Kỹ thuật phân tích thực nghiệm - Sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật chất
1. Hấp thụ ánh sáng
Khi các nguyên tử, phân tử hoặc ion hấp thụ năng lượng của photon và độ chênh lệch giữa năng lượng cơ bản và năng lượng trạng thái kích thích của chúng thỏa mãn Δ E{0}}mv, chúng sẽ chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích và quá trình này được gọi là sự hấp thụ. Nghiên cứu phổ hấp thụ có thể xác định thành phần, hàm lượng và cấu trúc của mẫu. Phương pháp phân tích được thiết lập dựa trên quang phổ hấp thụ được gọi là quang phổ hấp thụ.
2. Phát xạ ánh sáng
Khi một chất hấp thụ năng lượng và chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích, trạng thái kích thích không ổn định và sẽ chuyển trở lại trạng thái cơ bản sau khoảng 10-8 giây. Lúc này, nếu năng lượng được giải phóng dưới dạng ánh sáng thì quá trình này được gọi là phát xạ.
3. Sự tán xạ ánh sáng
Khi ánh sáng truyền qua môi trường sẽ xảy ra hiện tượng phát xạ. Khi kích thước của các hạt môi trường (như trong nhũ tương, huyền phù, dung dịch keo) tương tự như bước sóng ánh sáng thì cường độ ánh sáng phát ra tăng lên, điều này cũng có thể nhìn thấy bằng mắt thường như hiệu ứng Tyndall. Cường độ ánh sáng tán xạ tỷ lệ nghịch với bình phương độ dài ánh sáng tới và có thể được sử dụng để nghiên cứu kích thước và hình thái của các phân tử polymer và hạt keo. Khi các phân tử của môi trường nhỏ hơn bước sóng ánh sáng sẽ xảy ra hiện tượng phát xạ Rayleigh M9. Sự tán xạ này là do va chạm đàn hồi giữa các photon và phân tử. Không có sự trao đổi năng lượng trong quá trình va chạm, chỉ có hướng chuyển động của photon bị thay đổi nên tần số của ánh sáng tán xạ không đổi và cường độ ánh sáng tán xạ tỷ lệ nghịch với lũy thừa bậc 4 của bước sóng ánh sáng tới. Khi các photon va chạm không đàn hồi với các phân tử môi trường, chúng không chỉ thay đổi hướng chuyển động mà còn trao đổi năng lượng, dẫn đến sự thay đổi tần số của ánh sáng tán xạ. Hiện tượng tán xạ này được đặt tên là tán xạ Raman.
4. Phản xạ và khúc xạ
Khi ánh sáng chiếu từ môi trường (1) sang giao diện của môi trường khác (2), một số ánh sáng sẽ thay đổi hướng tại giao diện và quay trở lại giao diện (1), được gọi là phản xạ ánh sáng. Một phần khác của ánh sáng đổi hướng và đi vào môi trường (2) một góc r (góc khúc xạ), gọi là khúc xạ ánh sáng.
5. Can thiệp
Trong những điều kiện nhất định, các sóng ánh sáng sẽ tương tác với nhau. Khi xếp chồng lên nhau, chúng sẽ tạo ra một sóng tổng hợp có cường độ phụ thuộc vào pha của mỗi sóng. Khi độ lệch pha giữa hai sóng là 180 độ thì xảy ra giao thoa triệt tiêu tối đa. Khi hai sóng cùng pha thì giao thoa tăng cường tối đa xảy ra. Thông qua hiện tượng giao thoa, có thể thu được các sọc sáng và tối. Nếu hai sóng tăng cường lẫn nhau, các sọc sáng sẽ xuất hiện. Nếu triệt tiêu nhau sẽ xuất hiện sọc đen
6. Nhiễu xạ
Hiện tượng sóng ánh sáng lệch khỏi đường thẳng khi truyền qua vật cản hoặc khe hẹp gọi là hiện tượng nhiễu xạ. Đó là kết quả của sự can thiệp.
