Trong khoa học, các thuật ngữ thường được sử dụng thay thế cho nhau và các định nghĩa khoa học được liên tục điều chỉnh và diễn giải lại, điều này có thể dẫn đến những hiểu lầm về khoa học. Mặc dù không thể loại bỏ hoàn toàn những hiểu lầm như vậy, nhưng chúng ta có thể giảm thiểu chúng bằng cách nắm bắt thông tin về các thuật ngữ, hiểu rõ hơn về chúng và áp dụng các phương pháp khoa học cẩn thận và cụ thể. Điều này đúng đối với việc hiểu về quang phổ và phép đo phổ, mặc dù chúng tương đồng nhưng không giống nhau. Với suy nghĩ này, chúng ta hãy tìm hiểu về sự khác biệt giữa hai thuật ngữ này.
Quang phổ
Quang phổ là nghiên cứu về sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng và các bức xạ khác của vật chất. Nó liên quan đến việc phân tách ánh sáng (hoặc chính xác hơn, là bức xạ điện từ) thành các bước sóng khác nhau (quang phổ), tương tự như cách một lăng kính phân tách ánh sáng thành một cầu vồng màu sắc. Trong thực tế, phổ quang phổ truyền thống được thực hiện bằng cách sử dụng lăng kính và các tấm phim.
Gần đây, định nghĩa của quang phổ đã được mở rộng để bao gồm cả việc nghiên cứu tương tác giữa các hạt như electron, proton và ion, cũng như tương tác của chúng với các hạt khác dựa trên năng lượng va chạm của chúng.
Quang phổ được sử dụng như thế nào
Quang phổ không chỉ là một lĩnh vực chuyên biệt duy nhất, mà còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nó cung cấp nền tảng lý thuyết hỗ trợ cho nghiên cứu nguyên tử và cấu trúc ban đầu của bức xạ, cung cấp nền tảng cho nghiên cứu lượng tử ban đầu trong bức xạ và cấu trúc nguyên tử. Ngoài ra, quang phổ còn có nhiều ứng dụng ngoạn mục khác nhau, bao gồm việc sử dụng tia X và hình ảnh từ máy chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) để xác định cấu trúc và tính chất vật lý độc đáo của các thiên thể xa, thậm chí cả việc kiểm tra doping trong thể thao.
Có nhiều loại quang phổ khác nhau, được phân biệt dựa trên loại năng lượng bức xạ tham gia vào tương tác. Trong nhiều ứng dụng, quang phổ được xác định bằng cách đo thay đổi về cường độ hoặc tần số của năng lượng bức xạ này. Các loại quang phổ cũng có thể được phân biệt dựa trên bản chất của sự tương tác giữa năng lượng và vật liệu. Ví dụ:
Quang phổ Thiên văn học
Loại quang phổ này tập trung chủ yếu vào việc phân tích các đối tượng trong không gian. Từ việc phân tích quang phổ đơn giản của một thiên thể, chúng ta có thể đo phổ của bức xạ điện từ và xác định bước sóng của nó. Điều này cho chúng ta biết về thành phần hóa học của đối tượng, nhiệt độ, khoảng cách và tốc độ.
Quang phổ Hấp thụ
Quang phổ hấp thụ liên quan đến việc sử dụng các kỹ thuật quang phổ để đo sự hấp thụ bức xạ trong vật chất. Chúng ta có thể xác định cấu trúc nguyên tử của một mẫu bằng cách đo sự hấp thụ của các nguyên tố cụ thể trên phổ điện từ.
Quang phổ Y sinh
Quang phổ y sinh là một loại quang phổ được sử dụng trong lĩnh vực y sinh học, ví dụ như sử dụng máy chụp ảnh cộng hưởng từ để chẩn đoán và nghiên cứu các thay đổi hóa học trong não. Nó hoạt động bằng cách lập bản đồ phổ của các bước sóng trong não tương ứng với quang phổ đã biết và phân tích cẩn thận các mẫu và quang sai trong các mẫu đó.
Quang phổ Tia X phân tán năng lượng
Quang phổ tia X phân tán năng lượng được sử dụng để xác định và định lượng các nguyên tố trong mẫu. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để tạo ra phân tích nguyên tố được phân giải không gian trong khu vực có đường kính nhỏ đến vài nanomet, kết hợp với Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và Kính hiển vi điện tử truyền quét (STEM).
Phép đo phổ
Phép đo phổ là phép đo tương tác giữa ánh sáng và vật chất, đo lường cường độ và bước sóng bức xạ. Đơn giản hơn, phép đo phổ là một phương pháp nghiên cứu và đo một phổ cụ thể, nó được sử dụng rộng rãi để phân tích quang phổ của các vật liệu mẫu.
Một ví dụ về phép đo phổ là phép đo khối phổ, nó đo lường khối lượng trong một mẫu hóa học dựa trên tỷ lệ khối lượng trên điện tích của chúng. Điều này thường được thực hiện bằng cách ion hóa các hạt bằng một cơn mưa electron, sau đó đưa chúng qua từ trường để tách chúng thành các giai đoạn lệch khác nhau. Khi các hạt được tách ra, chúng được đo bằng các hệ số nhân điện tử và chúng ta có thể xác định thành phần của mẫu thông qua trọng lượng của mỗi ion. Thông thường, kính hiển vi điện tử quét cung cấp các tùy chọn cho phép đo phổ dựa trên ứng dụng.
Các ứng dụng thực tế của phép đo phổ bao gồm xác định tuổi của đồng vị và đặc tính của protein. Ngoài ra, các robot thám hiểm không gian như Mars Phoenix Lander cũng mang theo các thiết bị phép đo phổ để phân tích các mẫu đất từ xa.
Lịch sử của phép đo phổ
Nghiên cứu về phép đo phổ bắt nguồn từ những năm 1600 khi Isaac Newton lần đầu tiên phát hiện rằng ánh sáng có thể bị tách thành các màu sắc khác nhau của cầu vồng (gọi là quang phổ ánh sáng). Tính chất quang phổ đã được nhìn thấy rõ ràng từ lâu (ví dụ: tạo thành màu sắc của cầu vồng và tạo ra ánh sáng trên bề mặt nước), nhưng nghiên cứu chi tiết về hiện tượng này đã mất hàng thế kỷ để phát triển thành một lĩnh vực thống nhất có thể được sử dụng để đưa ra những kết luận hữu ích.
Nhiều thế hệ nghiên cứu của các nhà khoa học đã dẫn đến khám phá các vạch tối rải rác trên quang phổ. Cuối cùng, người ta nhận ra rằng đây là kết quả của việc hấp thụ các chất hóa học trong khí quyển của trái đất.
Đơn giản, ánh sáng tự nhiên chịu sự lọc từ các thiên thể trong không gian như mặt trời và trải qua nhiều tác động khác nhau trong khí quyển của chúng ta. Mỗi nguyên tố hóa học có phản ứng khác nhau trong quá trình này, một số phản ứng có hiệu ứng rõ ràng (có thể nhìn thấy trên phổ từ 390-700nm) và một số không (như sóng hồng ngoại hoặc tia cực tím, nằm ngoài phổ nhìn thấy).
Do mỗi nguyên tử có phổ riêng lẻ và có thể được đại diện bằng một quang phổ duy nhất, chúng ta có thể sử dụng các bước sóng trong quang phổ ánh sáng để xác định thành phần của chúng, định lượng các tính chất vật lý và phân tích chuỗi và phản ứng hóa học của chúng trong ngữ cảnh của chúng.
Một số ứng dụng thực tế của quang phổ bao gồm:
- Quang phổ duy nhất có thể được sử dụng để xác định cấu trúc hóa học, nhiệt độ và vận tốc của các vật thể trong không gian.
- Quang phổ có thể được sử dụng để sàng lọc và phân tích chất chuyển hóa, và cải thiện cấu trúc của thuốc.
- Phép đo phổ có thể được sử dụng để đo lường hóa chất hoặc hạt nano trong mẫu thông qua tỷ lệ khối lượng trên điện tích của chúng bằng máy khối phổ.
Máy đo phổ
Máy đo phổ là bất kỳ công cụ nào được sử dụng để đo sự biến đổi của một đặc tính vật lý trong một phạm vi nhất định, tức là một phổ. Điều này có thể là phổ tỷ lệ khối lượng trên điện tích trong máy khối phổ, sự biến đổi của tần số cộng hưởng hạt nhân trong máy quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), hoặc sự thay đổi sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng có bước sóng trong máy quang phổ. Máy khối phổ, máy NMR và máy quang phổ là ba loại máy đo phổ phổ biến nhất được sử dụng trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới.
Máy đo phổ đo lường bước sóng và tần số của ánh sáng, cho phép chúng ta xác định và phân tích các nguyên tử trong một mẫu được đặt bên trong nó. Ở dạng đơn giản nhất, máy quang phổ hoạt động giống như một dạng tia hoạt động, giống như trò chơi ánh sáng xảy ra khi ánh sáng trắng được chiếu qua các lỗ nhỏ trên đĩa DVD hoặc đĩa CD.
Ánh sáng được truyền từ một nguồn sáng (được làm nóng để phát sáng) đến bề mặt phân tán (giống như khe Fraunhofer gọi tắt) và phản chiếu. Vì ánh sáng phát ra từ nguồn ban đầu mang theo đặc điểm của tác động nguyên tử của nó, vậy nên ban đầu sự phân tán và phản xạ xảy ra, biến đổi bước sóng thành một định dạng có thể phát hiện và đo lường.
Tuân thủ chặt chẽ các nguyên tắc về E-A-T (chuyên môn, uy tín, đáng tin cậy, kinh nghiệm) và YMYL (Tiền của bạn hoặc cuộc sống của bạn) để xây dựng sự đáng tin cậy.
Bài viết được chỉnh sửa bởi Dnulib
