Bước tới nội dung

Vạch quang phổ

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Tập tin:Spectral-lines-continuous.svg
Quang phổ liên tục
Tập tin:Spectral-lines-emission.svg
Các vạch quang phổ phát xạ
Tập tin:Spectral-lines-absorption.svg
Quang phổ vạch hấp thụ
Tập tin:Spectrum of blue sky.svg
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

Tập tin:Simple spectroscope.jpg
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 học

Ánh sáng nhìn thấy được

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. Bản mẫu:Vạch quang phổ của các nguyên tố hóa học

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

Bước sóng khác

"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