Bảng dữ liệu vạch phổ

Vạch nguyên tử theo NIST Atomic Spectra Database, bước sóng đo trong không khí (dưới 200 nm là trong chân không). Với dải phân tử, bảng ghi vị trí cực đại của dải. Bấm vào tiêu đề cột để sắp xếp.

Bài tập

1. Tính năng lượng photon (eV) của vạch Hβ, λ = 486,1 nm.
   Xem đáp án

   ΔE = 1240 / 486,1 ≈ 2,55 eV.

2. Electron của nguyên tử hydrogen chuyển từ mức n = 5 về n = 2. Tính bước sóng photon phát ra.
   Xem đáp án

   ΔE = 13,6 × (1/4 − 1/25) = 13,6 × 0,21 ≈ 2,856 eV → λ ≈ 1240 / 2,856 ≈ 434 nm (vạch Hγ, tím-lam).

3. Một photon có năng lượng 2,9 eV. Xác định màu của bức xạ và tiểu phân trong cực quang có thể phát ra nó.
   Xem đáp án

   λ ≈ 1240 / 2,9 ≈ 428 nm, màu tím-lam, ứng với vạch 427,8 nm của ion N₂⁺ ở tầng thấp (khoảng 90–110 km).

4. Giải thích vì sao vạch đỏ 630 nm của oxygen hầu như không xuất hiện ở độ cao 100 km.
   Xem đáp án

   Trạng thái ¹D có thời gian sống khoảng 110 s. Ở 100 km mật độ khí lớn, nguyên tử liên tục va chạm và mất năng lượng kích thích trước khi kịp phát xạ (dập tắt do va chạm).

5. Một mẫu muối chưa biết cho ngọn lửa màu đỏ. Qua kính phân quang quan sát được một dải đỏ rộng 640–690 nm và một vạch lam 460,7 nm. Xác định kim loại trong mẫu.
   Xem đáp án

   Strontium. Lithium cũng cho ngọn lửa đỏ nhưng chỉ có một vạch hẹp 670,8 nm và không có vạch lam 460,7 nm.

6. Quang phổ Mặt Trời có một vạch tối ở 589 nm. Vạch này cho biết điều gì?
   Xem đáp án

   Đó là vạch hấp thụ của sodium: lớp khí nguội hơn ở bên ngoài Mặt Trời chứa nguyên tử Na hấp thụ đúng các photon 589 nm (cùng vị trí với vạch phát xạ D của Na).

Ứng dụng của quang phổ phát xạ

• Thiên văn học: ánh sáng gần như là nguồn thông tin duy nhất từ các thiên thể. Phân tích vạch quang phổ cho biết thành phần hóa học, nhiệt độ và vận tốc của sao, tinh vân và thiên hà ở khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng.
• Pháo hoa: muối strontium cho màu đỏ thẫm, barium cho xanh lục, copper cho xanh lam, sodium cho vàng cam.
• Hóa phân tích: phép thử màu ngọn lửa là phương pháp định tính cổ điển để nhận biết ion kim loại; các kỹ thuật hiện đại như quang phổ phát xạ nguyên tử (AES, ICP-OES) dựa trên cùng nguyên lý.
• Chiếu sáng: đèn hơi sodium phát vạch vàng 589 nm; đèn neon và đèn huỳnh quang cũng dựa trên phát xạ của chất khí bị kích thích.

Tài liệu tham khảo

• NIST Atomic Spectra Database (physics.nist.gov/asd): bước sóng và mức năng lượng nguyên tử.
• Giáo trình Vật lý đại cương và Hóa học đại cương: cấu tạo nguyên tử, mô hình Bohr, quang phổ vạch.
• NOAA Space Weather Prediction Center, NASA, Geophysical Institute (University of Alaska Fairbanks): cực quang, gió Mặt Trời, chỉ số Kp.
• Astronomy (OpenStax): quang phổ học trong thiên văn.