Vạch quang phổ

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.

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 loại vạch phổSửa đổi

 
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 trạng thái ban đầu).

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 heli, thalicesi. 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 họcSửa đổi

Ánh sáng nhìn thấy đượcSửa đổi

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  
Heli 2 He  
Lithi 3 Li  
Beryli 4 Be  
Bo 5 B  
Carbon 6 C  
Nitơ 7 N  
Oxy 8 O  
Flo 9 F  
Neon 10 Ne  
Natri 11 Na  
Magnesi 12 Mg  
Nhôm 13 Al  
Silic 14 Si  
Phốt pho 15 P  
Lưu huỳnh 16 S  
Chlor 17 Cl  
Argon 18 Ar  
Kali 19 K  
Calci 20 Ca  
Scandi 21 Sc  
Titan 22 Ti  
Vanadi 23 V  
Chromi 24 Cr  
Mangan 25 Mn  
Sắt 26 Fe  
Coban 27 Co  
Nickel 28 Ni  
Đồng 29 Cu  
Kẽm 30 Zn  
Galli 31 Ga  
Germani 32 Ge  
Arsenic 33 As  
Seleni 34 Se  
Brom 35 Br  
Krypton 36 Kr  
Rubidi 37 Rb  
Stronti 38 Sr  
Yttri 39 Y  
Zirconi 40 Zr  
Niobi 41 Nb  
Molypden 42 Mo  
Techneti 43 Tc  
Rutheni 44 Ru  
Rhodi 45 Rh  
Palladi 46 Pd  
Bạc 47 Ag  
Cadmi 48 Cd  
Indi 49 In  
Thiếc 50 Sn  
Antimon 51 Sb  
Teluri 52 Te  
Iod 53 I  
Xenon 54 Xe  
Caesi 55 Cs  
Bari 56 Ba  
Lanthan 57 La  
Ceri 58 Ce  
Praseodymi 59 Pr  
Neodymi 60 Nd  
Promethi 61 Pm  
Samari 62 Sm  
Europi 63 Eu  
Gadolini 64 Gd  
Terbi 65 Tb  
Dysprosi 66 Dy  
Holmi 67 Ho  
Erbi 68 Er  
Thuli 69 Tm  
Ytterbi 70 Yb  
Luteti 71 Lu  
Hafni 72 Hf  
Tantal 73 Ta  
Volfram 74 W  
Rheni 75 Re  
Osmi 76 Os  
Iridi 77 Ir  
Bạch kim 78 Pt  
Vàng 79 Au  
Thủy ngân 80 Hg
Thalli 81 Tl  
Chì 82 Pb  
Bismuth 83 Bi  
Poloni 84 Po  
Radon 86 Rn  
Radi 88 Ra  
Actini 89 Ac  
Thori 90 Th  
Protactini 91 Pa  
Urani 92 U  
Neptuni 93 Np  
Plutoni 94 Pu  
Americi 95 Am  
Curi 96 Cm  
Berkeli 97 Bk  
Californi 98 Cf  
Einsteini 99 Es  

Bước sóng khácSửa đổi

"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 thíchSửa đổi