Bài 39: Máy quang phổ. Các loại quang phổ - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao
Bài C1 (trang 202 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Cơ thể ta có thể phát ra quang phổ liên tục không?
Bài giải:Cơ thể con người phát ra quang phổ liên tục ở vùng hồng ngoại, do đó ta không thể thấy được quang phổ này qua máy quang phổ.
Thí nghiệm cho biết rằng bắt đầu từ nhiệt độ 500º C thì ta mới thấy được quang phổ liên tục do vật phát ra.
Bài C2 (trang 203): Điều chỉnh cho ngọn lửa bếp ga tăng dần và nhìn vào ngọn lửa, em thấy màu của nó thay đổi thế nào?
Bài giải:Khi điều chỉnh cho nhiệt độ ngọn lửa bếp ga tăng dần thì màu ngọn lửa sẽ chuyển từ màu vàng sang màu xanh do nhiệt độ của ngọn lửa tăng lên nên quang phổ sẽ lan dần sang bước sóng ngắn hơn.
Bài C3 (trang 203): Cho một hạt muối rơi vào ngọn lửa bếp ga, em sẽ thấy gì?
Bài giải:Cho một hạt muối rơi vào ngọn lửa bếp ga ta thấy ánh sáng vàng đặc trưng cho Natri.
Bài C4 (trang 204): Hãy so sánh quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ của hiđrô, natri ở Hình 39.2 và 39.3.
Bài giải:
Ta nhận thấy ở nguyên tố Natri thì vị trí các màu trong quang phổ vạch phát xạ trùng với vị trí các vạch tối trong quang phổ vạch hấp thụ của nguyên tố đó.
Câu 1 (trang 205 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Máy quang phổ là gì? Trình bày các bộ phận cấu tạo chính của một máy quang phổ lăng kính.
Bài giải:+ Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
Người ta dùng máy quang phổ để quan sát quang phổ và xác định thành phần của một nguồn sáng.
+ Cấu tạo chính của một máy quang phổ lăng kính:
Ống chuẩn trực: Một đầu là TKHT L1, đầu còn lại có 1 khe hẹp F nằm ở tiêu diện TKHT L1 để cho chùm tia ló song song.
Hệ tán sắc: Gồm 1 hoặc vài lăng kính P để phân tích chùm ánh sáng song song thành các chùm ánh sáng đơn sắc song song.
Buồng ảnh: Là một hộp kín, một đầu là thấu kính hội tụ L2 (nằm sau lăng kính) đầu còn lại là kính ảnh đặt tại tiêu diện của L2. Chùm ánh sáng đơn sắc song song khi vào buồng ảnh tạo thành nhiều ảnh của nguồn sáng, mỗi ảnh ứng với một bước sóng xác định gọi là vạch quang phổ.
Câu 2 (trang 205): Quang phổ liên tục là gì? Nó do nguồn phát nào phát ra, trong điều kiện nào? Quang phổ liên tục có tính chất quan trọng gì? Tính chất đó có ứng dụng gì?
Bài giải:+ Quang phổ liên tục là dải sáng có màu biến đổi liên tục (liền nhau, không bị đứt đoạn) bắt đầu từ màu đỏ đến màu tím.
+ Nguồn phát:
Quang phổ liên tục do các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí áp suất cao (chất khí có tỉ khối lớn) được nung nóng đến phát sáng phát ra.
+ Tính chất của quang phổ liên tục:
Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng, không phụ thuộc vào cấu tạo chất của vật. Nhiệt độ càng cao, quang phổ liên tục càng mở rộng dần về phía tím.
+ Ứng dụng:
Dùng để đo nhiệt độ của các vật ở rất xa (nhiệt độ các thiên thể) hoặc các vật có nhiệt độ rất cao (nhiệt độ của lò luyện kim).
Câu 3 (trang 205): Quang phổ vạch phát xạ do nguồn nào phát ra và phát ra trong điều kiện nào? Nêu những đặc điểm của quang phổ vạch phát xạ.
Bài giải:Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống các vạch sáng (vạch màu) riêng lẻ trên nền tối
+ Nguồn phát:
Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi được nung đến nhiệt độ cao hoặc được kích thích bằng điện đến phát sáng phát ra quang phổ vạch phát xạ.
+ Đặc điểm:
- Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng các vạch, vị trí các vạch (cũng đồng nghĩa với sự khác nhau về màu sắc các vạch) và độ sáng tỉ đối của các vạch.
- Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng cho nguyên tố đó.
Câu 4 (trang 205): Quang phổ vạch hấp thụ có thể thu được trong điều kiện nào? Nêu đặc điểm của quang phổ vạch hấp thụ.
Bài giải:Quang phổ vạch hấp thụ là hệ thống các vạch tối trên nền quang phổ liên tục.
* Điều kiện phát sinh: Đặt một chất khí áp suất thấp trên đường đi của một chùm ánh sáng trắng.
* Đặc điểm:
- Vị trí của các vạch tối trùng với vị trí các vạch màu của nguyên tố có trong chất khí đang xét trong điều kiện chất khí ấy được phát sáng
- Trong hình dưới đây, natri phát ra hai vạch màu vàng kề nhau khi hơi natri áp suất thấp được kích thích phát sáng.
Nếu đặt một bình chứa hơi natri này trên đường đi của chùm ánh sáng trắng thì trên nền quang phổ liên tục xuất hiện hai vạch tối trùng với vị trí của hai vạch vàng nói trên.
Nếu đặt trên đường đi của chùm ánh sáng trắng một chất rắn hoặc chất lỏng thì trên nền quang phổ liên tục của nguồn sáng trắng ta thấy có những đám vạch tối. Đó là do các nguyên tố của chất rắn và chất lỏng hấp thụ rất nhiều bức xạ đơn sắc kề nhau.
Câu 5 (trang 205): Nêu những tiện lợi của phép phân tích quang phổ.
Bài giải:Phép phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần cấu của các chất dựa vào nghiên cứu quang phổ của chúng.
Những tiện lợi mà phép phân tích quang phổ mang lại:
* Trong phép phân tích định tính (chỉ cần nhận biết sự có mặt của các thành phần khác nhau) thì tiện lợi ở chỗ: Đơn giản, cho kết quả nhanh hơn phép phân tích hoá học.
* Trong phép phân tích định lượng (cần xác định được cả nồng độ của các thành phần trong mẫu) có ưu điểm: Rất nhạy, phát hiện và đo được nồng độ rất nhỏ.
* Ưu điểm tuyệt đối của phép phân tích quang phổ là: Xác định được các thành phần cấu tạo và nhiệt độ của các vật ở xa như mặt trời và các ngôi sao.
Bài 1 (trang 205 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Khi tăng dần nhiệt độ của một dây tóc đèn điện, thì quang phổ của ánh sáng do nó phát ra thay đổi như thế nào sau đây?
A. Sáng dần lên, nhưng vẫn có đủ bảy màu cầu vồng.
B. Ban đầu chỉ có màu đỏ, sau lần lượt có thêm màu cam, màu vàng, cuối cùng, khi nhiệt độ đủ cao, mới có đủ bảy màu, chứ không sáng thêm.
C. Vừa sáng dần thêm, vừa trải rộng dần, từ màu đỏ, qua các màu cam, vàng,... cuối cùng, khi nhiệt độ đủ cao, mới có đủ bảy màu.
D. Hoàn toàn không thay đổi gì.
Bài giải:Đáp án đúng là: C.
Bài 2 (trang 206): Quang phổ vạch được phát ra khí
A. Nung nóng một chất rắn, lỏng hoặc khí.
B. Nung nóng một chất lỏng hoặc chất khí.
C. Nung nóng một chất khí, ở điều kiện tiêu chuẩn.
D. Nung nóng một chất khí ở áp suất rất thấp.
Bài giải:Đáp án đúng là: D
Bài 3 (trang 206): Quang phổ vạch phát xạ của một chất thì đặc trưng cho
A. Chính chất ấy.
B. Thành phần hóa học của chất ấy.
C. Thành phần nguyên tố (tức là tỉ lệ phần trăm các nguyên tố hóa học) của chất ấy.
D. Cấu tạo phân tử của chất ấy.
Bài giải:Đáp án đúng là: B
Giải thích:
- Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng các vạch, vị trí các vạch (cũng đồng nghĩa với sự khác nhau về màu sắc các vạch) và độ sáng tỉ đối của các vạch.
- Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng cho nguyên tố đó.
Bài 4 (trang 206): Sự đảo (hay đảo sắc) vạch quang phổ là
A. Sự đảo ngược, tự vị trí ngược chiều thành cùng chiều.
B. Sự chuyển từ một vạch sáng trên nền tối thành vạch tối trên nền sáng, do bị hấp thụ.
C. Sự đảo ngược trật tự các vạch trên quang phổ.
D. Sự thay đổi màu sắc các vạch quang phổ.
Bài giải:Đáp án đúng là: B.
Giải thích:
Trong thí nghiệm tạo ra quang phổ vạch hấp thụ, nếu tắt nguồn sáng trắng thấy nền quang phổ liên tục biến mất, đồng thời các vạch tối của quang phổ hấp thụ biến thành các vạch màu của quang phổ vạch phát xạ của chính đám hơi đó. Hiện tượng này gọi là hiện tượng đảo sắc của các vạch quang phổ.
Như vậy, ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc đó.
Bài tiếp: Bài 40: Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao