BÀI GIẢNG sự hấp THỤ ÁNH SÁNG

SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
1. Hiện tượng hấp thụ ánh sáng
2. Giải thích theo quan niệm cổ điển
3. Định luật Bouguer về sự hấp thụ ánh sáng
4. Hệ số hấp thụ
5. Màu sắc của các vật
Khi một chùm sáng truyền qua một môi trường vật chất, nó bị ảnh hưởng
theo 2 cách chính: Một là cường độ của nó bao giờ cũng bị giảm trong quá
trình đi qua môi trường. Hai là vận tốc truyền trong môi trường nhỏ hơn trong
chân không. Cường độ sáng giảm chủ yếu do ánh sáng bị hấp thụ và trong
một số trường hợp còn do hiện tượng tán xạ ánh sáng. Ảnh hưởng của môi
trường đến vận tốc truyền được thể hiện ở hiện tượng tán sắc.
I. SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng
Hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ
của chùm ánh sáng truyền qua nó.
2. Giải thích theo quan niệm cổ điển
Sự hấp thụ ánh sáng là kết qủa của sự tương tác của sóng điện từ (sóng
ánh sáng) với vật chất. Dưới tác dụng của điện trường của sóng ánh sáng,
các electron của nguyên tử và phân tử dịch chuyển đối với hạt nhân tích điện
dương và thực hiện dao động điều hòa với tần số (Electron dao động trở
thành nguồn phát sóng thứ cấp). Do sự giao thoa của sóng tới và sóng thứ
cấp mà trong môi trường xuất hiện sóng có biên độ khác với biên độ của
sóng tới. Do đó, cường độ của ánh sáng sau khi qua môi trường cũng thay
đổi: không phải toàn bộ năng lượng bị hấp thụ bởi các nguyên tử và phân tử
được giải phóng dưới dạng bức xạ mà có sự hao hụt do sự hấp thụ ánh
sáng. Năng lượng bị hấp thụ có thể chuyển thành các dạng năng lượng khác,
ví dụ năng lượng nhiệt, khi đó vật sẽ bị nóng lên.
3. Ðịnh luật Bouguer về sự hấp thụ ánh sáng
Ðịnh luật này do Bouguer thiết lập năm 1729 nên được gọi là định luật
Bouguer

Ở đây α là hệ số, đặc trưng cho độ giảm của cường độ ánh sáng khi đi qua
môi trường, được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường. Nó không phụ thuộc
vào cường độ của ánh sáng.
Như vậy, cường độ ánh sáng truyền qua môi trường hấp thụ giảm theo hàm
số mũ.
4. Hệ số hấp thụ
Quan sát hình 19.2 ta thấy có các vạch hấp thụ rất mạnh. Các cực đại ứng
với tần số cộng hưởng của electron trong nguyên tử. Ðối với các khí đa
nguyên tử, ta quan sát được các vạch hấp thụ nằm sát nhau tạo thành dãy
hấp thụ. Cấu trúc của những dãy hấp thụ phụ thuộc vào thành phần và cấu
tạo của các phân tử. Vì thế nghiên cứu quang phổ hấp thụ ta có thể biết cấu
tạo phân tử. Ðó là nội dung của phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ.
Các chất rắn, lỏng và khí ở áp suất cao cho ta các đám hấp thụ rất rộng
(hình19.3).
Khi tăng áp suất của chất khí, các vạch hấp thụ rộng ra và khi áp suất rất cao
thì phổ hấp thụ của chất khí rất giống với phổ hấp thụ của nó ở trạng thái
lỏng. Ðiều đó cho thấy sự mở rộng các vạch quang phổ là biểu hiện của sự
tương tác giữa các phân tử.
5. Màu sắc của các vật
Nếu một chất có hệ số hấp thụ nhỏ với mọi bức xạ khả kiến ví dụ như không
khí hay thủy tinh, thì vật sẽ không có màu sắc. Ngược lại, nếu vật hấp thụ
hòan toàn mọi ánh sáng thấy được thì vật có màu đen .
Màu sắc của các dung dịch màu và các kính lọc sắc được giải thích bằng sự
hấp thụû có chọn lựa. Ví dụ kính lọc sắc đỏ thì ít hấp thụ ánh sáng đỏ và
màu da cam nhưng đồng thời lại hấp thụ các bức xạ thấy được còn lại.
Trong trường hợp phản xạ,û màu sắc của các vật phản xạ ánh sáng được
giải thích bằng sự phản xạ chọn lọc ánh sáng trên bề mặt của chúng. Lưu ý:
màu sắc của các vật không phụ thuộc vào tính chất quang học của bề mặt
(thí dụ như màu sơn quét trên nó) mà phụ thuộc vào thành phần quang phổ
của ánh sáng tới, như khi vật được quét sơn đỏ sẽ có màu đen khi chiếu nó

bằng ánh sáng màu lục.