Giải Vật Lí 12 Bài 27: Tia Hồng Ngoại Và Tia Tử Ngoại

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Đặc điểm chung của tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Là các bức xạ mà mắt người bình thường không nhìn thấy được.

Có thể được phát hiện nhờ mối hàn của cặp nhiệt điện và bột huỳnh quang.

Có cùng bản chất là sóng điện từ và có các tính chất của sóng điện từ.

Tuân theo các định luật của ánh sáng như phản xạ, khúc xạ,...

Gây ra được hiện tượng nhiễu xạ, khúc xạ, giao thoa, ...

Có bước sóng nằm ngoài miền khả kiến.

II. Tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại là bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn bước sóng của ánh sáng đỏ ($\lambda $ > 0,75μm).

Bản chất: Sóng điện từ

Nguồn phát:

• Mọi vật có nhiệt độ cao hơn 0 K đều phát ra tia hồng ngoại. Để phân biệt tia hồng ngoại do vật phát ra thì vật phải có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường.
• Nguồn phát chủ yếu là: Bóng đèn dây tóc, mặt trời,...

Tính chất và công dụng

1. Có tác dụng nhiệt rất mạnh; dễ bị các vật hấp thụ... được dùng để giúp sơn mau khô.
2. Có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, được dùng để chụp ảnh ban đêm.
3. Có thể biến điệu được, giúp chế tạo điều khiển từ xa.
4. Tia hồng ngoại được ứng dụng trong quân sự.

III. Tia tử ngoại

Tia tử ngoại là bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím ($\lambda $ < 0,4 μm).

Bản chất: Sóng điện từ

Các nguồn phát :

• Các vật nung nóng ở nhiệt độ cao trên 2000 0 C : hồ quang điện, đèn thủy ngân, …
• Ánh sáng mặt trời có 90% năng lượng thuộc vùng hồng ngoại.

Tính chất:

1. Tác dụng lên phim ảnh.
2. Kích thích sự phát quang của một số chất.
3. Kích thích phản ứng hóa học.
4. Ion hóa không khí và một số chất khí khác.
5. Tác dụng sinh học.
6. Bị thủy tinh và nước hấp thụ mạnh nhưng có thể truyền qua được thạch anh.
7. Nhiệt độ của vật càng cao thì phổ tử ngoại càng kéo dài hơn về phía sóng ngắn.

Công dụng:

1. Được sử dụng trong y học: Tiệt trùng dụng cụ phẫu thuật, chữa bệnh còi xương, ...
2. Sử dụng trong công nghiệp thực phẩm;
3. Dùng trong công nghiệp cơ khí: Tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Căn cứ vào đâu mà ta khẳng định...

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?

Bài giải:

Căn cứ vào việc tia hồng ngoại và tia tử ngoại được thu cùng với ánh ánh thông thường và được phát hiện bằng cùng một dụng cụ.

Giải câu 2: Dựa vào thí nghiệm ở Hình 27.1...

Dựa vào thí nghiệm ở Hình 27.1 có thể kết luận gì về bước sóng của tia hồng ngoại và tia tử ngoại?

Bài giải:

Dựa vào thí nghiệm, ta có thể kết luận:

1. Tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong miền lân cận ánh sáng đỏ, $\lambda $ > 0,75μm.
2. Tia tử ngoại có bước sóng nằm trong miền lân cận ánh sáng tím, $\lambda $ < 0,4 μm.

Giải câu 3: Một cái phích tốt, chứa đầy nước số...

Một cái phích tốt, chứa đầy nước số, có phải là một nguồn phát tia hồng ngoại không? Một cái ấm trà chứa đầy nước sôi thì sao?

Bài giải:

Một cái phích tốt nên vỏ cách nhiệt tốt, do đó, vỏ phích chỉ có nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ phòng nên không thể là nguồn phát tia hồng ngoại vào không khí.

Một ấm trà thì vỏ cách nhiệt kém nên có thể phát tia hồng ngoại vào trong không khí.

Giải câu 4: Dây tóc bóng đèn điện thường có...

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?

Bài giải:

Dây tóc bóng đền lúc đang sáng là một nguồn phát tia tử ngoại, nhưng do bóng đèn bằng thủy tinh đã hấp thụ tia tử ngoại nên khi ngồi trong buồng chiếu sáng bằng đèn dây tóc ta hoàn toàn không bị nguy hiểm vì tác dụng của tia tử ngoại.

Giải câu 5: Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu...

Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng các đường phố có tác dụng diệt khuẩn không? Tại sao?

Bài giải:

Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng các đường phố không tác dụng diệt khuẩn.

Giải thích: ánh sáng đèn hơi thủy ngân trước khi chiếu ra không gian bên ngoài đã được ngăn cách bởi một vỏ bóng đèn bằng thủy tinh hấp thụ hết các tia tử ngoại nên không còn tia tử ngoại chiếu ra bên ngoài gây ra tác dụng diệt khuẩn.

Giải câu 6: Chọn câu đúng....

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.

Bài giải:

Chọn đáp án A.

Giải câu 7: Chọn câu đúng....

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.

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải câu 8: Giả sử ta làm thí nghiệm Y-âng...

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

Bài giải:

Sau 0,5 mm thì kim điện kế lệch nhiều nhất, chứng tỏ ở đó là cực đại giao thoa ứng với bức xạ đang sử dụng.

Vậy, khoảng vân là: i = 0,5 mm

Bước sóng của bức xạ là: $i = \frac{\lambda .D}{a}$ $\Rightarrow $ $\lambda = \frac{a.i}{D} = \frac{2.0,5}{1,2} = 0,83$ $\mu m$.

Giải câu 9: Trong một thí nghiệm Y-âng, hai khe...

Trong một thí nghiệm Y-âng, hai khe F1, F2cách nhau một khoảng a = 0,8 mm, khe F được chiếu sáng bằng bức xạ tử ngoại, bước sóng 360 nm. Một tấm giấy ảnh đặt song song với hai khe, cách chúng 1,2 m. Hỏi sau khi tráng trên giấy hiện lên hình gì? Tính khoảng cách giữa hai vạch đen trên giấy.

Bài giải:

Sau khi tráng trên giấy hiện những vạch đen (cực đại giao thoa) vạch trắng (cực tiểu giao thoa) nằm song song xen kẽ nhau.

Khoảng cách giữa hai vạch đen chính là khoảng vân của giao thoa.

Vậy khoảng cách giữa hai vạch đen là: $i = \frac{\lambda .D}{a} = \frac{0,36.1,2}{0,8} = 0,54$ mm.