MÁY QUANG PHỔ
 

Một trong những ứng dụng quan trọng của hiện tượng tán sắc ánh sáng trong các lăng kính là để phân tích ánh sáng trong các máy quang phổ.


Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Nói khác đi, nó dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra.

Máy quang phổ có 3 bộ phận chính:

+ ống chuẩn trực là bộ phận tạo ra chùm tia sáng song song. Nó có một khe hẹp S nằm ở tiêu diện của một thấu kính hội tụ L1. Chùm ánh sáng phát ra từ nguồn J mà ta cần nghiên cứu được rọi vào khe S. Chùm tia sáng ló ra khỏi thấu kính L1 là một chùm tia song song.

+ Lăng kính P là bộ phận có tác dụng làm tán sắc chùm tia song song từ L1 chiếu tới thành nhiều chùm tia đơn sắc song song.

+ Buồng ảnh gồm một thấu kính hội tụ L2 đặt chắn chùm tia sáng đã bị tán sắc sau khi qua lăng kính P.

Chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính gồm nhiều chùm tia sáng đơn sắc song song lệch theo các phương khác nhau. Mỗi chùm tia sáng đơn sắc song song cho trên tiêu diện của thấu kính L2 một vạch màu. Mỗi vạch màu là một ảnh đơn sắc của khe S.

Tại tiêu diện của thấu kính L2 có đặt một tấm kính ảnh F để chụp ảnh quang phổ (hoặc một tấm kính mờ để quan sát quang phổ).

Nếu nguồn sáng J phát ra một số ánh sáng đơn sắc có bước sóng thì trên tấm kính ảnh F ta thu được một số vạch màu trên một nền tối. Mỗi vạch màu ứng với một thành phần ánh sáng đơn sắc do nguồn S phát ra.

Tập hợp các vạch màu đó tạo thành quang phổ của nguồn J.

Quang phổ liên tục

Nếu nguồn J là một bóng đèn có dây tóc nóng sáng thì trên tấm kính mờ ta thấy có một dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím. Đó là quang phổ liên tục của ngọn đèn (ảnh màu, xem phụ lục)

Các vật rắn, lỏng hoặc khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng sẽ phảta quang phổ liên tục. Mặt Trời là một khối khí có tỉ khối lớn phát sáng. Quang phổ của ánh sáng mặt trời là quang phổ liên tục. Trongquang phổ liên tục các vạch màu ạnh nhau nằm sát nhau đến mức chúng nối liền với nhau tạo nên một dải màu liên tục.

Một đặc điểm quan trọng cảu quang phổ liên tục là nó không phụ thuộc thành phần cấu tạo củanguồn sáng, mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.

Một miếng sắt và một miến sứ đặt trong lò, nung đến cùng một nhiệt độ sẽ cho hai quang phổ liên tục rất giống nhau.

Ở nhiệt độ , vật bắt đầu phát sáng đỏ, nhưng rất yếu, nên mắt chưa cảm nhận được và vật vẫn tối.

Nhiệt độ càng cao, miền phát sáng của vật càng mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn củaquang phổ liên tục.

Các dây tóc bóng đèn có nhiệt độ khoảng từ 2500 K đến 3000K phát sáng khá mạnh ở vùng ánh sáng nhìn thấy và cho một quang phổ liên tục có đủ màu sắc từ đỏ đến tím. ánh sáng của các bóng đèn này là ánh sáng trắng.

Nhiệt độ của bề mặt Mặt Trời khoảng 6000K. Vùng sáng mạnh của quang phổ liên tục của Mặt Trời nằm lân cận bước sóng , ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng.

Trên bầu trời có các ngôi sao màu sáng xanh. Nhiệt độ của các ngôi sao này càng cao hơn nhiệtđộ của Mặt Trời rất nhiều.

Người ta lợi dụng đặc điểm trên để xác định nhiệt độ của các vật phát sáng do nung nóng nhưnhiệt độ của dây tóc bóng đèn, hồ quang, lò cao, Mặt Trời, các sao v.v…

Muốn đo nhiệt độ của một vật bị nung nóng sáng, người ta so sánh độ sáng của vật đó với độ sáng của một dây tóc bóng đèn ở một vùng bước sóng nào đó (thường là đỏ).

Nhiệt độ của dây tóc bóng đèn ứng với những độ sáng khác nhau đã hoàn toàn biết trước.