Các phương pháp phân tích đo quang

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

436
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp phân tích đo quang nằm trong nhóm các phương pháp phân tích bằng công cụ có nhiệm vụ nghiên cứu cách xác định các chất dựa vào việc đo đạc tín hiệu bức xạ điện từ và tác dụng tương hỗ của bức xạ này với các chất nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các phương pháp phân tích đo quang

Các phương pháp phân tích đo quang Phương pháp phân tích đo quang nằm trong nhóm các phương pháp phân tích bằng công cụ có nhiệm vụ nghiên cứu cách xác định các chất dựa vào việc đo đạc tín hiệu bức xạ điện từ và tác dụng tương hỗ của bức xạ này với các chất nghiên cứu. Phương pháp phân tích đo quang được dùng để khảo sát một khoảng bức xạ điện từ rộng, từ tử ngoại tới hồng ngoại, các vùng có bước sóng bé hơn nữa như tia X, hoặc các vùng co bước sóng lớn như cộng hưởng spin-electron, sóng viba, cộng hưởng từ hạt nhân... Trong lịch sử khoa học: các nhà triết học Hy lạp cổ đại xem ánh sáng như các tia truyền thẳng Vào thế kỷ thứ 17, nhiều nhà khoa học Châu Âu tin vào giả thuyết: ánh sáng là một dòng các hạt rất nhỏ , một số nhà khoa học khác lại tin rằng: ánh sáng là sóng, và nó được truyền đi trong môi trường chứa đầy ete. Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ra đời, lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell năm 1865, khẳng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng. Đặc biệt, lý thuyết này kết nối các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học, cho thấy ánh sáng chỉ là một trường hợp riêng của sóng điện từ.
Các thí nghiệm sau này về sóng điện từ, như của Heinrich Rudolf Hertz năm 1887, đều khẳng định tính chính xác của lý thuyết của Maxwell Như vậy ánh sáng được mô tả theo tính chất tính chất sóng điện từ và theo tính chất hạt. Trong quang phổ học: ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X, sóng radio… đều được chỉ bằng 1 thuật ngữ chung đó là bức xạ điện từ, chúng chỉ khác nhau về độ dài sóng (bước sóng). Khi mô tả tính chất sóng người ta dùng các thuật ngữ bước sóng, băng tần. Bức xạ điện từ mô tả theo tính chất sóng có thể được hình dung như một tổ hợp các trường dao động điện E và một từ trường M vuông góc với nhau và chuyển động với vận tốc không đổi trong môi trường nhất định.
Bước sóng λ là khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng kề nhau. Đơn vị hay được sử dụng là nanomet hay đơn vị Angstron Tần số ν là số lần đếm được đỉnh sóng đi qua một khoảng không gian nhất định trong một đơn vị thời gian. Đơn vị là Hz (Hec) biểu thị số peak đi qua mỗi giây. Quan hệ giữa tần số và bước sóng: bước sóng λ (cm/peak) . tần số ν (pic/s) = vận tốc c (cm/s) Tính chất hạt: được mô tả dưới dạng những đơn vị năng lượng mang tên photon. Năng lượng Photon gắn liền với sóng điện từ tỷ lệ thuận với tần số sóng, ký hiệu là E E = h. ν (h: hằng số Planck có giá trị bằng 6,6260693.10E-34 J.s = 6,6260693.10 E- 27 ec.s Tương tác của bức xạ điện từ với một chất có thể được biểu hiện một cách đại cương ở hai quá trình: - quá trình hấp thụ, trong trường hợp bức xạ điện từ tới từ nguồn bị chất nghiên cứu hấp thụ và cường độ bức xạ giảm đi. Quá trình hấp thụ thường xảy ra khi phân tử chất nghiên cứu ở trạng thái năng lượng điện tử thấp nhất (trạng thái cơ bản) nên có khả năng hấp thụ năng lượng của bức xạ điện từ - Quá trình phát xạ, trong trường hợp chất nghiên cứu cũng phát ra bức xạ điện từ và vì vậy sẽ làm tăng cường độ bức xạ phát ra từ nguồn. Có nghĩa những phân tử ở trạng thái kích thích và những phân tử này trở lại trạng thái cơ bản và khi đó phát
ra bức xạ điện từ khiến cho cường độ bức xạ điện từ tăng lên trong quá trình phát xạ. 2. Các đại lượng đo bức xạ điện từ * Độ dài sóng (bước sóng) λ: Bước sóng là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (điểm mà sóng đạt giá trị lớn nhất), hoặc tổng quát là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng, tại một thời điểm nhất định. Để biểu thị độ dài sóng ở vùng radio người ta hay dùng thứ nguyên là m hoặc cm; ở vùng hồng ngoại dùng micromet; ở vùng tử ngoại, khả kiến dùng nanomet (nm); ở vùng Rongen dùng Angstron… Sự liên hệ các đơn vị đó như sau: 1cm = 10E8 Å = 10E7 nm = 10E4 µm * Tần số ν: là số lần cùng một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian (giây). Trong 1 giây bức xạ đi được c cm (c=2,9970.10E10 cm/s) và bước sóng là λ cm vậy: ν . λ = c hoặc ν = c/ λ Như vậy đơn vị đo tần số là nghịch đảo đơn vị đo thời gian. Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị này là Hz đặt tên theo nhà vật lý Đức, Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz cho biết tần số lặp lại của sự việc đúng bằng 1 lần trong mỗi giây: 1Hz=1/s Đại lượng này hay được sử dụng trong pp cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) với tần số cỡ vài trăm MHz
* Số sóng là số nghịch đảo của bước sóng, Số sóng tỷ lệ thuận với tần số và được dùng để có những số đo nhỏ hơn số đo tần số. thứ nguyên là cmE-1 theo danh pháp IUPAC được gọi là kaizer, viết tắt là K. 1000cmE-1=1000K=1kK (kilokaizer). * Năng lượng của bức xạ: Năng lượng của bức xạ điện từ không liên tục, chúng hấp thụ hay phát xạ một cách gián đoạn, từng lượng nhỏ nguyên vẹn gọi là lượng tử năng lượng. Ta có: E = hv = hc/λ (chú ý chuyển đổi các đơn vị năng lượng: 1 ec = 10E-7 J = 2,3884.10E-8 cal = 0,6241.10E12 eV) Và vì phân tử hấp thụ từng lượng tử năng lượng nên biến thiên năng lượng cũng được tính tương tự: ΔE = hv = hc/λ 3. Phổ điện từ (The Electromagnetic Spectrum) Bức xạ điện từ bao gồm một dải các sóng điện từ có bước song biến đổi trong khoảng rộng: cỡ m (sóng radio) tới cỡ Angstron (tia X) toàn bộ các dải sóng được chia thành các vùng phổ khác nhau
Trong mỗi vùng phổ này với KHCN phát triển người ta tách được những bước sóng chỉ sai khác nhau cỡ 1-0,1nm nhờ các công cụ đặc biệt như cách tử, lăng kính... và gọi là bức xạ đơn sắc Theo thuyết hạt, bức xạ đơn sắc chỉ bao gồm 1 loại photon có năng lượng giống nhau; còn bức xạ đa sắc bao gồm các loại photon có năng lượng khác nhau...