Máy quang phổ là gì? Là thiết bị thường được sử dụng trong các trường học, phòng thí nghiệm, các ngành công nghiệp, môi trường, dược phẩm,… Bài viết dưới đây đo lường bảo trì sẽ cùng các bạn tìm hiểu về máy quang phổ là gì? nguyên lí và cấu tạo của máy quang phổ nhé.
>>>> Tham khảo thêm: Kính hiển vi soi tổ chức kim loại hiện đại như thế nào nhé
Máy quang phổ là gì?
Đây là một trong những thiết bị khoa học kỹ thuật dùng để phân tích chùm sáng. Chùm sáng đó có nhiều thành phần màu sắc hợp lại bởi các đơn sắc khác nhau. Nói một cách khác, máy được sử dụng để nghiên cứu phân tích, quan sát và xác định các thành phần màu sắc của một chùm sáng.
Nguyên lý máy quang phổ UV – VIS
Nguyên lý hoạt đồng máy quang phổ khá đơn giản. Đó là do hiện tượng phản xạ của ánh sáng, nguồn sáng tới ánh sáng trắng bao gồm các tia sáng đơn sắc với những bước sóng khác nhau từ màu đỏ đến tím chiếu vào vật thể cần quan sát. Sau đó, những tia sáng sẽ phản xạ lại mắt của người quan sát là tia sáng có màu nào thì chúng ta sẽ nhìn thấy màu sắc như thế.
Phân loại máy quang phổ
Dựa vào đặc điểm của những dải màu sắc quan sát được sau khi đã tiến hành phân tích. Máy quang phổ được chia thành các loại:
Máy quang phổ lăng kính
Máy quang phổ lăng kinh là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành các tia sáng đơn sắc khác nhau, gồm 3 bộ phận chính:
Ống chuẩn trực của máy quang phổ lăng kính. Ổng chuẩn trực này có công dụng biến chùm ánh sáng đi vào khe hẹp F thành chùm tia song song nhờ vào một thấu kính hội tụ
Hệ tán sắc gồm một hoặc hai lăng kính có tác dụng làm tán chùm ánh sáng vừa ra khỏi ống chuẩn trực thành những tia đơn sắc.
Ống ngắm hoặc buồng tối [buồng ảnh] là nơi che đi ánh sáng để ta đặt mắt vào để quan sát kết quả quang phổ đã phân tích được từ nguồn sáng. Hoặc để thu lại ảnh quang phổ của nguồn sáng cần nghiên cứu
Hoạt động của máy quang phổ lăng kính
Chiếu chùm sáng vào khe F của ống chuẩn trực. Chùm sáng phát ra từ nguồn sáng sẽ được thấu kính hội tụ nằm trong ống chuẩn trực biến thành chùm tia song song
Khi chùm sáng song song đi vào lăng kính thì chúng bị tách ra thành các chùm sáng đơn sắc song song có màu sắc khác nhau lệch theo 2 phương khác nhau.
Quang phổ của nguồn sáng sẽ được thu được ở buồng tối.
Máy Quang phổ liên tục
Máy quang phổ liên tục là một dải ánh sáng gồm các vạch màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím nằm sát với nhau hay còn gọi là 7 sắc cầu vồng.
Nguồn phát sinh: quang phổ liên tục là quang phổ thu được thông qua việc phân tích các vật phát ra ánh sáng trắng. Những vật phát ra ánh sáng như các vật rắn, chất lỏng, chất khí, hay hơi có tỉ khối lớn khi bị nung nóng.
Đặc điểm của máy quang phổ liên tục
– Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát ra ánh sáng. Không phụ thuộc vào những thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
– Tại mỗi mức nhiệt độ xác định khác nhau. Nguồn sáng sẽ phát ra các bức xạ có những buớc sóng liên tục trên một dải tương ứng. Khi nhiệt độ càng tăng cao, quang phổ liên tục càng mở rộng hơn về phía bước sóng ngắn.
– Nếu quang phổ liên tục nằm ngoài vùng bước sóng có thể nhìn thấy của mắt thì ta thấy vật vẫn tối.
Trên đây là những máy quang phổ cơ bản trên thị trường hiện nay. Nếu bạn muốn biết thêm các loại máy quang phổ khác chi tiết hơn. Hãy truy cập vào đo lường bảo trì hay hotline: 0936.983.953
Câu hỏi: Cấu tạo của buồng tối trong máy quang phổ lăng kính gồm các bộ phận chính:
A. Một thấu kính hội tụ và một khe hẹp tại tiêu điểm chính.
B. Một [hoặc hai, ba] lăng kính làm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng.
C. Một thấu kính hội tụ và một tấm phim đặt ở tiêu diện.
D. Một hay nhiều lăng kính đặt song song nhau.
Trả lời :
Đáp án đúng: C. Một thấu kính hội tụ và một tấm phim đặt ở tiêu diện.
Giải thích :
Máy quang phổ lăng kính dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau.
Nó được cấu tạo gồm 3 bộ phận đơn giản là: ống chuẩn trực, hệ tán sắc và buồng ảnh [ buồng tối ]. Cụ thể cấu tạo và chức năng của từng phần như sau:
- Ống chuẩn trực :Một đầu là TKHT L1, đầu còn lại có 1 khe hẹp F nằm ở tiêu diện thấu kinh hội tụ L1 để cho chùm tia ló song song.
- Hệ tán sắc: Gồm 1 hoặc vài lăng kính P để phân tích chùm ánh sáng song song thành các chùm ánh sáng đơn sắc song song.
- Buồng ảnh: Là một hộp kín, một đầu là thấu kính hội tụ L2 [nằm sau lăng kính] đầu còn lại là kính ảnh đặt tại tiêu diện của L2. Chùm ánh sáng đơn sắc song song khi vào buồng ảnh tạo thành nhiều ảnh của nguồn sáng, mỗi ảnh ứng với một bước sóng xác định gọi là vạch quang phổ.
Cùng Toploigiai tìm hiểu thêm về máy quang phổ lăng kính nhé
MÁY QUANG PHỔ LÀ GÌ?
Máy quang phổ là thiết bị hoạt động dựa trên sự phân tích quang phổ.Theo đó, thiết bị này sẽ phân tích chùm sáng phức tạp thành những chùm sáng đơn sắc khác nhau, từ đó sẽ thu được thông tin về thành phần, tính chất hay trạng thái của những khối vật chất liên quan đến chùm sáng đó.
Máy quang phổ xác định phân bố cường độ ánh sáng dựa trên bước sóng của ánh sáng do khối vật chất nào đó tự phát ra, hoặc phản xạ hay truyền qua nó. Những khối vật chất khác nhau sẽ có đặc tính phát quang hay hấp thụ ánh sáng với các bước sóng hoặc mức năng lượng của photon xác định và thường được gọi là vạch quang phổ.
Khi đo cường độ ánh sáng ở các bước sóng đặc trưng như thế sẽ giúp ta xác định tỉ lệ, hàm lượng của chất tương ứng trong vật cần nghiên cứu.
CẤU TẠO MÁY QUANG PHỔ
Cấu tạo của máy quang phổMáy quang phổ có cấu tạo gồm những bộ phận sau:
- Ổng chuẩn trực: bộ phận này có tác dụng biến chùm sáng đi vào khe hẹp F thành chùm tia song song nhờ vào thấu kính hội tụ.
- Hệ tán sắc: bộ phận này gồm hai lăng kính với tác dụng làm tán sắc chùm ánh sáng vừa ra khỏi ống chuẩn trực.
- Buồng ảnh: bộ phận này còn có tên gọi là ống ngắm hoặc buồng tối. Đây là nơi để đặt mắt vào quan sát quang phổ hoặc để thu được ảnh quang phổ của nguồn sáng cần nghiên cứu.
NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY QUANG PHỔ
Nguyên lí hoạt động
- Máy quang phổ hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. Bộ phận chính thực hiện nhiệm vụ này là lăng kính.
- Hiện tượng tán sắc xảy ra là do chiết suất của một môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau và phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.
CÁCH SỬ DỤNG MÁY QUANG PHỔ
- Trước tiên là chiếu vào khe F của ống chuẩn trực C một chùm ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng J. Ta giả sử rằng nguồn sáng J phát ra hai bức xạ đơn sắc là đỏ và tím.
- Sau đó, ánh sáng phát ra từ nguồn sáng J sẽ được thấu kính L1 biến thành chùm tia song song.
- Ngay khi chùm sáng song song đi vào lăng kính thì chúng sẽ bị tách ra thành hai chùm sáng sóng song: một chùm màu đỏ và một chùm màu tím và chúng lệch theo hai phương khác nhau.
- Sau cùng, ta thu được hai vạch quang phổ là vạch S1 màu đỏ và vạch S2 màu tím trên màn M của buồng ảnh nhờ vào thấu kính hội tụ L2.
SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI QUANG PHỔ VÀ MỘT SỐ LOẠI MÁY QUANG PHỔ
Các loại quang phổ
Có 3 loại quang phổ cơ bản:
Quang phổ liên tục:
- Quang phổ này được hiểu là một dải sáng có màu biến đổi liên tục và không bị gián đoạn.
- Nguồn gốc của nó là do các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí có áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra.
- Nó không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
- Loại quang phổ này chủ yếu được dùng để xác định nhiệt độ của các vật phát sáng và đặc biệt là các vật ở xa.
Quang phổ vạch phát xạ
- Quang phổ này được định nghĩa là hệ thống các vạch sáng riêng lẻ trên nền tối.
- Loại quang phổ này phát ra do các chất khí áp suất thấp khi được nung nóng đến nhiệt độ cao hoặc được kích thích bằng điện đến phát sáng.
- Đặc điểm của loại quang phổ này là số lượng, vị trí các vạch của các quang phổ vạch phát xạ của nguyên tố khác nhau thì khác nhau và độ sáng tỉ đối của các vạch cũng khác nhau. Mỗi nguyên tố sẽ có một quang phổ vạch phát xạ đặc trưng.
- Quang phổ này dùng để xác định thành phần cấu tạo nên vật.
Quang phổ vạch hấp thụ
- Quang phổ này là hệ thống các vạch tối trên nền quang phổ liên tục.
- Nó phát sinh khi đặt một chất khí áp suất thấp trên đường đi của một chùm sáng trắng.
- Đặc điểm của quang phổ này là vị trí của các vạch tối trùng với vị trí các vạch màu của nguyên tố có trong chất khí đang xét trong điều kiện chất khí ấy được phát sáng.
- Loại quang phổ này dùng để xác định thành phần của hợp chất.
Một số loại máy quang phổ
1. Máy quang phổ lăng kính
- Máy quang phổ lăng kính dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau.
- Nó được cấu tạo gồm 3 bộ phận đơn giản là: ống chuẩn trực, hệ tán sắc và buồng ảnh [ buồng tối ]. Cụ thể cấu tạo và chức năng của từng phần như sau:
+ Ống chuẩn trực :Một đầu là TKHT L1, đầu còn lại có 1 khe hẹp F nằm ở tiêu diện thấu kính hội tụ L1 để cho chùm tia ló song song.
+ Hệ tán sắc : Gồm 1 hoặc vài lăng kính P để phân tích chùm ánh sáng song song thành các chùm ánh sáng đơn sắc song song.
+ Buồng ảnh : Là một hộp kín, một đầu là thấu kính hội tụ L2 [nằm sau lăng kính] đầu còn lại là kính ảnh đặt tại tiêu diện của L2. Chùm ánh sáng đơn sắc song song khi vào buồng ảnh tạo thành nhiều ảnh của nguồn sáng, mỗi ảnh ứng với một bước sóng xác định gọi là vạch quang phổ.
* Máy này hoạt động như sau:
+ Khi chiếu vào khe F của ống chuẩn trực một chùm sáng phát ra từ nguồn sáng thì ánh sáng này sẽ được thấu kính hội tụ trong ống chuẩn trực biến thành chùm tia song song.
+ Chùm tia song song đó ngay khi đi vào lăng kính thì sẽ bị tách ra thành các chùm sáng đơn sắc song song và lệch theo 2 phương khác nhau.
+ Ở buồng ảnh ta sẽ thu được quang phổ của nguồn sáng.
* Ứng dụng của máy quang phổ
Ứng dụng của thiết bị này thường có ích cho các hoạt động nghiên cứu nhiều hơn. Ngoài ra, chúng cũng được sử dụng tại phòng thí nghiệm tại các trường học để học sinh thực hành quan sát các vật chất. Dưới đây là một số ứng dụng hiện nay:
- Dùng để xác định thành phần cấu tạo của vật chất. Những vật liệu nhỏ hoặc có cấu tạo phức tạp cần dụng đến loại máy này. Nó góp phần khá lớn trong các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học khi phân tích các mảnh kim loại nhỏ hay các nguyên tố cấu tạo.
- Kiểm tra và phát hiện các chất độc hại. Những chất này nếu có tồn tại trong vật được quan sát thì sẽ nhanh chóng được phát hiện ra. Và ta có thể loại bỏ kịp thời tránh gây nguy hiểm cho mọi người.
2. Máy quang phổ huỳnh quang tia X
- Loại máy này được dùng để phân tích thành phần nguyên tố trong vật liệu.
- Máy này hoạt động như sau:
+ Khi chiếu tia X vào vật thể thì một phần tia X bị hấp thụ bởi vật thể vàphần còn lại thì xuyên qua.
+ Mức độ hấp thụ và xuyên qua đó phụ thuộc vào thành phần hóa học tạo nên vật thể cũng như độ dày của chúng.