Bản chất Tia hồng ngoại, Tia tử ngoại, Tính chất và Công dụng - Vật lý 12 bài 27

Vậy bản chất của Tia hồng ngoại và Tia tử ngoại là gì? chúng có những tính chất gì? và có ứng dụng gì trong đời sống thực tế, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại

• Qua tác dụng lên cặp nhiệt điện và sự phát sáng huỳnh quang người ta nhận ra:

- Ở ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy được, ở cả hai đầu đỏ và tím, còn có những bức xạ mà mắt không nhìn thấy, nhưng nhờ mối hàn của cặp nhiệt điện và bột huỳnh quang mà ta phát hiện được.

- Bức xạ không trông thấy ở ngoài vùng màu đỏ của quang phổ gọi là bức xạ (hay tia) hồng ngoại, ở ngoài vùng màu tím gọi là bức xạ (hay tia) tử ngoại.

Phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại

II. Bản chất và tính chất chung của tia hồng ngoại và tia tử ngoại

1. Bản chất của tia hồng ngoại và tia tử ngoại

- Tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng và đều là sóng điện từ

- Tia hồng ngoại có bước sóng dài hơn 0,76mm đến khoảng vài milimét.

- Tia tử ngoại có bước sóng ngắn hơn 380nm đến cỡ vài nanomét.

2. Tính chất chung của tia hồng ngoại và tia tử ngoại

- Tia hồng ngoại và tia tử ngoại cũng tuân theo các định luật: Truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

III. Tia Hồng ngoại

1. Cách tạo ra tia hồng ngoại

- Những vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường đều phát ra tia hồng ngoại.

- Để tạo ra chùm tia hồng ngoại định hướng dùng trong kĩ thuật, người ta thường dùng đèn điện dây tóc nhiệt độ thấp hoặc dùng điôt phát quang hồng ngoại.

2. Tính chất và công dụng của tia hồng ngoại

- Tính chất nổi bật nhất của tia hồng ngoại là có tác dụng nhiệt rất mạnh, được dùng để sấy khô, sưởi ấm.

- Tia hồng ngoại có thể gây ra một số phản ứng hóa học, nhờ đó người ta chế tạo được phim để chụp ảnh hồng ngoại vào ban đêm.

- Tia hồng ngoại cũng có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần, tính chất này cho phép chế tạo được những bộ điều khiển từ xa.

- Tia hồng ngoại được ứng dụng nhiều trong quân sự: Ống nhòm hồng ngoại, camera hồng ngoại, tên lửa điều khiển bằng tia hồng ngoại,...

IV. Tia Tử ngoại

1. Nguồn tia tử ngoại

- Những vật có nhiệt độ cao từ 2000⁰C trở lên đều phát tia tử ngoại. Nhiệt độ của vật càng cao thì phổ tử ngoại của vật càng kéo dài hơn về phía sóng ngắn.

- Hồ quang điện (khoảng 3000⁰C) và bề mặt của Mặt Trời (khoảng 6000⁰K) là những nguồn phát tia tử ngoại mạnh.

- Nguồn tử ngoại trong phòng thí nghiệm, nhà máy thực phẩm, bệnh viện,... là đèn hơi thủy ngân.

2. Tính chất của tia tử ngoại

- Tác dụng lên phim ảnh, do đó thường dùng phim ảnh để nghiên cứu tia tử ngoại

- Kích thích sự phát quang của nhiều chất. Được áp dụng trong đèn huỳnh quang.

- Kích thích nhiều phản ứng hóa học, được dùng làm tác nhân cho phản ứng hóa học.

- Làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác, gây tác dụng quang điện.

- Có tác dụng sinh học: hủy hoại tế bào da, tế bào võng mạc, diệt khuẩn, diệt nấm mốc.

- Bị nước, thủy tinh,... hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh.

3. Sự hấp thụ tia tử ngoại

- Thủy tinh thông thường hấp thụ mạnh các tia tử ngoại. Thạch anh, nước và không khí đều trong suốt đối với các tia có bước sóng trên 200 nm, và hấp thụ mạnh các tia có bước sóng ngắn hơn.

- Tầng ozon hấp thụ hầu hết các tia có bước sóng dưới 300nm phát ra từ Mặt Trời và là "tấm áo giáo" bảo vệ cho người và sinh vật trên mặt đất khỏi tác dụng hủy diệt của các tia tử ngoại.

4. Công dụng của tia tử ngoại

- Trong y học tia tử ngoại được dùng để tiệt trùng các dụng cụ phẫu thuật, để chữa một số bệnh như bệnh còi xương.

- Trong công nghiệp thực phẩm, tia tử ngoại được dùng để tiệt trùng cho thực phẩm trước khi đóng gói.

- Trong công nghiệp cơ khí, tia tử ngoại được dùng để tìm các vết nứt trên các bề mặt kim loại bằng cách: Xoa một lớp dung dịch phát quang lên bề mặt của vật, cho ngấm vào kẽ nứt rồi chiếu tia tử ngoại vào, những chỗ bị nứt sẽ sáng lên.

V. Bài tập về Tia hồng ngoại, Tia tử ngoại

* Bài 1 trang 142 SGK Vật Lý 12: Căn cứ vào đâu mà ta khẳng định được rằng tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường?

> Lời giải bài 1 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 2 trang 142 SGK Vật Lý 12: Dựa vào thí nghiệm ở hình dưới (hình 27.1 SGK) có thể kết luận gì về bước sóng của tia hồng ngoại và tia tử ngoại?

> Lời giải bài 2 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 3 trang 142 SGK Vật Lý 12: Một cái phích tốt, chứa đầy nước sôi, có phải là một nguồn hồng ngoại không? Một cái ấm trà chứa đầy nước sôi thì sao?

> Lời giải bài 3 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 4 trang 142 SGK Vật Lý 12: Dây tóc bóng đèn điện thường có nhiệt độ chừng 2 200^oC. Tại sao ngồi trong buồng chiếu sáng bằng đèn dây tóc, ta hoàn toàn không bị nguy hiểm vì tác dụng của tia tử ngoại?

> Lời giải bài 4 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 5 trang 142 SGK Vật Lý 12: Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng các đường phố có tác dụng diệt khuẩn không? Tại sao?

> Lời giải bài 5 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 6 trang 142 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Tia hồng ngoại có:

A. bước sóng lớn hơn so với ánh sáng nhìn thấy.

B. bước sóng nhỏ hơn so với ánh sáng nhìn thấy.

C. bước sóng nhỏ hơn so với tia tử ngoại.

D. tần số lớn hơn so với tia tử ngoại.

> Lời giải bài 6 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 7 trang 142 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Tia tử ngoại:

A. không có tác dụng nhiệt.

B. cũng có tác dụng nhiệt.

C. không làm đen phim ảnh.

D. làm đen phim ảnh, nhưng không làm đen mạnh bằng ánh sáng nhìn thấy.

> Lời giải bài 7 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 8 trang 142 SGK Vật Lý 12: Giả sử ta làm thí nghiệm Y – âng với hai khe cách nhau một khoảng a = 2mm, và màn quan sát cách hai khe D = 1,2m. Dịch chuyển một mối hàn của cặp nhiệt điện trên màn D theo một đường vuông góc với hai khe, thì thấy cứ sau 0,5mm thì kim điện kế lại lệch nhiều nhất. Tính bước sóng của bức xạ.

> Lời giải bài 8 trang 142 SGK Vật Lý 12

* Bài 9 trang 142 SGK Vật Lý 12: Trong một thí nghiệm Y – âng, hai khe F₁, F₂ cách nhau một khoảng a = 0,8 mm, khe F được chiếu sáng bằng bức xạ tử ngoại, bước sóng 360nm. Một tấm giấy ảnh đặt song song với hai khe, cách chúng 1,2m. Hỏi sau khi tráng trên giấy hiện lên hình gì? Tính khoảng cách giữa hai vạch đen trên giấy.

> Lời giải bài 9 trang 142 SGK Vật Lý 12