. tds Aj e j s
B. KÍNH QUANG PHỔ DÙNG CÁCH TỬ.
SS.8 CÁC LOẠI PHỔ.
* Quang phổ phát xạ. 1. Phổ liên tục:
Một phổ liên tục chứa tất cả các bức xạ với các bước sĩng ở trong một khoảng hạn nào
đĩ. Trong quang phổ này, các màu biến thiên một cách liên tục.
Quang phổ mặt trời là một thí dụ gần đúng về phổ liên tục từ tím tới đỏ nếu ta bỏ qua các vạch hấp thụ Fraunhofer. Ta cũng cĩ các phổ liên tục cho bởi các chất rắn hay chất lỏng bị kích thích bởi nhiệt (nung nĩng).
2. Quang phổ vạch.
Gồm nhiều vạch rời nhau. Mỗi vạch là một đơn sắc. Thường các vạch khơng phân bố
đều trên tồn bề rộng của quang phổ.
Thí dụ : quang phổ hidrogen cho bởi ơng Geissler gồm 4 vạch trong vùng trơng thấy
được gọi là H(, H(, Hχ, Hδ
Các vạch H(, H(, H(, H( lần lượt cĩ bước sĩng 6563A, 4861A, 4340A, 4102A.
Quang phổ cho bởi ngọn lửa Natrium gồm một vạch kép D gồm hai vạch rất gần nhau
ứng với các bước sĩng 5890A và 5896A. Nếu ta thực hiện thí nghiệm với nhiều muối khác
nhau của Na, ta thấy vị trí của các vạch D khơng thay đổi trong quang phổ. Như vậy các vạch này đặc trưng cho nguyên tố Natrium, đĩ là phổ của nguyên tử Natrium sau khi phân ly khỏi muối của nĩ. Người ta thừa nhận rằng tất cả các quang phổ vạch đều là quang phổ sinh ra bởi các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau.
3. Quang phổ dải.
Gồm nhiều dải sáng màu, một cạnh rõ nét, cạnh kia mờ dần.
Nhưng nếu ta dùng một kính quang phổ cĩ độ tán sắc mạnh hơn thì ta thấy các dải bị phân ly thành vơ số vạch. Các vạch này gần nhau ở về phía cạnh rõ nét và càng xa nhau khi
đi về phía cuối dải.
H. 15
Hα Hβ Hγ Hδ
H. 14
Tử ngoại Hồng ngoại
Quang phổ dải sinh ra bởi các phân tử. Thực vậy ta được quang phổ dải khi nguồn phát xạ là các khí đa nguyên tử khi các điều kiện kích thích khơng làm phân ly khí đĩ. Thí dụ quang phổ cho bởi ống Geissler chứa khí nitrogen. Nếu sự kích thích mạnh khiến các phân tử bị phân ly thành các nguyên tử thì ta lại được quang phổ vạch. Ta cĩ thể kiểm nhận điều này bằng cách khảo sát quang phổ nitrogen khi kích thích bằng tia lửa điện, là một cách kích thích mạnh làm phân ly các phân tử N2 thành các nguyên tử N.
Như vậy, ta thấy sự cấu tạo của một quang phổ phát ra bởi một nguồn phát xạ thay đổi theo điều kiện kích thích (nhiệt độ, áp suất, hiệu thế điện, ….. ). Ở đây ta khơng đề cập tới cơ cấu của sự phát xạ, cho nên khơng đi sâu vào vấn đề này, tuy nhiên cũng nêu một thí dụ cho thấy sự thay đổi về thành phần quang phổ do sự thay đổi điều kiện kích thích nguồn
phát xạ. Trong trường hợp phát xạ do bởi thủy ngân gây ra bởi sự bắn phá bằng một chùm
điện tử. Sự cấu tạo của quang phổ thay đổi theo năng lượng electron kích thích. Các hình
4.16a, 4.16b, 4.16c là các phổ phát xạ bởi Hg ứng với năng lượng của electron kích thích lần lượt là 7,0 ev, 8,4 ev, 8,9 ev.
* QUANG PHỔ HẤP THỤ.
Dọi một chùm tia sáng đi qua một chất A, giả sử dùng ánh sáng trắng. Chùm tia lĩ ra
được cho đi qua một kính quang phổ. Nếu chất A khơng cĩ tính hấp thụ đối với các bước
sĩng của ánh sáng tới thì ta vẫn quan sát một quang phổ liên tục từ đỏ tới tím. Nếu chất A cĩ tính hấp thu ïđối với một số bước sĩng trong ánh sáng tới, thì khi quan sát, trên nền của phổ liên tục, ta thấy những vạch đen hay dải đen ở vị trí của các bước sĩng bị hấp thụ.
Quang phổ với những vạch đen hay dải đen được gọi là quang phổ hấp thụ của chất A. Thí dụ : quang phổ mặt trời đúng ra là quang phổ hấp thụ. Những vạch hấp thụ được gọi là vạch Fraunhofer, ở vị trí các bước sĩng bị lớp khi áp suất yếu xung quanh mặt trời (gọi là lớp chromosphère) và lớp khí quyển bao quanh trái đất hấp thụ (7594A, 6867A, 6563A, 6893A ….. ).
* ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF.
Trong khi khảo sát các quang phổ hấp thụ của các chất khác nhau, người ta nhận xét
được một điều quan trọng là: chính những bức xạ hiện diện trong quang phổ phát xạ lại là
những bức xạ bị hấp thụ trong quang phổ hấp thụ. Kirochhoff đã nêu định luật sau :
Một vật chỉ cĩ thể phát ra những bức xạ mà nĩ cĩ thể hấp thụ trong cùng một điều kiện. - Kiểm chứng :
Ta đã biết ngọn lửa Na (bằng cách bỏ vài hạt muối vào ngọn lửa đèn cồn) phát ra các
vạch 5890A và 5896A. Theo định luật Kirochhoff, ngọn lửa Na cũng phải hấp thụ các bước sĩng trên.
Thực vậy, ta xếp đặt một thí nghiệm như hình vẽ 4.17. 7,0 ev 8,9 ev 8,4 ev (c) (b) (a) H. 16
S là một đèn điện dây tĩc cho một quang phổ liên tục. Nếu tại S’ ta đặt một ngọn lửa Na thì qua kính quang phổ ta thấy trên nền quang phổ liên tục của đèn điện S xuất hiện 2 vạch đen tại vị trí của các bước sĩng 5890A và 5896A. Thực ra, hai vạch này khơng hồn tồn đen, vì mặc
dù ngọn lửa S’ hấp thụ các bước sĩng trên của ngọn đèn S nhưng chính S’ lại phát ra hai đơn
sắc này. Nhưng cường độ sáng của các bức xạ phát ra bởi S’ yếu hơn cường độ sáng của các
bức xạ cịn lại trên quang phổ liên tục phát ra bởi S nên ta nhìn thấy hai vạch như đen. Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng đảo vạch quang phổ.