Quang phổ nghĩa là gì?

Quang phổ nghĩa là gì? Hãy cùng Thommatngaymua tìm hiểu chi tiết về ý nghĩa của quang phổ thông qua bài viết sau đây nhé

Quang phổ là gì?

Quang phổ là một thang có chứa tất cả các sóng điện từ. Khi chúng ta nói về ánh sáng, rất có thể ánh sáng mà mắt chúng ta nhìn thấy đầu tiên xuất hiện trong tâm trí chúng ta. Tuy nhiên, ánh sáng không chỉ là ánh sáng nhìn thấy. Thực chất, hiện tượng mà chúng ta gọi là ánh sáng là sóng điện từ. Khi chúng ta nói về ánh sáng bằng một ngôn ngữ kỹ thuật hơn, chúng ta thường gọi nó là hạt mang, photon.

Từ sóng vô tuyến trong điện thoại di động của chúng ta đến vi sóng trong lò vi sóng, từ đèn LED hồng ngoại trong điều khiển từ xa đến thiết bị khử trùng bằng tia cực tím (UV) trong bệnh viện, sóng điện từ (tức là ánh sáng) xuất hiện ở hầu hết mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta dưới các hình thức khác nhau. Hơn nữa, ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường chỉ là một phần nhỏ của sóng điện từ. Quang phổ điện từ (quang phổ) cũng là cách chúng ta phân loại ánh sáng mà chúng ta gặp phải khá khác biệt.

Quang phổ điện từ là gì?

Tất cả các sóng điện từ trong vũ trụ, từ sóng vô tuyến đến tia gamma, đều được xếp vào phổ điện từ. Nói cách khác, phổ điện từ là một thang đo chứa toàn bộ dải ánh sáng có sẵn.

Sóng điện từ

sóng điện từ Bước sóng Tính thường xuyên năng lượng photon
tia gamma <0,02 nm > 15 EHz > 62,1 keV
tia X 0,01 nm – 10 nm 30 EHz – 30 PHz 124 keV – 124 eV
Moröte (UV) 10 nm – 400 nm 30 PHz – 750 THz 124 eV – 3 eV
vùng thị giác 390 nm – 750 nm 770 Thz – 400 THz 3,2 eV – 1,7 eV
Hồng ngoại ( IR ) 750 nm – 1 mm 400 THz – 300 GHz 1,7 eV – 1,24 meV
Lò vi sóng 1 mm – 1 m 300 GHz – 300 MHz 1,24 meV – 1,24 µeV
sóng radio 1 m – 100 km 300 MHz – 3 kHz 1,24 tháng 2 – 12,4 tháng 2
Bởi vì những phạm vi này thực sự là mô tả, bạn có thể thấy các biến thể nhỏ ở những nơi khác. Bảng: Wikipedia

Ánh sáng bao gồm điện trường và từ trường thay đổi theo chu kỳ . Tần số (hoặc bước sóng ) của các sóng này xác định các đặc tính vật lý của ánh sáng và vị trí của nó trong phổ điện từ.

Vị trí của sóng điện từ trong quang phổ được xác định bởi tần số hoặc bước sóng của nó. Tần số (ν) là số lượng sóng truyền qua bất kỳ điểm nào trong một giây, còn bước sóng (λ) là khoảng cách giữa hai đỉnh (hoặc đáy) sóng. Do đó, bước sóng và tần số tỷ lệ nghịch.

Ở đây c là tốc độ ánh sáng. Biểu thức năng lượng của sóng điện từ:

Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng khi tần số của sóng điện từ tăng lên thì năng lượng của nó cũng tăng theo. Nói cách khác, vì bước sóng sẽ giảm khi tần số tăng , nên chúng ta có thể nói rằng năng lượng tăng khi bước sóng giảm .

Quang phổ điện từ phân loại sóng điện từ theo năng lượng của chúng. Trong hình trên, khi bạn đi từ trái sang phải, tần số tăng ( bước sóng giảm), nghĩa là, năng lượng tăng.

  • Sóng điện từ tần số cao có năng lượng cao hơn tần số thấp. Vì lý do này, sóng điện từ tần số cao có thể xâm nhập sâu hơn vào các vật thể.
  • Sóng điện từ tần số cao có thể mang nhiều thông tin hơn trên một đơn vị thời gian.
  • Bước sóng càng ngắn (tức là tần số càng cao) thì sóng điện từ càng thể hiện rõ các chi tiết của bề mặt mà nó rơi vào.
sóng điện từ cơ chế sản xuất Các ứng dụng Hiệu ứng và Sử dụng
tia gamma phân rã hạt nhân Y học hạt nhân Chẩn đoán y tế, điều trị ung thư và hình ảnh. Nó có thể gây ung thư.
tia X Tăng tốc tải Y tế và An toàn Chẩn đoán y tế, điều trị ung thư và hình ảnh. Nó có thể gây ung thư.
Moröte (UV) Bức xạ nhiệt và chuyển đổi điện tử Khử trùng Sản xuất vitamin D, các quá trình hóa học trong tầng ôzôn. Nó có thể gây ung thư.
ánh sáng thấy được Bức xạ nhiệt và chuyển đổi điện tử nhiều cánh đồng Nó được sử dụng trong quang hợp và thị lực.
Hồng ngoại ( IR ) Bức xạ nhiệt và chuyển đổi điện tử hình ảnh nhiệt Nó bị hấp thụ bởi khí quyển và gây ra hiệu ứng nhà kính.
Lò vi sóng Tăng tốc tải và bức xạ nhiệt Thông tin liên lạc, lò nung và radar Nó làm nóng đối tượng bằng cách làm rung các phân tử phân cực ( lò vi sóng).
sóng radio Tăng tốc tải Giao tiếp và điều khiển từ xa Nó được sử dụng trong hình ảnh Cộng hưởng từ (MR).
Các tuyên bố quá chung chung để làm ví dụ và có thể thay đổi. Bảng: Lumenlearning

Như chúng ta có thể thấy từ ba mục này, sóng điện từ với các tần số khác nhau có các tính chất vật lý khác nhau. Tương tự, các khu vực sử dụng cũng đang thay đổi do sự khác biệt của các tính năng này.

Sóng vô tuyến : Sóng điện từ mang lại cho chúng ta âm nhạc mà chúng ta nghe trên radio là sóng vô tuyến. Những sóng này, được sử dụng đặc biệt trong liên lạc, cũng được phát ra từ các ngôi sao và đám mây khí trong vũ trụ.

Lò vi sóng : Như chúng tôi đã đề cập ở trên, có thể tăng thông tin được truyền trên một đơn vị thời gian khi tần số tăng lên. Vì lý do này, vi sóng được sử dụng để liên lạc với các vệ tinh. Tương tự, các công nghệ radar đã được phát triển bằng cách sử dụng vi sóng. Ngoài tất cả những công dụng khoa học và công nghệ này, lò vi sóng trong gia đình chúng ta còn có thể hâm nóng thức ăn bằng lò vi sóng .

Hồng ngoại (IR): Sóng điện từ trong vùng hồng ngoại, bao phủ khu vực từ cuối vi sóng đến phần năng lượng thấp của vùng khả kiến, bị bắt bởi các phân tử CO2  H2O trong khí quyển Điều này làm cho nhiệt độ của bầu khí quyển tăng lên. Các công nghệ với hình ảnh hồng ngoại tạo ra hình ảnh bằng cách sử dụng tia hồng ngoại phân tán từ cơ thể và vật thể của chúng ta .

Vùng khả kiến: Vùng này được hình thành bởi sóng điện từ có bước sóng từ 400 nm đến 750 nm , là phạm vi mà mắt người nhìn thấy. Đây là một phần của quang phổ làm cho cuộc sống trở nên “đầy màu sắc” đối với chúng ta.

Vùng cực tím (UV) : Vùng này được hình thành bởi sóng điện từ có bước sóng từ 400 nm đến 10 nm , được Johann Ritter phát hiện vào năm 1801 khi đang nghiên cứu quang phổ của Mặt trời. Lý do tại sao mặt trời làm rạn da của chúng ta là tia cực tím.

Tia X : Những sóng điện từ này, có tần số rất cao, được gọi là tia X vì người ta chưa xác định được tính chất và bản chất của chúng. Vùng này, bao gồm các bước sóng nhỏ hơn 0,01 nm , thường được sử dụng trong nhiều công nghệ hình ảnh khác nhau, từ các thiết bị được an ninh tại sân bay sử dụng đến các sản phẩm công nghệ cao hiển thị cấu trúc tinh thể.

Tia gamma : Tia gamma, một trong những chất phân rã phóng xạ nguy hiểm và có tính xuyên thấu, được phát hiện vào những năm 1890, ngay sau khi phóng xạ được phát hiện. Những tia này, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ khử trùng thực phẩm đến hình ảnh, là sóng năng lượng cao nhất trong phổ điện từ.