Tia hồng ngoại và tia tử ngoại có khá nhiều ứng dụng trong thực tế như làm ống nhòm hồng ngoại quan sát và lái xe ban đêm, tia tử ngoại được sử dụng để tiệt trùng các dụng cụ phẫu thuật, chữa bênh còi xương,…
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.
Bạn đang xem bài: Bản chất Tia hồng ngoại, Tia tử ngoại, Tính chất và Công dụng – Vật lý 12 bài 27
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:
– Tia hồng ngoại, tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường vì cả ba loại tia cùng phát ra từ một nguồn phát và đều được phát hiện bằng cùng một dụng cụ là cặp nhiệt điện.
* 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:
♦ Dựa vào thí nghiệm (ở hình 27.1 SGK) ta nhận thấy:
– Tia hồng ngoại bị lệch ít hơn tia đỏ nên bước sóng của tia hồng ngoại lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ. Còn tia tử ngoại bị lệch nhiều hơn tia tím nên bước sóng của tia tử ngoại nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím.
* 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:
– Vật có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh thì phát bức xạ hồng ngoại ra môi trường.
– Cái phích tốt có cái vỏ cách nhiệt tốt, nên tuy nước trong phích có nhiệt độ gần 100oC, vỏ vẫn chỉ ở nhiệt độ bằng nhiệt độ phòng. Do đó, phích không thể phát tia hồng ngoại vào không khí trong phòng. Ấm trà chứa đầy nước sôi là một nguồn hồng ngoại.
* Bài 4 trang 142 SGK Vật Lý 12: Dây tóc bóng đèn điện thường có nhiệt độ chừng 2 200oC. 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:
– Vì bóng đèn bằng thủy tinh hấp thụ mạnh tia tử ngoại, nên tia tử ngoại của đèn không gây nguy hiểm cho chúng ta.
* 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:
– Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng các đường phố không có tác dụng diệt khuẩn, vì đèn được đặt trong vỏ thủy tinh, rồi lại đặt trong vỏ nhựa nên tia tử ngoại hầu như bị vỏ đèn hấp thụ hết, và đèn không còn tác dụng diệt khuẩn.
* 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:
♦ Chọn đáp án: A.bước sóng lớn hơn so với ánh sáng nhìn thấy.
– Tia hồng ngoại là bức xạ mà mắt không trông thấy và ở ngoài vùng màu đỏ của quang phổ.
– Tia hồng ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ.
– Do vậy tia hồng ngoại ở ngoài vùng màu đỏ của quang phổ ánh sáng nhìn thấy nên tia hồng ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng nhìn thấy.
* 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:
♦ Chọn đáp án: B. cũng có tác dụng nhiệt.
◊ Tia tử ngoại có đặc điểm:
– Tác dụng mạnh lên kính ảnh, Ion hóa chất khí.
– Bị nước và thủy tinh hấp thụ mạnh nhưng ít bị thạch anh hấp thụ.
– Kích thích phát quang nhiều chất, gây ra các phản ứng quang hóa
– Diệt tế bào, làm mờ mắt, đen da, diệt khuẩn, nấm mốc.
– Gây ra một số hiện tượng quang điện.
– Ngoài ra tia tử ngoại cũng có tác dụng nhiệt nhưng không rõ như tia hồng ngoại.
* 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:
– Khi kim điện kế bị lệch nhiều nhất thì tại đó là vân sáng. Cứ sau 0,5mm thì kim điện kế lại bị lệch nhiều nhất nên khoảng vân i = 0,5mm.
– Bước sóng của bức xạ: 
* 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:
– Ta chụp được ảnh của hệ vân giao thoa, gồm các vạch thẳng đen và trắng song song, xen kẽ và cách nhau đều đặn, vạch đen ứng với vân sáng (do ánh sáng tử ngoại làm đen kính ảnh), khoảng cách giữa 2 vạch đen là khoảng vân i.
– Vậy ta có: 
Hy vọng với bài viết về Tia hồng ngoại, Tia tử ngoại và công dụng ở trên giúp các em hiểu rõ bản chất của các tia này và ứng dụng của nó trong đời sống. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại dưới phần nhận xét bài viết để được ghi nhận và hỗ trợ.
Về trang chủ: TH Huỳnh Ngọc Huệ
Bài viết thuộc danh mục: Tổng hợp
