Phổ hấp thụ là một công cụ hữu ích trong việc nghiên cứu sự tương tác của vật liệu với ánh sáng chiếu vào, qua đó, có thể biết được thông tin về các quá trình hấp thụ xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học từ một số trạng thái cơ bản ni đến một số trạng thái kích thích nj, từ đó có thể xác định được bước sóng kích thích hiệu quả cho quá trình quang huỳnh quang (j–i) quan tâm.
(3.5)
trong đó: I0(v) và I(v) tương ứng với cường độ ánh sáng tới và cường độ truyền qua mẫu vật chất, d là độ dày của mẫu và α(v) là hệ số hấp thụ vật liệu đối với photon có năng lượng hυ (hay hc/λ, với c là vận tốc ánh sáng).
Muốn xác định hệ số hấp thụ α(v), người ta lấy ln hai vế, được: (3.6)
Phổ hấp thụ là biểu diễn đồ thị hệ số hấp thụ α (hay độ hấp thụ A) theo bước sóng hay năng lượng của photon đi qua vật chất. Như vậy, hệ số hấp thụ lớn tại một bước sóng nào đó cho thấy photon có năng lượng tương ứng bị vật chất hấp thụ mạnh, phần ánh sáng truyền qua có cường độ yếu. Ý nghĩa của hệ số hấp thụ bằng 1 là khi ánh sáng truyền qua một môi trường có độ dày 1cm, cường độ sẽ bị suy giảm đi e (~2,7) lần.
Hai đại lượng I0(v) và I(v) đo được bằng thực nghiệm. Ví dụ về cách đo: với mẫu có thể phân tán trong dung môi, người ta thường sử dụng hai cu–vét giống nhau, có độ dày chứa mẫu xác định để dễ tính hệ số hấp thụ trong tích số α(v).d trên (thường chọn loại dày 0,1 cm, 0,5 cm hoặc 10 cm). Một cu–vét chứa chỉ dung môi, gọi là cu–vét so sánh, dùng để xác định I0(v); cu–vét khác chứa vật liệu cần đo phổ hấp thụ (được phân tán trong dung môi giống cu–vét so sánh) được dùng để xác định I(v) trong cùng điều kiện đo với I0(v). Sau khi xác định được các đại lượng I0(v) và I(v), có thể tính ln tương ứng để xác định.
Phương pháp đo phổ hấp thụ trong từng vùng phổ đòi hỏi nguồn sáng phát xạ liên tục trong vùng phổ đó, một phổ kế hoặc là máy đơn sắc lựa chọn bước sóng hay tần số, thiết bị thu tín hiệu để đo sự truyền qua của ánh
sáng đơn sắc. Nguồn sáng thường được sử dụng là đèn hydrogen và deuterium đối với vùng tử ngoại và đèn dây tóc (volfram+halogen) cho vùng nhìn thấy và vùng gần hồng ngoại. Trong thí nghiệm đo phổ hấp thụ, chúng tôi dùng đèn halogen phát xạ trong vùng nhìn thấy (Hình 3.1). Bằng cách ghi phổ trải trong vùng năng lượng photon rộng, có thể biết được các quá trình hấp thụ xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học.
Hình 3.1. Phổ phát xạ của đèn Halogen trong vùng nhìn thấy[4]
Các mẫu được đo phổ hấp thụ bởi hệ đo hấp thụ Cary 5000 tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm, Viện Khoa học Vật liệu (Hình 3.2).
Hình 3.2. Hệ đo phổ hấp thụ Cary 5000
