TS. Ngô Văn Thanh,
Viện Vật lý.
Chuyên ngành : Điện tử - Viễn thông , Công nghệ thông tin,
Điện - Điện tử
Chương 5: Tán sắc, hấp thụ và tán xạ ánh sáng.
5.1 Hiện tượng tán sắc ánh sáng.
5.2 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng.
5.3 Hiện tượng tán xạ ánh sáng.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Khái niệm chung:
 Khi một chùm sáng truyền qua một môi trường vật chất như chất rắn, chất
lỏng hoặc khí, có hai kiểu ảnh hưởng lên sóng ánh sáng:
 Cường độ sáng giảm: hiện tượng hấp thụ ánh sáng hoặc tán xạ ánh sáng.
 Vận tốc truyền của sóng ánh sáng bé hơn so với vận tốc truyền trong chân
không: hiện tượng tán sắc ánh sáng.
5.1 Hiện tượng tán sắc ánh sáng.
 Năm 1672, Newton đã nghiên cứu thực nghiệm chiếu ánh sáng trắng qua một
lăng kính.
 Chùm ánh sáng trắng bị tách thành một dải sáng có nhiều màu.
 Các màu xếp theo thứ tự : đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
 Dải nhiều màu đó được gọi là quang phổ liên tục và hiện tượng đó được gọi
là hiện tượng tán sắc ánh sáng.
 Độ lệch của các chùm tia là khác nhau, chùm tia đỏ bị lệch ít nhất, trái lại
chùm tia tím bị lệch nhiều nhất, chứng tỏ chiết suất của chất làm lăng kính
phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Ðộ tán sắc và đường cong tán sắc:

; hai lăng kính được đặt vuông góc với nhau.
 Quang phổ của ánh sáng tán sắc có dạng bị uốn cong, độ cong tăng nhanh
về vùng ánh sáng tím, tức là chiết suất tăng khi bước sóng giảm.
 Chúng ta quan sát được hiện tượng tán sắc thường.
 Thay lăng kính P
2
bằng một lăng kính khác chứa đầy khí Na.
 Phổ tán sắc là các đường cong đứt đoạn.
 Chúng ta quan sát được hiện tượng tán sắc dị thường.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Ứng dụng hiện tượng tán sắc :
 Ứng dụng trong các máy quang phổ lăng kính để phân tích thành phần hóa
học của nguyên liệu và thành phẩm của nguồn sáng trong các ngành luyện
kim, địa chất, chế tạo cơ khí …
 Nguồn S phát ra ánh sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác
nhau.
 Lăng kính P sẽ phân tích ánh sáng thành chùm tia sáng đơn sắc song song
với bước sóng xác định.
 Trên màn ảnh thu được các dải vạch S
1
, S
2
, S
3
nằm rời rạc.
Các vạch phổ phân bố theo
một quy luật nhất định.
 Mỗi một vạch phổ đặc trưng cho
một nguyên tố hóa học.


là hệ số tỷ lệ (hệ số hấp thụ), nó phụ
thuộc vào bước sóng ánh sáng.
 Lấy tích phân biểu thức trên:
 Cuối cùng ta tính được:
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
5.3 Hiện tượng tán xạ ánh sáng.
 Hiện tượng tán xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị lệch khỏi phương ban
đầu khi truyền qua môi trường không đồng tính.
Tán xạ thường (tán xạ phân tử):
 Môi trường không đồng tính do có sự khác nhau về mật độ chất, khác nhau
về nhiệt độ do sự chuyển động nhiệt của các nguyên tử, phân tử. Khi ánh
sáng truyền qua môi trường không đồng tính, một phần ánh sáng truyền
thẳng, một phần truyền theo các phương khác.
Tán xạ Tyndall:
 Môi trường pha tạp: trong môi trường có các hạt lạ mà chiết suất và hệ số
hấp thụ khác với chiết suất và hệ số hấp thụ của các nguyên tử, phân tử tạo
nên môi trường.
 Ánh sáng truyền qua môi trường pha tạp bị tán xạ theo mọi phương bởi các
hạt tạp chất được gọi là tán xạ Tyndall.
 Các hạt tạp chất có thể là bụi trong không khí, các hạt nước trong sương mù,
các hạt keo trong dung dịch keo…
Tán xạ Raman: Do sự tổng hợp dao động của các nguyên tử và dao động
sóng ánh sáng kích thích: Tán xạ này được gọi là tán xạ tổ hợp ánh sáng.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Sự tán xạ ánh sáng bởi các hạt nhỏ:
 Hiện tượng tán xạ ánh sáng trong môi trường pha tạp lần đầu tiên được
nghiên cứu bởi Tyndall năm 1869.

góc và
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
 Lý thuyết tán xạ của Rayleigh (1889):
 Rayleigh nghiên cứu hiện tượng tán xạ trên các hạt hình cầu có kích thước
bé hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng tới và có hằng số điện môi
khác với hằng số điện môi của môi trường liên tục .
 Cường độ sáng của ánh sáng tán xạ:
trong đó V là thể tích của hạt, N là tổng số hạt trên 1cm
3
, r là khoảng
cách từ hạt đến điểm quan sát và

là góc tán xạ.
 Trong trường hợp hạt có kích thước vào cỡ bước sóng thì cường độ sáng
của ánh sáng tán xạ sẽ tỷ lệ nghich với bình phương bước sóng:
 Ứng dụng: nghiên cứu kích thước của các hạt tạp chất hoặc kiểm tra độ tinh
khiết của dùng dịch.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Sự tán xạ phân tử:
 Tán xạ trong môi trường tinh khiết, không pha tạp.
 Nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ ánh sáng tán xạ càng lớn.
 Tán xạ phân tử là tán xạ do sự chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo
nên môi trường vật chất.
 Nguyên nhân: Quá trình chuyển động nhiệt của các phân tử dẫn đến sự
phân bố không đều các phân tử trong môi trường, tức là có sự thăng giáng
về mật độ phân tử. Môi trường trở nên không đồng nhất đối với ánh sáng.

cường độ của vạch phụ đỏ giảm đi.
 Vạch phụ đỏ được gọi là vạch Stock.
 Vạch phụ tím được gọi là vạch đối Stock.
 Ứng dụng:
 Ứng dụng trong nghiên cứu cấu trúc phân tử, đặc biệt là trong nghiên cứu
cấu trúc phân tử các chất hữu cơ.
 Dễ dàng xác định được tần số dao động
riêng của các nguyên tử trong phân tử,
từ đó đoán nhận được tính chất
đối xứng của phân tử.
 Nghiên cứu sự tương tác
giữa các phân tử.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Vạch chính
Vạch phụ
đỏ
Vạch phụ
tím
5.1 Hiện tượng tán sắc ánh sáng.
 Năm 1672, Newton đã nghiên cứu thực nghiệm chiếu ánh sáng trắng qua một
lăng kính.
 Chùm ánh sáng trắng bị tách thành một dải sáng có nhiều màu.
 Chiết suất của chất làm lăng kính phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.
 Công thức Cauchy
 Tán sắc thường: những chất chất có hệ số hấp thụ ánh sáng thấp, chiết suất
giảm khi bước sóng tăng.
 Tán sắc dị thường: những chất có hệ số hấp thụ ánh sáng lớn, chiết suất tăng
khi bước sóng tăng.
@2009,

Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý
Sự tán xạ tổ hợp ánh sáng - Tán xạ Raman:
 Các quy luật của tán xạ tổ hợp:
 Mỗi vạch chính của ánh sáng tán xạ đều có hai vạch phụ nằm đối xứng hai
bên vạch chính.
 Tần số dao động riêng của nguyên tử bằng hiệu tần số của vạch chính và
tần số vạch phụ.
 Vạch phụ có tần số thấp (bước sóng dài) gọi là vạch phụ đỏ.
 Vạch phụ có tần số cao (bước sóng ngắn) gọi là vạch phụ tím.
 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của tán xạ tổ hợp:
 Vạch phụ đỏ được gọi là vạch Stock.
 Vạch phụ tím được gọi là vạch đối Stock.
 Úng dụng
 Ứng dụng trong nghiên cứu cấu trúc phân tử, đặc biệt là trong nghiên cứu
cấu trúc phân tử các chất hữu cơ.
@2009,
Ngô Văn Thanh - Viện Vật Lý