Dải quang phổ

Các vạch quang phổ là các dải sáng hoặc tối trong một quang phổ liên tục, do sự phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng trong một khoảng tần số hẹp so với các tần số xung quanh. Quang phổ có chứa các vạch quang phổ được gọi là quang phổ vạch.

Các loại vạch phổ

Các vạch quang phổ hình thành do sự tương tác giữa một hệ lượng tử (thường là nguyên tử, đôi khi là phân tử hoặc hạt nhân nguyên tử) với một photon đơn lẻ. Khi một photon có năng lượng phù hợp để gây ra sự thay đổi trong trạng thái năng lượng của hệ thống (thường là sự thay đổi quỹ đạo của một electron trong nguyên tử), photon được hấp thụ. Sau đó, nó phát ra trở lại với cùng tần số hoặc theo tầng, sao cho tổng năng lượng của các photon phát ra bằng năng lượng hấp thụ (nếu hệ thống trở về trạng thái ban đầu).

Vạch quang phổ có thể xuất hiện dưới dạng vạch phát xạ hoặc vạch hấp thụ. Loại vạch quan sát được phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ của nó so với nguồn phát xạ. Một vạch hấp thụ xuất hiện khi các photon từ nguồn quang phổ rộng, nóng đi qua vật liệu lạnh, làm giảm cường độ ánh sáng trên dải tần số hẹp do sự hấp thụ và phát xạ lại theo các hướng ngẫu nhiên. Ngược lại, vạch phát xạ sáng được tạo ra khi các photon từ vật liệu nóng được phát hiện trong bối cảnh của phổ rộng từ nguồn lạnh, làm tăng cường độ ánh sáng trên dải tần số hẹp do sự phát xạ của vật liệu.

Các vạch quang phổ rất đặc trưng cho từng nguyên tử và có thể được dùng để xác định thành phần hóa học của bất kỳ môi trường nào mà ánh sáng có thể xuyên qua. Một số nguyên tố được phát hiện thông qua các quang phổ đặc biệt, bao gồm heli, thali và cesi. Các vạch quang phổ cũng thay đổi theo các điều kiện vật lý của khí, do đó chúng rất hữu ích trong việc phân tích thành phần hóa học của các ngôi sao và các thiên thể khác mà không thể phân tích bằng các phương tiện khác, cũng như các điều kiện và đặc điểm vật lý của chúng.

Ngoài tương tác giữa nguyên tử và photon, còn có các cơ chế khác tạo ra các vạch quang phổ. Tùy thuộc vào loại tương tác vật lý chính (với các phân tử, hạt đơn lẻ, v.v.), tần số của các photon có liên quan có thể khác nhau nhiều và các vạch này có thể xuất hiện 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

Bảng dưới đây hiển thị các vạch quang phổ của các nguyên tố hóa học trong vùng ánh sáng nhìn thấy, từ khoảng 400 nm đến 700 nm. Mẫu: Vạch quang phổ của các nguyên tố hóa học

Các bước sóng khác

'Các vạch quang phổ' thường được hiểu là các vạch nằm trong dải bước sóng của ánh sáng nhìn thấy. Tuy nhiên, còn nhiều vạch quang phổ khác nằm ngoài dải này. Ví dụ, ở bước sóng ngắn hơn nhiều trong vùng tia X, chúng được gọi là tia X đặc trưng. Ngoài ra, còn có các vạch phổ nguyên tử khác ở các tần số khác, chẳng hạn như dãy Lyman trong vùng cực tím.

Ghi chú