Bài tập về quang phổ liên tục
I. Lý thuyết
1. Máy Quang Phổ
a) Chức năng: Là dụng cụ dùng để phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc.
b) Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng
c) Các bộ phận chính và chức năng:
- Ống chuẩn trực:
+ Gồm TKHT L1, khe hẹp F đặt tại tiêu điểm chính của L1.
+ Tạo ra chùm song song.
- Hệ tán sắc
+ Gồm 1 (hoặc 2, 3) lăng kính.
+ Phân tích chùm sáng song song phức tạp thành những chùm phần đơn sắc song song.
- Buồng tối
+ Là một hộp kín, gồm TKHT L2, tấm phim ảnh K (hoặc kính ảnh) đặt ở mặt phẳng tiêu của L2.
+ Hứng ảnh của các thành phần đơn sắc, mỗi ảnh đơn sắc là 1 vạch quang phổ.
2. Các loại Quang phổ
a) Quang phổ phát xạ
a1) Quang phổ liên tục
- Định nghĩa: Gồm một dải có màu thay đổi một cách liên tục.
- Cách tạo - Điều kiện phát sinh:
+ Quang phổ phát xạ của một chất là quang phổ của ánh sáng do chất đó phát ra, khi được nung nóng đến nhiệt độ cao.
+ Do mọi chất rắn, lỏng, khí có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng.
- Đặc điểm:
+ Phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ cao → Quang phổ mở rộng sang vùng bước sóng ngắn
+ - Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của vật phát sáng
a1) Quang phổ vạch
- Định nghĩa: Là quang phổ chỉ chứa những vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối
- Cách tạo - Điều kiện phát sinh:
+ Quang phổ phát xạ của một chất là quang phổ của ánh sáng do chất đó phát ra, khi được nung nóng đến nhiệt độ cao.
+ Do các chất khí (hơi) ở áp suất thấp khi bị kích thích phát ra.
- Đặc điểm:
+ Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau (số lượng các vạch, vị trí và độ sáng các vạch), đặc trưng cho nguyên tố đó.
b) Quang phổ hấp thụ
- Định nghĩa: Hệ thống các vạch tối hoặc "đám" vạch tối trên nền Quang phổ liên tục.
- Cách tạo - Điều kiện phát sinh:
+ Ánh sáng trắng từ nguồn phát Quang phổ liên tục đi qua đám khí ( hơi) hoặc dung dịch… → một số bức xạ đơn sắc trong ánh sáng trắng bị khí ( hơi) hoặc dung dịch…hấp thụ → tạo ra các vạch tối hoặc đám vạch tối.
- Đặc điểm:
+ Các chất rắn, lỏng và khí đều cho quang phổ hấp thụ.
+ Quang phổ hấp thụ của chất khí chỉ chứa các vạch hấp thụ. Quang phổ của chất lỏng và chất rắn chứa các “đám” gồm cách vạch hấp thụ nối tiếp nhau một cách liên tục.
3. Tia Hồng ngoại - Tia Tử ngoại - Tia X
- Bản chất: Sóng điện từ (giống như ánh sáng thông thường nhưng không nhìn thấy)/ không mang điện
a) Tia Hồng ngoại
- Bước sóng: Bước sóng lớn hơn ánh sáng đỏ (từ 760nm → vài mm)
- Nguồn phát:
+ Mọi vật có nhiệt độ cao hơn 0K đều phát ra tia hồng ngoại.
+ Vật có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh thì phát bức xạ hồng ngoại ra môi trường.
+ Nguồn phát tia hồng ngoại thông dụng: bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điôt hồng ngoại…
- Tính chất:
+ Truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.
+ Tác dụng nhiệt rất mạnh
+ Gây một số phản ứng hoá học
+ Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần
- Công dụng:
+ Sấy khô, sưởi ấm…
+ Chụp ảnh hồng ngoại, ống nhòm hồng ngoại
+ Điều khiển dùng hồng ngoại.
b) Tia Tử ngoại
- Bước sóng: Bước sóng nhỏ hơn ánh sáng tím (từ 380nm → vài nm)
- Nguồn phát:
+ Những vật có nhiệt độ cao (từ 2000oC trở lên) đều phát tia tử ngoại.
+ Nguồn phát thông thường: hồ quang điện, Mặt trời, phổ biến là đèn hơi thuỷ ngân
- Tính chất:
+ Truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.
+ Tác dụng lên phim ảnh.
+ Kích thích sự phát quang của nhiều chất.
+ Kích thích nhiều phản ứng hoá học.
+ Làm ion hoá không khí và nhiều chất khí khác.
+ Tác dụng sinh học.
+ Bị thuỷ tinh hấp thụ mạnh.
+ Thạch anh, nước hấp thụ mạnh các tia từ ngoại có bước sóng ngắn hơn 200nm
+ Tần ozon hấp thụ hầu hết các tia tử ngoại có bước sóng dưới 300nm.
- Công dụng:
+ Trong y học: tiệt trùng, chữa bệnh còi xương.
+ Trong CN thực phẩm: tiệt trùng thực phẩm.
+ CN cơ khí: tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại.
c) Tia X
- Bước sóng: λ = 10-8m → 10-11m
- Nguồn phát:
+ Ống Cu-lít-giơ
+ Ống Rơn ghen
+ Chùm electron có năng luợng lớn đập vào kim loại nguyên tử lượng lớn → làm phát ra tia X
- Tính chất:
+ Truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.
+ Tính chất nổi bật và quan trọng nhất là khả năng đâm xuyên. Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn (càng cứng).
+ Làm đen kính ảnh.
+ Làm phát quang một số chất.
+ Làm ion hoá không khí.
+ Có tác dụng sinh lí.
- Công dụng:
+ Trong y học: Chẩn đoán bệnh, chữa bệnh ung thư.
+ CN cơ khí : kiểm tra khuyết tật trong sản phẩm đúc
4. Thang sóng điện từ và tính chất
Thang sóng điện từ theo chiều giảm bước sóng (tăng dần về tần số)
| Sóng vô tuyến, tia HN, ánh sáng NT, tia TN, tia X, tia gama | ||
| Bản chất | Sóng điện từ | |
| Tính chất | Bước sóng khác nhau → phương pháp phát (thu) khác nhau/ khả năng đâm xuyên khác nhau/có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy ... | |
| Bước sóng càng dài: dễ quan sát giao thoa | Bước sóng càng ngắn (tia X, tia gamma): đâm xuyên mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất, dễ gây ion hóa không khí… | |
II. Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: Trong chân không bước sóng ánh sáng lục bằng?
A. 546 mm. B. 546 μm. C. 546 pm. D. 546 nm.
Lời giải:
Ánh sáng lục nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy nên ta chọn đáp án B.
Ví dụ 2: Một chùm bức xạ điện từ có tần số 24.1014 Hz. Trong không khí (chiết suất lấy bằng 1), chùm bức xạ này có bước sóng bằng bao nhiêu và thuộc vùng nào trong thang sóng điện từ? Cho vân tốc ánh sáng trong chân không c = 3.108 m/s.
A. λ = 0,48 μm; vùng ánh sáng nhìn thấy. B. λ = 48 pm; vùng tia X.
C. λ = 1,25 μm; vùng hồng ngoại. D. λ = 125 nm; vùng tử ngoại.
Lời giải:
λ = c/f = 125.10-9 m → Chọn D.
Ví dụ 3: Một chùm xạ điện từ có bước sóng 0,75 μm trong môi trường nước (chiết suất n = 4/3). Chùm bức xạ này có tần số bằng bao nhiêu và thuộc vùng nào trong thang sóng điện từ. Cho vận tốc ánh sáng trong chân không là c = 3.108 m/s.
A. f = 6.1014 Hz, vùng ánh sáng nhìn thấy. B. f = 3.1014 Hz; vùng tia X.
C. f = 3.1014 Hz; vùng hồng ngoại. D. f = 6.1015 Hz; vùng tử ngoại.
Lời giải:
f = c / n. λn = 3.1014 Hz; λ = c/f = 10-6 m → thuộc vùng hồng ngoại.
III. Bài tập vận dụng
Bài 1: Ánh sáng có tần số lớn nhất trong các ánh sáng đơn sắc: đỏ, lam, chàm, tím là ánh sáng
A. đỏ. B. chàm. C. tím. D. lam.
Lời giải:
Chọn C.
Ánh sáng nhìn thấy sắp xếp theo thứ tự tần số tăng dần của các màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
Bài 2: Tia hồng ngoại
A. là ánh sáng nhìn thấy, có màu hồng.
B. được ứng dụng để sưởi ấm.
C. không truyền được trong chân không.
D. không phải là sóng điện từ.
Lời giải:
Chọn B.
Tia hồng ngoại là sóng điện từ truyền được trong chân không, thuộc vùng không nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn ánh sáng màu đỏ, được sử dụng để sấy khô, sưởi ấm.
Bài 3: Phát biểu nào sau đây là sai?
A. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều là sóng điện từ.
B. Sóng ánh sáng là sóng ngang.
C. Tia X và tia gamma đều không thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy.
D. Các chất rắn, lỏng và chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra quang phổ vạch.
Lời giải:
Chọn D.
Các chất rắn, lỏng và chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra quang phổ liên tục.
Bài 4: Trong chân không, các bức xạ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần là
A. tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia tử ngoại, tia X.
B. tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia X, tia tử ngoại.
C. ánh sáng tím, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X.
D. tia X, tia tử ngoại, ánh sáng tím, tia hồng ngoại.
Lời giải:
Chọn A.
Bước sóng của các bức xạ điện từ trong chân không được sắp xếp theo thứ tự giản dần là: sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím), tia tử ngoại, tia X (tia Rơnghen), tia gamma.
Bài 5: Nguồn sáng nào sau đây khi phân tích không cho quang phổ vạch phát xạ?
A. Đèn hơi hyđrô.
B. Đèn hơi thủy ngân.
C. Đèn hơi natri.
D. Đèn dây tóc.
Lời giải:
Chọn D.
Đèn dây tóc khi phát sáng sẽ cho quang phổ liên tục.
Bài 6: Quang phổ liên tục
A. phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát mà không phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát.
B. phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của nguồn phát.
C. không phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của nguồn phát.
D. phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát mà không phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát.
Lời giải:
Chọn A.
Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát mà không phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát.
Bài 7: Khi nói về tia hồng ngoại, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ.
B. Chỉ có các vật có nhiệt độ trên 2000oC mới phát ra tia hồng ngoại.
C. Tia hồng ngoại có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng tím.
D. Tác dụng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt.
Lời giải:
Chọn B.
Các vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường sẽ phát ra tia hồng ngoại.
Câu 8: Quang phổ liên tục:
A. phụ thuộc nhiệt độ của nguồn sáng
B. phụ thuộc bản chất của nguồn sáng
C. phụ thuộc đồng thời vào nhiệt độ và bản chất của nguồn sáng
D. không phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của nguồn sáng
- 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.
Chọn đáp án A
Câu 9: Biết quang phổ vạch phát xạ của một chất hơi có hai cjahc màu đơn sắc, ứng với các bước sóng λ1 và λ2 (với λ1 < λ2) thì quang phổ hấp thụ của chất hơi ấy sẽ là:
A. quang phổ liên tục bị thiếu hai vạch ứng với các bước sóng λ1 và λ2
B. quang phổ liên tục bị thiếu mọi vạch ứng với các bước sóng nhỏ hơn λ1
C. quang phổ liên tục bị thiếu mọi vạch ứng với các bước sóng trong khoảng từ λ1 đến λ2
D. quang phổ liên tục bị thiếu mọi vạch ứng với các bước sóng lớn hơn λ2
- Ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra những ánh sảng đơn sác nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc đó.
Chọn đáp án A
Câu 10: Chọn phát biểu đúng:
A. Quang phổ vạch phát xạ không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, không phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
B. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
C. Quang phổ vạch hấp thụ là hệ thống cách vạch màu riêng rẽ nằm trên nền tối.
D. Quang phổ vạch cho ta biết được thành phần hóa học của một chất và nhiệt độ của chúng.
- 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.
Chọn đáp án B
Câu 11: Tìm phát biểu sai.
- Quang phổ vạch phát xạ:
A. của hai chất khác nhau không thể có các vạch có vị trí trùng nhau.
B. của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về: số lượng, vị trí màu sác và độ sáng của các vạch quang phổ.
C. do các chất khí hay hơi có tỉ khối nhỏ, bị nung nóng phát ra.
D. phụ thuộc vào nhiệt độ của vật.
- 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.
Chọn đáp án D
Câu 12: Có các nguồn phát sáng sau:
1. Bếp than đang cháy sáng.
2. Ống chưa khí hyđrô loãng đang phóng điện.
3. Ngọn lửa đèn cồn có pha muối.
4. Hơi kim loại nóng sáng trong lò luyện kim.
5. Khối kim loại nóng chảy trong lò luyện kim.
6. Dây tóc của đèn điện đang nóng sáng.
- Những nguồn sau đây cho quang phổ liên tục:
A. 1 ; 2 ; 4 B. 1 ; 5 ; 6
C. 4 ; 3 ; 6 D. 3 ; 5 ; 6
- Những nguồn sau đây cho quang phổ liên tục là 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.
- Ví dụ:
Bếp than đang cháy sáng.
Khối kim loại nóng chảy trong lò luyện kim.
Dây tóc của đèn điện đang nóng sáng.
Chọn đáp án B
Câu 13: Điều kiện để thu được quang phổ hấp thụ là khối khí hay hơi:
A. ở áp suất thấp được nung nóng.
B. ở nhiệt độ bất kì được chiếu bởi ánh sáng trắng.
C. được chiếu bởi nguồn phát ánh sáng trắng có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ của khối khí.
D. được chiếu bởi nguồn phát quang phổ vạch. Nhiệt độ của nguồn nhỏ hơn nhiệt độ của khối khí.
- Điều kiện để thu được quang phổ hấp thụ là khối khí hay hơi được chiếu bởi nguồn phát ánh sáng trắng có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ của khối khí.
Chọn đáp án C
Câu 14: Hiện tượng đảo sắc của các vạch quang phổ chứng tỏ:
A. trong cùng một điều kiện, vật chất đồng thời hấp thụ và bức xạ ánh sáng.
B. mọi vật đều hấp thụ và bức xạ cùng một loại ánh sáng như nhau.
C. các vạch tối xuất hiện trên quang phổ liên tục chứng tỏ ánh sáng là sóng.
D. nguyên tử phát xạ ánh sáng nào thì cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đó.
- 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
⇒ ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra những ánh sảng đơn sác nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc đó.
Chọn đáp án D
Câu 15: Nếu chiếu ánh sáng trắng qua lớp hơi natri nung nóng rồi cho qua khe của kính quang phổ, nhiệt độ của nguồn sáng bằng nhiệt độ của hơi natri thì trên màn của kính quang phổ ta thu được:
A. quang phổ liên tục
B. quang phổ vạch phát xạ
C. quang phổ vạch hấp thụ
D. đồng thời quang phổ liên tục và quang phổ vạch hấp thụ
- Vì nhiệt độ của nguồn sáng bằng nhiệt độ của hơi natri thì trên màn của kính quang phổ ta chỉ thu được quang phổ liên tục. Quang phổ vạch hấp thụ chưa đủ điều kiện.
Chọn đáp án A
Câu 16: Quang phổ vạch phát xạ của natri có hai vạch càng với bước sóng 0,5890 µm và 0,5896 µm. Quang phổ vạch hấp thụ của natri sẽ:
A. thiếu hai vạch có bước sóng 0,5890 µm và 0,5896 µm.
B. thiếu mọi ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 0,5890 µm.
C. thiếu mọi ánh sáng có bước sóng lớn hơn 0,5896 µm.
D. thiếu mọi ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 0,5890 µm và 0,5896 µm.
- Quang phổ vạch phát xạ của natri có hai vạch càng với bước sóng 0,5890 µm và 0,5896 µm thì quang phổ vạch hấp thụ của natri sẽ thiếu hai vạch có bước sóng 0,5890 µm và 0,5896 µm.
Chọn đáp án A
Câu 17: Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ của cùng một nguyên tố giống nhau về:
A. cách tạo ra quang phổ
B. màu của các vạch quang phổ
C. vị trí của các vạch quang phổ
D. tính chất không phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ của cùng một nguyên tố giống nhau về vị trí của các vạch quang phổ.
Chọn đáp án C
Xem thêm các dạng và bài tập khác:
100 Bài tập về Quang phổ và các loại tia (2024) có đáp án
100 bài tập về mẫu nguyên tử Bo. quang phổ nguyên tử Hidro (có đáp án năm 2024)
30 Bài tập về Các loại quang phổ (2024) có đáp án chi tiết nhất
100 Bài tập về dao động điều hòa phần 1 (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Sóng cơ và sự truyền sóng cơ (2024) có đáp án chi tiết nhất
