khi các photon từ vật liệu nóng được phát hiện với sự có mặt của phổ rộng từ nguồn lạnh. Cường độ ánh sáng, trên một dải tần số hẹp tăng lên do sự phát xạ của vật liệu.

Các vạch quang phổ có tính đặc hiệu nguyên tử cao và có thể được sử dụng để xác định thành phần hóa học của bất kỳ môi trường nào có khả năng cho ánh sáng đi qua nó. Một số nguyên tố được phát hiện bằng các quang phổ trung gian, bao gồm helium, thalliumcaesium. Các vạch quang phổ cũng phụ thuộc vào các điều kiện vật lý của chất khí, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi để xác định thành phần hóa học của các ngôi sao và các thiên thể khác không thể phân tích bằng các phương tiện khác, cũng như các điều kiện và tính chất vật lý của chúng.

Các cơ chế khác ngoài tương tác nguyên tử-photon có thể tạo ra các vạch quang phổ. Tùy thuộc vào tương tác vật lý chính xác (với các phân tử, các hạt đơn lẻ, v.v.), tần số của các photon có liên quan sẽ rất khác nhau và các vạch đó có thể được quan sát trên phổ điện từ, từ sóng vô tuyến đến tia gamma.

Đường quang phổ của các nguyên tố hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Ánh sáng nhìn thấy được[sửa | sửa mã nguồn]

Đối với mỗi phần tử, bảng dưới đây cho thấy các vạch quang phổ hiển thị trong phổ nhìn thấy được, từ khoảng 400 nm-700 nm.

Vạch quang phổ của các nguyên tố hóa học
Nguyên tố Z Ký hiệu Vạch quang phổ
Hydro 1 H Hydrogen spectrum visible.png
Heli 2 He Helium spectrum visible.png
Lithi 3 Li Lithium spectrum visible.png
Beryli 4 Be Beryllium spectrum visible.png
Bo 5 B Boron spectrum visible.png
Carbon 6 C Carbon spectrum visible.png
Nitơ 7 N Nitrogen spectrum visible.png
Oxy 8 O Oxygen spectrum visible.png
Flo 9 F Fluorine spectrum visible.png
Neon 10 Ne Neon spectrum visible.png
Natri 11 Na Sodium spectrum visible.png
Magnesi 12 Mg Magnesium spectrum visible.png
Nhôm 13 Al Aluminium spectrum visible.png
Silic 14 Si Silicon spectrum visible.png
Phosphor 15 P Phosphorus spectrum visible.png
Lưu huỳnh 16 S Sulfur spectrum visible.png
Chlor 17 Cl Chlorine spectrum visible.png
Argon 18 Ar Argon spectrum visible.png
Kali 19 K Potassium spectrum visible.png
Calci 20 Ca Calcium spectrum visible.png
Scandi 21 Sc Scandium spectrum visible.png
Titan 22 Ti Titanium spectrum visible.png
Vanadi 23 V Vanadium spectrum visible.png
Chromi 24 Cr Chromium spectrum visible.png
Mangan 25 Mn Manganese spectrum visible.png
Sắt 26 Fe Iron spectrum visible.png
Coban 27 Co Cobalt spectrum visible.png
Nickel 28 Ni Nickel spectrum visible.png
Đồng 29 Cu Copper spectrum visible.png
Kẽm 30 Zn Zinc spectrum visible.png
Galli 31 Ga Gallium spectrum visible.png
Germani 32 Ge Germanium spectrum visible.png
Arsenic 33 As Arsenic spectrum visible.png
Seleni 34 Se Selenium spectrum visible.png
Brom 35 Br Bromine spectrum visible.png
Krypton 36 Kr Krypton spectrum visible.png
Rubidi 37 Rb Rubidium spectrum visible.png
Stronti 38 Sr Strontium spectrum visible.png
Yttri 39 Y Yttrium spectrum visible.png
Zirconi 40 Zr Zirconium spectrum visible.png
Niobi 41 Nb Niobium spectrum visible.png
Molypden 42 Mo Molybdenum spectrum visible.png
Techneti 43 Tc Technetium spectrum visible.png
Rutheni 44 Ru Ruthenium spectrum visible.png
Rhodi 45 Rh Rhodium spectrum visible.png
Palladi 46 Pd Palladium spectrum visible.png
Bạc 47 Ag Silver spectrum visible.png
Cadmi 48 Cd Cadmium spectrum visible.png
Indi 49 In Indium spectrum visible.png
Thiếc 50 Sn Tin spectrum visible.png
Antimon 51 Sb Antimony spectrum visible.png
Teluri 52 Te Tellurium spectrum visible.png
Iod 53 I Iodine spectrum visible.png
Xenon 54 Xe Xenon spectrum visible.png
Caesi 55 Cs Caesium spectrum visible.png
Bari 56 Ba Barium spectrum visible.png
Lanthan 57 La Lanthanum spectrum visible.png
Ceri 58 Ce Cerium spectrum visible.png
Praseodymi 59 Pr Praseodymium spectrum visible.png
Neodymi 60 Nd Neodymium spectrum visible.png
Promethi 61 Pm Promethium spectrum visible.png
Samari 62 Sm Samarium spectrum visible.png
Europi 63 Eu Europium spectrum visible.png
Gadolini 64 Gd Gadolinium spectrum visible.png
Terbi 65 Tb Terbium spectrum visible.png
Dysprosi 66 Dy Dysprosium spectrum visible.png
Holmi 67 Ho Holmium spectrum visible.png
Erbi 68 Er Erbium spectrum visible.png
Thuli 69 Tm Thulium spectrum visible.png
Ytterbi 70 Yb Ytterbium spectrum visible.png
Luteti 71 Lu Lutetium spectrum visible.png
Hafni 72 Hf Hafnium spectrum visible.png
Tantal 73 Ta Tantalum spectrum visible.png
Volfram 74 W Tungsten spectrum visible.png
Rheni 75 Re Rhenium spectrum visible.png
Osmi 76 Os Osmium spectrum visible.png
Iridi 77 Ir Iridium spectrum visible.png
Bạch kim 78 Pt Platinum spectrum visible.png
Vàng 79 Au Gold spectrum visible.png
Thủy ngân 80 Hg
Thalli 81 Tl Thallium spectrum visible.png
Chì 82 Pb Lead spectrum visible.png
Bismuth 83 Bi Bismuth spectrum visible.png
Poloni 84 Po Polonium spectrum visible.png
Radon 86 Rn Radon spectrum visible.png
Radi 88 Ra Radium spectrum visible.png
Actini 89 Ac Actinium spectrum visible.png
Thori 90 Th Thorium spectrum visible.png
Protactini 91 Pa Protactinium spectrum visible.png
Urani 92 U Uranium spectrum visible.png
Neptuni 93 Np Neptunium spectrum visible.png
Plutoni 94 Pu Plutonium spectrum visible.png
Americi 95 Am Americium spectrum visible.png
Curi 96 Cm Curium spectrum visible.png
Berkeli 97 Bk Berkelium spectrum visible.png
Californi 98 Cf Californium spectrum visible.png
Einsteini 99 Es Einsteinium spectrum visible.png

Bước sóng khác[sửa | sửa mã nguồn]

"Các vạch quang phổ" thường ngụ ý rằng người ta đang nói về các vạch có bước sóng rơi vào phạm vi của phổ nhìn thấy được. Tuy nhiên, cũng có nhiều vạch quang phổ xuất hiện ở bước sóng ngoài phạm vi này. Ở bước sóng ngắn hơn nhiều của tia X, chúng được gọi là tia X đặc trưng. Các tần số khác cũng có các vạch phổ nguyên tử, chẳng hạn như dãy Lyman, nằm trong dải cực tím.

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]