BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ 1 – PHÂN TÍCH QUANG PHỔ

Câu 7: Khi sóng ánh sáng truyền từ môi trường này sang một môi trườngkhác, theo bạn: a Tần số không đổi, bước sóng thay đổi b Bước sóng không đổi nhưng tần số thay đổi c Cả tần số và bư

ĐÁP ÁN BÀI TẬP 1

Các bạn chọn 1 đáp án đúng trong số 4 đáp án Nếu câu nào cácbạn đã cố gắng suy nghĩ mà vẫn chưa rõ, hãy chọn đáp án cuối cùng

Câu 1: Một chùm ánh sáng có bước sóng 550nm Năng lượng của photon

tương ứng với chùm sáng này là:

a) 2,25eV b) 0,00225eV c) 3eV d) 1eV

e) (Không biết)

HD: Các bạn sử dụng công thức liên hệ nhanh giữa năng lượng photon vàbước sóng ánh sáng:

Giải:

Câu 2: Một bức xạ tia X có năng lượng 8,047KeV Theo bạn, bước sóng

tia X tương ứng với bức xạ tia X này là bao nhiêu Angstrom (Angs)?

a) 6489,4Angs b) 1541Angs c) 1,541Angs d)

648,9Angs e) (Không biết)

Ghi chú: Đổi đơn vị năng lượng từ KeV sang eV (1KeV = 103eV) , tiếp đó dùng công thức liên hệ ở trên (1Angstrom = 10-10m)

Giải:

1m = 1010 Angstrom = 106 μm m  1μm m = 104 Angstrom

λ = 0,1541.10-3μm m = 1,541 Angstrom

Câu 3: Theo bạn, định nghĩa nào sau đây là để chỉ “bước sóng”:

a) Quãng đường mà mỗi phần tử của môi trường đi được trong 1 giây.b) Khoảng cách giữa 2 phần tử của sóng dao động ngược pha

c) Khoảng cách giữa 2 phần tử sóng gần nhất trên phương truyền sóng d động cùng pha

d) Khoảng cách giữa 2 vị trí xa nhau nhất của mỗi phần tử của sóng

e) (Không biết)

Câu 4: Một sóng lan truyền với vận tốc 330m/s thì bước sóng của nó

bằng bao nhiêu Biết số lượng sóng (hay số đỉnh sóng) trong khoảngđường sóng truyền đi được trong 1 giây là 1000

a) 330000m b) 3m c) 0,33m d) 330m

e) (Không biết)

HD: Sử dụng công thức liên hệ giữa v, và f: = v / f)

Giải: Số lượng sóng (hay số đỉnh sóng) trong khoảng đường sóng truyền

đi được trong 1 giây chính là tần số sóng f Theo giả thiết: f = 1000Hz

Câu 5: Người ta thực hiện 1 thí nghiệm như sau: Dùng búa gõ mạnh

xuống đường ray xe lửa Cách chỗ đó 1090m, một người áp tai xuốngđường ray nghe thấy tiếng gõ truyền qua đường ray và 3 giây sau mớinghe thấy tiếng gõ truyền qua không khí Bạn có thể tính được vận tốctruyền âm trong thép đường ray không? Biết vận tốc truyền âm trongkhông khí là 340m/s

a) 340m/s b) 2200m/s c) 130m/s d) 5300m/s

e) (Không biết)

Giải:

Thời gian sóng âm truyền đi trong không khí trên quãng đường 1090m:

Thời gian sóng âm truyền đi trong thép đường ray trên quãng đường1090m:

tray = tkk – 3 = 3,206 – 3 = 0,206(s)

Vận tốc truyền âm trong thép đường ray:

Câu 6: Màng kim loại của một chiếc loa dao động với tần số 200Hz Nó

tạo ra trong không khí một sóng âm có bước sóng 7,17m Theo bạn, vậntốc truyền âm là bao nhiêu?

a) 1434m/s b) 143,4m/s c) 14,34m/s

d)1,434m/s e) (Không biết)

Giải:

Câu 7: Khi sóng ánh sáng truyền từ môi trường này sang một môi trường

khác, theo bạn:

a) Tần số không đổi, bước sóng thay đổi b) Bước sóng không

đổi nhưng tần số thay đổi

c) Cả tần số và bước sóng đều không đổi d) Cả tần số lẫn bước sóng đều thay đổi

e) (Không biết)

HD: Sử dụng công thức liên hệ giữa v, và f: = v / f và công thức địnhnghĩa chiết suất của 1 môi trường: n = c / vmôi trường với c = 3.108m/s làvận tốc ánh sáng trong chân không

Câu 8: Khi một chùm ánh sáng đơn sắc truyền từ không khí vào thủy

tinh, theo bạn:

a) Tần số tăng, bước sóng giảm b) Tần sốgiảm, bước sóng tăng

c) Tần số không đổi, bước sóng giảm d) Tần số

không đổi, bước sóng tăng

e) (Không biết)

Giải thích: Ánh sáng truyền từ không khí và nước, tức là đi từ môi trường

có chiết suất thấp sang môi trường có chiết suất cao, cũng chính là đi từmôi trường có sức cản thấp sang môi trường có sức cản cao hơn (chiếtsuất của môi trường được hiểu là đại lượng đặc trưng cho sức cản củamôi trường đó đối với ánh sáng truyền qua) Do nước có sức cản cao hơnnên làm cho khoảng cách giữa các mặt sóng của ánh sáng thu hẹp lại,tức là bước sóng của ánh sáng giảm

Câu 9: Gọi nchàm, nlam, nlục và nvàng là chiết suất của thủy tinh đối với cáctia sáng màu chàm, lam, lục và vàng Theo bạn, thứ tự nào dưới đây làđúng:

a)n chàm > n lam > n lục > n vàng b) nchàm < nlam

< nlục < nvàng

c) nchàm > nlục > nlam > nvàng c) nchàm < nlục <

nlam < nvàng

e) (Không biết)

Giải thích: Ánh sáng đơn sắc có bước sóng càng thấp thì sẽ bị môi trường

cản lại càng nhiều, dẫn đến chiết suất của môi trường đối với bước sóng

đó càng cao

Câu 10: Theo bạn, vì sao chúng ta nhìn thấy lá cây có màu xanh lục?

c) Trong lá cây có chứa chất diệp lục, chất này hấp thu hầu hết ánh sáng màu xanh lam và màu đỏ từ mặt trời và phản xạ ánh sáng màu xanh lục đến mắt người, bộ não con người xử lý và cho cảm giác thấy lá cây có màu xanh lục.

d) Trong lá cây có chứa chất diệp lục, chất này bị ánh sáng mặt trời kíchthích và phát ra ánh sáng màu xanh lục

e) (Không biết)

Giải thích:

 Câu a không chính xác vì tự bản thân chất diệp lục không thể phátsáng Chúng ta nhìn thấy lá cây màu xanh là do lá cây phản xạ ánhsáng từ bên ngoài chiếu tới nó

 Câu b có 1 ý chưa hợp lý: “chất này hấp thu hầu hết ánh sáng màuxanh lục từ mặt trời và phản xạ ánh sáng màu đỏ và màu xanh lamđến mắt người” Tổng hợp của ánh sáng màu đỏ (red) và màu xanhlam (blue) là ánh sáng màu đỏ tía (magenta) chứ không phải màuxanh lục (green)

 Câu d nói đến tương tác giữa ánh sáng (cụ thể là photon) và chấtdiệp lục thông qua 2 quá trình: hấp thu (do kích thích) và phát xạ.Tuy nhiên, ý đề cập ở đây không phản ánh được chất diệp lục cómàu xanh lục vì quá trình phát xạ do kích thích bằng ánh sáng mặttrời có thể phát ra rất nhiều bước sóng

Suy nghĩ thêm: Nếu thay từ “phản xạ” bằng từ “tán xạ”, theo bạn ý nghĩa

vật lý của đáp án đúng có chính xác hơn không? Chọn 1 lựa chọn:

 Có  Không  Không biết

Câu 11*: Theo lý thuyết Tán sắc ánh sáng của Newton, ba màu sắc cơ

bản của ánh sáng trắng là: xanh lục (green), xanh lam (hay xanh dương

đậm) (blue) và đỏ (red) Còn trong lĩnh vực hội họa, ba màu sắc cơ bảnkhi vẽ tranh là: vàng (yellow), xanh da trời (cyan) và đỏ (red) Với ánhsáng trắng, nếu ta tổng hợp ánh sáng vàng và xanh lam thì ta sẽ nhậnđược ánh sáng màu trắng, trong khi nếu ta trộn 2 chất màu là màu vàng

và xanh da trời để vẽ tranh thì ta lại được màu xanh lục:

Ánh sáng theo Newton: vàng + xanh lam = trắng Hội họa: vàng + xanh da trời = xanh lục

Bạn có thể giải thích vì sao lại có sự khác nhau trong hội họa nàytheo lý thuyết của Newton?

a) Việc pha trộn các chất màu trong hội họa không tuân theo lý thuyếtmàu sắc của Newton (đây là hạn chế của thuyết này)

b) Bản chất của ánh sáng theo Newton là các hạt phát ánh sáng màu (1hạt phát ánh sáng màu đỏ, 1 hạt phát ánh sáng xanh lục và 1 hạt phátánh sáng xanh lam), còn bản chất của màu sắc trong hội họa là các hạtchất màu nhỏ xíu vốn sẵn đã có màu (cũng có 3 loại hạt chất màu tươngứng với đỏ, vàng, xanh da trời) Vì bản chất màu của 2 bên là khác nhaunên không thể dùng lý thuyết của Newton để giải thích

c) Màu vàng trong hội họa có được thực chất là do chất màu này hấp thuhết ánh sáng xanh lam, phản xạ ánh sáng xanh lục và đỏ Còn màu xanh

da trời trong hội họa có được là do chất màu này hấp thu hết ánh sánghết ánh sáng xanh lục và đỏ, phản xạ ánh sáng xanh lam Do đó, nếu phủ

1 lớp mỏng màu này lên màu kia, thì sẽ không còn màu đơn sắc nàophản xạ tới mắt, khi ấy mắt nhìn thấy màu xanh lục

d) Màu vàng trong hội họa có được thực chất là do chất màu này hấp thu hết ánh sáng xanh lam, phản xạ ánh sáng xanh lục và

đỏ Còn màu xanh da trời trong hội họa có được là do chất màu này hấp thu hết ánh sáng hết ánh sáng đỏ, phản xạ ánh sáng xanh lục và xanh lam Do đó, nếu phủ 1 lớp mỏng màu này lên màu kia, thì chỉ còn màu xanh lục phản xạ tới mắt, khi ấy mắt nhìn thấy màu xanh lục.

e) (Không biết)

Giải thích:

Thực tế các chất màu trong hội họa đều tuân theo nguyên tắc hấpthu-tán xạ các màu đơn sắc của Newton Chúng ta nhìn thấy chất màuvàng trong hội họa là do chất màu này đã hấp thu hết ánh sáng xanh lam(blue), phản xạ ánh sáng xanh lục (green) và đỏ (red) (theo vòng trònmàu sắc bên trái, 3 màu đơn sắc chính của ánh sáng nằm ở 3 đỉnh củatam giác đều lớn) Còn màu xanh da trời (cyan) trong hội họa (lưu ý thuậtngữ “cyan” chứ không phải “blue”) có được là do chất màu này hấp thuhết ánh sáng màu đỏ, phản xạ ánh sáng xanh lục và xanh lam Do đó,nếu phủ 1 lớp mỏng màu này lên màu kia (tương ứng với việc pha màukhi vẽ, trộn màu vàng và màu xanh da trời), thì chỉ còn màu xanh lụcphản xạ tới mắt, khi ấy mắt nhìn thấy màu xanh lục.

Câu c chưa chính xác vì có nhầm lẫn ở 1 ý: “Còn màu xanh da trờitrong hội họa có được là do chất màu này hấp thu hết ánh sáng hết ánhsáng xanh lục và đỏ, phản xạ ánh sáng xanh lam” “Xanh da trời” (cyan)

và “xanh lam” (blue) là khác nhau Ngoài ra, đáp án này còn 1 ý khácchưa thỏa đáng: “ nếu phủ 1 lớp mỏng màu này lên màu kia, thì sẽkhông còn màu đơn sắc nào phản xạ tới mắt, khi ấy mắt nhìn thấy màuxanh lục” Nếu không có màu sắc nào phản xạ tới mắt thì mắt sẽ nhìnthấy chất đó có màu đen chứ không phải màu xanh lục! Do vậy, câu d làđáp án chính xác

Câu 12: Nếu một chất hấp thu hết tất cả các ánh sáng đơn sắc trong dải

ánh sáng trắng, theo bạn vật đó sẽ:

a) Vô hình (không thể nhìn thấy) b) Có màu trắng

c) Có màu đen d) Trong suốt

Câu 14: Nếu một chất cho truyền qua tất cả các ánh sáng đơn sắc trong

dải ánh sáng trắng, theo bạn vật đó sẽ:

a) Vô hình (không thể nhìn thấy) b) Có màu trắng

c) Có màu đen d) Trong suốt

e) (Không biết)

Câu 15: Nếu một chất cho truyền qua hầu hết các ánh sáng đơn sắc

trong dải ánh sáng trắng, theo bạn vật đó sẽ:

a) Vô hình (không thể nhìn thấy) b) Có màu trắng

c) Có màu đen d) Trong suốt

e) (Không biết)

Câu 16: Để hai sóng cùng tần số giao thoa được với nhau, thì chúng phải

thỏa mãn điều kiện nào sau đây?

a) Cùng biên độ và cùng pha b) Cùng biên độ

và ngược pha

c) Cùng biên độ và độ lệch pha không đổi theo thời gian

d) Độ lệch pha không đổi theo thời gian e) (Không biết)

Câu 17: Hai sóng cùng tần số, được gọi là sóng kết hợp, nếu có:

a) cùng biên độ và cùng pha b) cùng biên độ và độ lệchpha không đổi theo thời gian

c) độ lệch pha không đổi theo thời gian

d) độ lệch pha và hiệu biên độ không đổi theo thời giane) (Không biết)

Câu 18: Hai nguồn sáng nào dưới đây là hai nguồn sáng kết hợp?

a) Hai ngọn đèn đỏ b) Hai ngôi sao c) Haiđèn LED màu lục

d) Hai ảnh thật của cùng 1 ngọn đèn xanh qua hai thấu kính hội

tụ khác nhau

e) (Không biết)

BÀI 1: GIỚI THIỆU VỀ QUANG PHỔ HỌC

Các bạn chọn 1 đáp án đúng trong số 4 đáp án Nếu câu nào cácbạn đã cố gắng suy nghĩ mà vẫn chưa rõ, hãy chọn đáp án cuối cùng

Câu 1: Theo bạn, hai đại lượng nào được coi là đặc trưng quan trọng

nhất cho ánh sáng về mặt quang học:

a) Tần số và bước sóng b) Cường độ và pha c)Cường độ và bước sóng

d) Năng lượng và vận tốc e) Không biết

Câu 2: Trong hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng với lăng kính, tại sao các

chùm ánh sáng đơn sắc khác nhau lại bị lệch về phía đáy lăng kính theocác phương khác nhau?

a) Đây là hiện tượng thuộc về nguyên lý, chỉ có thể chấp nhận chứ khôngthể giải thích

b) Do chùm sáng trắng đi vào lăng kính là chùm sáng phân kỳ, càng lantruyền xa thì độ rộng của chùm càng lớn, do đó tạo cảm giác các tia đơnsắc bị lệch về phía đáy theo các phương khác nhau

c) Do vận tốc lan truyền của các tia đơn sắc trong chùm ánh sáng trắngkhác nhau, tia đơn sắc có bước sóng càng lớn thì sức cản của môi trường

đối với tia ấy cũng càng lớn, phương truyền càng ít bị lệch về phía đáy lăng kính

d) Do năng lượng lan truyền của các tia đơn sắc trong chùm ánh sáng trắng khác nhau

e) Không biết

Câu 3: Tìm biểu thức đúng liên hệ giữa bước sóng của một bức xạ điện

từ và năng lượng photon tương ứng:

a) b) c)

d) e) Không biết

Câu 4: Khi nhúng một chiếc ly thủy tinh vào trong nước Nếu ly thủy tinh

có cùng chiết suất với nước, theo bạn sẽ có hiện tượng đặc biệt gì xảy ra? a) Chiếc ly biến mất b) Chiếc ly không chìm

mà cứ nổi trên mặt nước

c) Xuất hiện dải màu cầu vồng trên thành ly d) Không có gì đặc biệt xảy ra

e) Không biết

Bạn có thể giải thích được nguyên nhân của hiện tượng đặc biệt đó không?

(Nếu thấy khó giải thích, bạn có thể để trống câu trả lời! Không sao cả!)

Câu 5: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, theo bạn biểu thức toán học

nào dưới dây diễn tả đúng mối liên hệ giữa tia tới và tia khúc xạ?

a) b)

biết

Suy nghĩ thêm: Theo bạn, biểu thức tiếp theo dưới đây đúng hay sai?

 Đúng  Sai  Không biết

Câu 6: Theo bạn, ánh sáng khúc xạ giữa hai môi trường chiết suất khác

nhau (n1 < n2), khi nào sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần?

a) 900 < αtới < αgiới hạn b) αtới > αgiới hạn

Câu 7: Một trong những ứng dụng nổi bật của hiện tượng phản xạ toàn

phần là dẫn truyền tín hiệu ánh sáng trong sợi quang Hình ảnh bên dưới

là hình minh họa phần lõi và phần vỏ của một sợi quang với các chùmánh sáng (song song) chiếu vào theo các phương khác nhau Bạn hãyphác vẽ tiếp đường đi của các chùm ánh sáng (lưu ý tương quan giữa cácgóc tới, phản xạ, khúc xạ):

Hình a: Sợi quang phần lõi chỉ có 1 chiết suất (single-index):

SV nam hẹn SV nữ đi xem phim:

SV nữ: Anh ơi nhanh lên, sắp đến giờ chiếu phim rồi!

SV nam: Em chờ anh giặt xong hai bộ đồ cái đã

SV nữ: Anh giặt xong thì trễ giờ mất!

SV nam: Mau lắm, anh chỉ nhúng nước rồi đem phơi.

SV nữ: ?!

Trong giảng đường:

- Mày đang làm gì thế?

- Đang viết thư nàng

- Ơ, cái thằng này! Đang giờ học mà làm việc riêng Dẹp, dẹp ngay! Lấy tờ giấy đó ra đánh carô với tao!

Một mày râu bảo hai bạn nữ đang ngồi nói chuyện:

- Mấy bà nhiều chuyện quá, đang giờ học chính trị mà

cứ "phóng loa” rần rần! Trật tự nghe giảng đi! Phải biết

tạo không khí yên tĩnh để tui còn ngủ chứ!?

Trong một kỳ thi môn vấn đáp, thầy giáo hỏi:

- Hình như tôi gặp anh ở đâu rồi thì phải?

- Dạ, kỳ trước em thi rớt, kỳ này em thi lại ạ!

- Thế lần trước tôi hỏi anh câu gì?

- Dạ, thầy hỏi: "Hình như tôi gặp anh ở đâu rồi thì phải?".GÓC THƯ GIÃN

(sưu tầm)

Hình b: Sợi quang phần lõi có nhiều chiết suất (step-index, gọi tắt là SI),

ví dụ 2 chiết suất:

Hình c: Sợi quang phần lõi có chiết suất biến thiên liên tục (graded-index,

gọi tắt là GI), ví dụ chiết suất tăng dần từ trục sợi quang ra đến phần vỏ:

Hãy kể tên 1 công ty hoặc một thương hiệu trong nước hoặc ngoàinước về lĩnh vực sản xuất sợi quang mà bạnbiết:

(Nếu không biết, bạn có thể để trống)

BÀI 2: QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ

Các bạn chọn 1 đáp án đúng trong số 4 đáp án Nếu câu nào cácbạn đã cố gắng suy nghĩ mà vẫn chưa rõ, hãy chọn đáp án cuối cùng

Câu 1: Theo bạn, thuật ngữ tiếng Anh của “Quang phổ phát xạ nguyên

Câu 2: AAS là viết tắt tên tiếng Anh của một phương pháp phân tích phổ

nguyên tử, bạn có nhớ tên gọi đầy đủ của phương pháp đó không?

a) Phổ hấp phụ nguyên tử b) Phổ hấp thụnguyên tử

c) Phổ phát xạ nguyên tử d) Phổ bức xạnguyên tử

e) Không biết

Suy nghĩ thêm: “Adsorption” (cần phân biệt với “Absorption”) là thuật

ngữ liên quan đến một hiện tượng khác trong vật lý, bạn có biết hiện tượng đó là gì không?

 Biết  Không biết Nếu bạn biết, hãy ghi tên của hiện tượng đó và giải thích ngắn gọn:

Câu 3: Theo bạn, ý nào dưới đây là cơ sở để biết được thông tin về mẫu

phân tích khi dùng quang phổ nguyên tử:

a) Mỗi dịch chuyển hấp thu hay bức xạ là đặc trưng cho từng nguyên tố b) Mật độ dịch chuyển hấp thu hay bức xạ là đặc trưng cho nồng độ nguyên tố

c) Giá trị năng lượng cần dùng để nguyên tử hóa mẫu là đặc trưng cho từng nguyên tố

d) Giá trị năng lượng cần dùng để kích thích các nguyên tử của mẫu là đặc trưng cho từng nguyên tố

e) Không biết

Câu 4: Sơ đồ bên dưới mô tả các bước thực hiện phân tích một mẫu vật

bằng phương pháp AES và AAS Tuy nhiên, một vài quá trình và thành phẩm trung gian đã bị xóa tên (thể hiện bằng dấu “ ”), nếu có thể bạn hãy điền bổ sung chúng:

* Phương pháp AES:

* Phương pháp AAS:

Câu 5: Từ kết quả tính toán bằng Cơ học lượng tử, các dịch chuyển phát

xạ trong nguyên tử muốn xảy ra phải thỏa mãn các quy tắc chuyển dời:

Δn ≠ 0n ≠ 0

Δn ≠ 0L = 0, ±1

Δn ≠ 0J = 0, ±1Không có dịch chuyển từ J = 0 đến J = 0Trong đó, n là số lượng tử chính (n = 1, 2, 3, ); L là số lượng tử phụ(hay số lượng tử orbital hay phương vị hay số lượng tử góc hay số lượng

tử moment động lượng) (L = 0, 1, , n – 1); S là số lượng tử spin (là một

số nguyên hoặc bán nguyên); J là số lượng tử toàn phần:

Δn ≠ 0n = ncao – nthấp; Δn ≠ 0L = Lcao - Lthấp; Δn ≠ 0J = Jcao - Jthấp;

Giả sử có một dịch chuyển phát xạ có sơ đồ dịch chuyển: v =

n’5D0,1,2,3,4  n5P1,2,3 Ý nghĩa của các ký hiệu như sau:

v là tần số của bức xạ phát ra

Tuân thủ các quy tắc chuyển dời, bạn hãy vẽ thêm các dịch chuyểnbức xạ có thể xảy ra giữa hai mức n’ và n:

Nói thêm: Mật độ mỗi dịch chuyển (hay cường độ vạch quang phổ) có thể

được tính theo công thức:

* Trong dịch chuyển: L  L

* Trong dịch chuyển: L  L – 1

Ví dụ trong dịch chuyển v = n’5D0,1,2,3,4  n5P1,2,3 đã cho (là dịchchuyển L  L – 1), cường độ của vạch dịch chuyển J = 2 xuống J = 1 đượctính:

Ở đây, J = 2, L = 2 và S = 2 là lấy giá trị của mức trên (phân lớp D,

Câu 6: Người ta tiến hành phân tích một mẫu bột bằng phương pháp

quang phổ phát xạ Phổ ghi nhận được trên phim có dạng các vạch nhưbên dưới:

(Ghi chú: Các vạch có độ đậm nhạt khác nhau Do điều kiện in ấn, có thể bạn sẽ không nhận thấy sự khác biệt Bạn có thể vào email của lớp xem file hình ảnh để thấy rõ hơn).

Atlat hệ thống vạch của một số nguyên tố có thể có trong mẫu bộtphân tích:

Trong mẫu bột phân tích có các nguyêntố:

(nếu bạn không dự đoán được, bạn có thể để trống đáp án)

Câu 7: Lựa chọn cẩn thận và nối các ưu điểm, hạn chế (cột bên phải)

tương ứng với hai phương pháp AES và AAS (cột bên trái):

Câu 8: Giả sử có một công ty sản xuất mỹ phẩm đến gặp bạn để nhờ tư

vấn về phương pháp phân tích bằng quang phổ nguyên tử Họ có một mẩu kem dưỡng da cần kiểm tra xem hàm lượng thủy ngân (Hg) chứa trong đó có vượt quá chỉ tiêu an toàn về sức khỏe hay không Trong hai phương pháp AES cà AAS, bạn sẽ đề nghị họ sử dụng phương pháp nào? Hãy giải thích ngắn gọn lựa chọn của bạn

Trong hai phương pháp AES và AAS, bạn sẽ đề nghị sử dụng phương

pháp:

Vì:

Suy nghĩ thêm: Nếu người đến nhờ bạn tư vấn là một sinh viên nghèo

(mẫu cần phân tích cũng tương tự), lựa chọn phương pháp phân tích mẫu của bạn có thay đổi hay không?

 Có  Không

BÀI 2: QUANG PHỔ PHÂN TỬ

Câu 1: Trong thực tế phân tích phổ phân tử, ngoài các đơn vị quen

thuộc: μm m, nm, Å, Joule, eV, còn có các đơn vị tính khác Bài tập này sẽgiúp các bạn làm quen với các đơn vị đó và cách chuyển đổi chúng vềcác đơn vị chuẩn

* Số sóng, ký hiệu là v, được định nghĩa là 1

λ

v  Đơn vị thườngdùng của số sóng: cm-1

Ý nghĩa của số sóng: Cứ mỗi khoảng λ đơn vị chiều dài tạo nên 1sóng

 1 đơn vị chiều dài sẽ tạo nên v sóng 

Suy nghĩ thêm: Theo thống kê, đối với người hoạt động trí óc thông

thường, lượng năng lượng trung bình cần cung cấp mỗi ngày là 1200kcal Bạn có thể cho biết lượng calories này tương đương với bao nhiêuhộp sữa tươi Vinamilk không? Hãy ghi đápán:

* Trong dao động điều hòa với con lắc lò xo, bạn đã làm quen vớikhái niệm “hằng số lực k”, đặc trưng cho khả năng đàn hồi của lò xo: Fđh

= k.x Nó có đơn vị là N/m hay kg/s2 (Thay [N] = [kg].[m/s2] (Định luật II

Newton)) Trong dao động phân tử (theo mô hình các nguyên tử nối vớinhau bằng lò xo), hằng số lực k có thêm 1 đơn vị khác là: dynes.

1 dynes = 1 g.cm/s2 = N

Bài tập áp dụng: Tính hằng số lực k (bằng đơn vị dynes/cm) trong một

dao động điều hòa của phân tử HCl có khối lượng rút gọn μm = 1,627.10

-24g Biết phân tử này hấp thu bức xạ v = 2890cm-1

HD: Các bạn sử dụng 2 công thức:

+ Công thức tính tần số dao động phân tử:

1 k2π μ

ĐS: k ≈ 482330,84 dynes/cm

Suy nghĩ thêm: Khi khảo sát chuyển động quay và dao động của phân tử

gồm 2 nguyên tử HCl, người ta đã sử dụng khái niệm “Khối lượng rútgọn”, được định nghĩa là:

Theo bạn, ý nghĩa của việc đưa ra khái niệm “Khối lượng rút gọn”này là gì? Hãy chọn một đáp án mà bạn cho là hợp lý nhất:

a) Chỉ là một đại lượng giúp gom lại các hằng số đã biết, làm phép tínhtrở nên ngắn gọn hơn, không mang ý nghĩa vật lý nào.

b) Giúp đơn giản hóa việc khảo sát phân tử gồm 2 nguyên tử Thay vìphải khảo sát bài toán chuyển động quay và dao động của 2 nguyên tửthì ta chỉ cần khảo sát chuyển động quay và dao động của một hạt duynhất có khối lượng là μm

c) Chỉ là một đại lượng phức mang tính minh họa toán học, được đưa vào

để đảm bảo thứ nguyên

e) Không biết

Câu 2: Bạn hãy đánh dấu “tick” () vào những thông tin đúng và đánh

dấu “cross” () vào những thông tin chưa đúng bên dưới theo ý kiếnriêng của bạn:

 Bản chất của phổ Raman là do sự thay đổi độ phân cực (polarizability)của phân tử trong một chu kỳ dao động

 Bản chất của phổ Hồng ngoại (IR) là do sự thay đổi dipole moment củaphân tử trong suốt quá trình dao động

 Phương pháp đo phổ Raman và IR đều là phương pháp “Hấp Truyền qua”

thu- Chỉ cần nguồn kích thích là nguồn laser, chắc chắn sẽ ghi nhận đượcphổ Raman

 Để ghi nhận được phổ IR, bắt buộc nguồn kích thích phải là nguồn IR

 Các liên kết cộng hóa trị sẽ cho dao động Raman mạnh, còn các liênkết ion sẽ cho dao động IR mạnh

 Phổ IR và phổ Raman của các mẫu trong dung dịch đều bị ảnh hưởngbởi phổ IR và phổ Raman của nước, chỉ có mức độ ảnh hưởng là khácnhau

 Trong quang phổ Raman, chỉ có vạch Rayleigh mới cho biết hầu hếtthông tin về mẫu, lý do vì nó có cường độ lớn nhất so với vạch Stokes vàanti-Stokes

 Phổ Raman và phổ IR đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường, tức là

đo phổ Raman và phổ IR ở các nhiệt độ khác nhau thì hình dáng của phổ

sẽ khác nhau

 Ngày nay, trong các máy quang phổ hiện đại, người ta đã tích hợpphép biến đổi Fourier trong khâu xử lý phổ Tuy nhiên, kỹ thuật này chỉthích hợp sử dụng cho Phổ IR, không thích hợp sử dụng cho phổ Raman

 Mục đích của phép biến đổi Fourier là chuyển nghiên cứu thay đổi tínhiệu theo bước sóng thành nghiên cứu thay đổi tín hiệu theo thời gian

Câu 3: Theo bạn, nhiệt độ sẽ ảnh hưởng như thế nào đối với phổ dao

động phân tử (Giả thiết sự thay đổi nhiệt độ chỉ xảy ra trong một khoảngnhỏ, gây ảnh hưởng không đáng kể đến hoạt động của các thiết bị trong

hệ đo)? Để giúp bạn dễ dàng trả lời câu hỏi này, hình minh họa dưới đây(lấy ví dụ phổ IR) sẽ gợi ý cho bạn

a) Làm xuất hiện thêm các peak phổ mới

b) Phổ thực chất không bị bất kỳ ảnh hưởng nào bởi nhiệt độ

c) Phổ dịch chuyển về phía bước sóng ngắn

d) Hình dáng phổ không thay đổi, phổ chỉ bị dịch chuyển về phía bướcsóng dài

e) Không biết

Câu 4: Từ công thức xác định số mode dao động chuẩn tắc của phân tử:

với N là số nguyên tử có trong phân tử

Bạn hãy cho biết phân tử CO2 và phân tử H2O có bao nhiêu modedao động chuẩn tắc Biết rằng các nguyên tử trong phân tử CO2 đềuthẳng hàng, còn góc liên kết H – O – H trong phân tử H2O gần bằng104,450

Phân tử CO2 có mode dao động chuẩntắc

Phân tử H2O có mode dao độngchuẩn tắc.

Từ các hình bên dưới, bạn hãy vẽ thêm các ký hiệu thể hiện hướngdao động của các nguyên tử trong mỗi dao động chuẩn tắc của phân tử

CO2 (xem ví dụ dao động chuẩn tắc tần số v1, bạn cũng có thể tham khảothêm bài giảng trên lớp) và phân tử H2O

* Phân tử CO2

* Phân tử H2O

Câu 5: Khảo sát hai loại dao động chuẩn tắc sau của phân tử CO2:

Trong hai loại dao động tần số v1 và v3 này, theo bạn dao động nàohoạt động Raman mạnh, dao động nào hoạt động Raman yếu? Về ýnghĩa của các ký hiệu chú thích trên hình vẽ như sau: Ep là thế năngtương tác điện toàn phần trên cả phân tử CO2, giá trị của nó thay đổi liêntục theo sự thay đổi hình dáng của đám mây điện tử trong suốt quá trìnhdao động (Chọn gốc thế năng Ep = Ep2 = 0 là vị trí liên kết C – O cânbằng, không bị co lại cũng không bị kéo giãn) Lưu ý: Độ phân cực(polarizability) của cả phân tử tỷ lệ thuận với Ep.

Dao động tần số hoạt động Raman mạnh Còn dao độngtần số hoạt động Raman yếu Bởi vì:

(Nếu bạn chưa tìm được lời giải thích, có thể để trống đáp án)

Nói thêm: Thực tế với các phân tử có nhiều nguyên tử hơn (không đơn

giản như CO2 và H2O), việc xác định sự thay đổi moment lưỡng cực hay

độ phân cực trong các dao động chuẩn tắc của phân tử là rất phức tạp Vìthế rất khó có thể xác định loại dao động nào là hoạt động IR, loại daođộng nào hoạt động là Raman Do đó, người ta phải dùng một phươngpháp tổng quát hơn là: dựa vào các yếu tố đối xứng mà mỗi phân tử có,người ta sẽ xếp các phân tử vào các Nhóm đối xứng điểm khác nhau.Bằng hệ thống công thức Herzberg cho từng nhóm đối xứng điểm, người

ta sẽ xác định được các dao động chuẩn tắc hoạt động IR và Raman, từ

đó dự đoán được phổ IR và Raman của từng phân tử

Câu 6: Trong Quang phổ phân tử, người ta phân loại phân tử theo các

yếu tố đối xứng: trục quay, tâm đối xứng, mặt phẳng đối xứng và trụcphản xạ quay Bạn hãy cho biết các phân tử nêu ra dưới đây có nhữngyếu tố đối xứng nào và số lượng yếu tố đối xứng Cách thức các bạn trìnhbày đáp án: Nối các phân tử đó với các yếu tố đối xứng mà chúng có(xem ví dụ với phân tử H2O)

*Trục chính của phân tử là trục đối xứng có bậc cao nhất.

Ví dụ phân tử H2O có 1 trục bậc 2 (thể hiện bằng số “1” phía trênđường nối) (chính là trục đi qua nguyên tử O, nằm trong mặt phẳng giấy

và cách đều 2 nguyên tử H) và 2 mặt phẳng đối xứng σv (một mặt chính

là mặt phẳng giấy, còn mặt kia là mặt đi qua trục bậc 2 và vuông góc vớimặt phẳng giấy) Phân tử H2O không có tâm đối xứng, mặt phẳng đốixứng σh và trục phản xạ quay

Câu 7*: Giả sử có một người bạn bên khoa Sinh đến gặp bạn để nhờ giải

đoán phổ của một chất hữu cơ chưa biết được thải ra từ quá trình trao đổichất của một loại nấm Em ấy (hay anh ấy) đã tiến hành chụp phổ IR(hình a) và phổ Raman (hình b) của chất đó: