Các phương pháp phân
tích đo quang
Phương pháp phân tích đo quang nằm trong nhóm các phương pháp
phân tích bằng công cụcó nhiệm vụnghiên cứu cách xác định các chất dựa
vào việcđođạc tín hiệu bức xạ điện từvà tác dụng tương hỗcủa bức xạnày
với các chất nghiên cứu.
Phương pháp phân tích đo quang được dùng để khảo sát một khoảng bức xạ
điện từrộng, từtửngoại tới hồng ngoại, các vùng có bước sóng bé hơn nữa
nhưtia X, hoặc các vùng co bước sóng lớn nhưcộng hưởng spin-electron,
sóng viba, cộng hưởng từhạt nhân...
Trong lịch sửkhoa học: các nhà triết học Hy lạp cổ đại xem ánh sáng nhưcác
tia truyền thẳng
Vào thếkỷthứ17, nhiều nhà khoa học Châu Âu tin vào giảthuyết: ánh sáng là một
dòng các hạt rất nhỏ, một sốnhà khoa học khác lại tin rằng: ánh sáng là sóng, và
nó được truyềnđi trong môi trường chứađầy ete.
Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ra đời, lý thuyếtđiện từcủa 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 từhọc, cho
thấy ánh sáng chỉlà một trường hợp riêng của sóng điện từ.
Các thí nghiệm sau này vềsóng điện từ, nhưcủa Heinrich Rudolf Hertz năm 1887,
đều khẳng định tính chính xác của lý thuyết của Maxwell
Nhưvậy ánh sáng được mô tảtheo tính chất tính chất sóng điện từvà theo tính
chất hạt. Trong quang phổhọc: ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia tửngoại, tia
X, sóng radio… đềuđược chỉbằng 1 thuật ngữchung đó là bức xạ điện từ, chúng
chỉkhác nhau về độ dài sóng (bước sóng).
Khi mô tảtính chất sóng người ta dùng các thuật ngữbước sóng, băng tần.
Bức xạ điện từmô tảtheo tính chất sóng có thể được hình dung nhưmột tổhợp
các trường dao động điện E và một từtrường M vuông góc với nhau và chuyển
động với vận tốc không đổi trong môi trường nhấtđịnh.
Bước sóng λlà khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng kềnhau. Đơn vịhay được sửdụng là
nanomet hay đơn vịAngstron
Tần số ν là sốlầnđếmđượcđỉnh sóng đi qua một khoảng không gian nhấtđịnh
trong mộtđơn vịthời gian. Đơn vịlà Hz (Hec) biểu thịsốpeak đi qua mỗi giây.
Quan hệgiữa tần sốvà bước sóng: bước sóng λ(cm/peak) . tần số ν (pic/s) = vận
tốc c (cm/s)
Tính chất hạt: được mô tảdưới dạng những đơn vịnăng lượng mang tên photon.
Năng lượng Photon gắn liền với sóng điện từtỷlệthuận với tần sốsóng, ký hiệu là
E
E = h. ν(h: hằng sốPlanck có giá trịbằng 6,6260693.10E-34 J.s = 6,6260693.10 E-
27 ec.s
Tương tác của bức xạ điện từvới một chất có thể được biểu hiện một cách đại
cương ởhai quá trình:
- quá trình hấp thụ, trong trường hợp bức xạ điện từtới từnguồn bịchất nghiên
cứu hấp thụvà cường độ bức xạgiảmđi. Quá trình hấp thụthường xảy ra khi phân
tửchất nghiên cứuởtrạng thái năng lượng điện tửthấp nhất (trạng thái cơbản)
nên có khảnăng hấp thụnăng 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 sẽlàm tăng cường độ bức xạphát ra từnguồn. Có nghĩa những phân tử ở
trạng thái kích thích và những phân tửnày trởlại trạng thái cơbản và khi đó phát
ra bức xạ điện từkhiến cho cường độ bức xạ điện từtăng 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 trịlớn nhất), hoặc tổng quát là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng,
tại một thờiđiểm nhấtđịnh.
Để biểu thị độ dài sóng ởvùng radio người ta hay dùng thứnguyên là m hoặc cm;
ởvùng hồng ngoại dùng micromet; ởvùng tửngoại, khảkiến dùng nanomet (nm);
ởvùng Rongen dùng Angstron…
Sựliên hệcác đơn vị đó nhưsau: 1cm = 10E8 Å = 10E7 nm = 10E4 µm
* Tần số ν: là sốlần cùng một hiện tượng lặp lại trên mộtđơn vịthời gian (giây).
Trong 1 giây bức xạ điđược c cm (c=2,9970.10E10 cm/s) và bước sóng là λcm vậy:
ν.λ= c hoặcν= c/ λ
Nhưvậyđơn vị đo tần sốlà nghịch đảođơn vị đo thời gian. Trong hệ đo lường
quốc tế,đơn vịnày là Hz đặt tên theo nhà vật lý Đức, Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz
cho biết tần sốlặp lại của sựviệcđúng bằng 1 lần trong mỗi giây: 1Hz=1/s
Đại lượng này hay được sửdụng trong pp cộng hưởng từhạt nhân (NMR) với tần
sốcỡvài trăm MHz
