Quang phổ quang học là gì?

Quang phổ quang học là một phương tiện nghiên cứu các thuộc tính của các đối tượng vật lý dựa trên việc đo cách một đối tượng phát ra và tương tác với ánh sáng.Nó có thể được sử dụng để đo các thuộc tính như thành phần hóa học, nhiệt độ và vận tốc.Nó liên quan đến ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím hoặc hồng ngoại, một mình hoặc kết hợp, và là một phần của một nhóm các kỹ thuật quang phổ lớn hơn gọi là quang phổ điện từ.Phổ quang học là một kỹ thuật quan trọng trong các lĩnh vực khoa học hiện đại như hóa học và thiên văn học.Mắt người nhận thấy sự hiện diện và vắng mặt của các bước sóng khác nhau như các màu khác nhau.Ví dụ, các photon có bước sóng từ 620 đến 750 nanomet được coi là màu đỏ, và do đó, một đối tượng chủ yếu phát ra hoặc phản xạ các photon trong phạm vi đó trông có màu đỏ.Sử dụng một thiết bị gọi là máy quang phổ, ánh sáng có thể được phân tích với độ chính xác lớn hơn nhiều.Đo lường chính xác này mdash; kết hợp với sự hiểu biết về các tính chất khác nhau của ánh sáng mà các chất khác nhau tạo ra, phản xạ hoặc hấp thụ trong các điều kiện khác nhau mdash; là cơ sở của quang phổ quang học.do sự khác biệt cơ học lượng tử trong các nguyên tử và phân tử tạo nên chúng.Ánh sáng được đo bằng máy quang phổ sau khi ánh sáng được phản xạ từ, đi qua hoặc phát ra từ vật thể được nghiên cứu có những gì được gọi là các đường quang phổ.Những dòng này là sự gián đoạn sắc nét của ánh sáng hoặc bóng tối trong quang phổ cho thấy số lượng photon thấp hoặc thấp bất thường có bước sóng cụ thể.Các chất khác nhau tạo ra các dòng phổ đặc biệt có thể được sử dụng để xác định chúng.Các dòng phổ này cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ và vận tốc của vật thể, do đó, quang phổ cũng có thể được sử dụng để đo lường chúng.Ngoài bước sóng, các đặc điểm khác của ánh sáng, chẳng hạn như cường độ của nó, cũng có thể cung cấp thông tin hữu ích. Quang phổ quang học có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào những gì đang được nghiên cứu.Máy quang phổ riêng lẻ là các thiết bị chuyên dụng tập trung vào phân tích chính xác các phần cụ thể, hẹp của phổ điện từ.Do đó, chúng tồn tại trong một loạt các loại cho các ứng dụng khác nhau.Ánh sáng có thể được tạo ra dành riêng cho mục đích này với các thiết bị như đèn hoặc laser hoặc có thể đến từ một nguồn tự nhiên, chẳng hạn như ánh sáng.Nó được sử dụng phổ biến nhất với các khí, đủ khuếch tán để tương tác với ánh sáng trong khi vẫn cho phép nó đi qua.Phổ hấp thụ rất hữu ích để xác định hóa chất và có thể được sử dụng để phân biệt các yếu tố hoặc hợp chất trong hỗn hợp. Phương pháp này cũng cực kỳ quan trọng trong thiên văn học hiện đại và thường được sử dụng để nghiên cứu nhiệt độ và thành phần hóa học của các vật thể thiên thể.Quang phổ thiên văn cũng đo vận tốc của các vật thể xa bằng cách tận dụng hiệu ứng Doppler.Sóng ánh sáng từ một vật thể đang di chuyển về phía người quan sát dường như có tần số cao hơn và do đó các bước sóng thấp hơn so với sóng ánh sáng từ một vật thể ở phần còn lại so với người quan sát, trong khi sóng từ một vật đang di chuyển đi dường như có tần số thấp hơn.Những hiện tượng này được gọi là blueshift và dịch chuyển đỏ tương ứng, vì tăng tần số của một làn sóng ánh sáng nhìn thấy nó về phía đầu màu xanh/màu tím của quang phổ, trong khi hạ tần di chuyển nó về phía màu đỏ.Roscopy được gọi là quang phổ phát thải.Khi các nguyên tử hoặc phân tử bị kích thích bởi một nguồn năng lượng bên ngoài như ánh sáng hoặc nhiệt, chúng tạm thời tăng mức năng lượng trước khi thả trở lại trạng thái cơ bản của chúng.Khi các hạt kích thích trở về trạng thái cơ bản của chúng, chúng giải phóng năng lượng dư thừa dưới dạng photon.Như trường hợp hấp thụ, các chất khác nhau phát ra các photon có bước sóng khác nhau sau đó có thể được đo lường và phân tích.Trong một dạng phổ biến của kỹ thuật này, được gọi là quang phổ huỳnh quang, đối tượng được phân tích được cung cấp năng lượng với ánh sáng, thường là tia cực tím.Trong quang phổ phát thải nguyên tử, lửa, điện hoặc plasma được sử dụng. Quang phổ huỳnh quang thường được sử dụng trong sinh học và y học, vì nó ít gây tổn hại cho vật liệu sinh học hơn các phương pháp khác và vì một số phân tử hữu cơ là huỳnh quang tự nhiên.Quang phổ hấp thụ nguyên tử được sử dụng trong phân tích hóa học và đặc biệt hiệu quả để phát hiện kim loại.Các loại quang phổ hấp thụ nguyên tử khác nhau được sử dụng cho các mục đích như xác định các khoáng chất có giá trị trong quặng, phân tích bằng chứng từ các hiện trường vụ án và duy trì kiểm soát chất lượng trong luyện kim và công nghiệp.