Lý 12 Bài 27: Tia Hồng Ngoại Và Tia Tử Ngoại

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. 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.

1.2. Tia hồng ngoại

- Tia hồng ngoại là bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn bước sóng của ánh sáng đỏ (λ > 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:

• Tác dụng nhiệt là tính chất nổi bật nhất. Vật hấp thụ tia hồng ngoại sẽ nóng lên.
• Có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, có thế tác dụng lên phim ảnh.
• Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần.
• Gây ra hiện tượng quang điện trong với một số chất bán dẫn.

1.3. Tia tử ngoại

- Tia tử ngoại là bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím (λ < 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 và công dụng:

• Tác dụng lên phim ảnh.
• Kích thích sự phát quang của nhiều chất.
• Kích thích nhiều phản ứng hóa học.
• Làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác.
• Có tác dụng sinh học: hủy diệt tế bào, diệt khuẩn nấm mốc, là tiền tố tổng hợp vitamin D.
• Có thể gây ra hiện tượng quang điện.
• Bị nước và thủy tinh hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh. Ngoài ra tầng ozon hấp thụ hết các tia có bước sóng dưới 300 nm và là tấm áo giáp bảo vệ sinh vật trên Trái Đất.

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Xác định bước sóng của tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng từ:

A. 10-10 m đến 10-8 m.

B. 10-9 m đến 4.10-7 m.

C. 4.10-7 m đến 7,5.10-7 m.

D. 7,6.10-7 m đến 10-3 m.

Hướng dẫn giải

Tia hồng ngoại có có bản chất là các bức xạ điện từ có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến. (1mm ≥ λ ≥ 0,76μm)

⇒ Chọn đáp án D

2.2. Dạng 2: Tìm khoảng cách giữa hai vạch đen trên giấy

Trong một thí nghiệm Y-âng, hai khe F1, F2 cách nhau một khoảng a = 0,8mm, 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.

Hướng dẫn giải

Quan sát hệ vân giao thoa: gồm các vạch thẳng, đen, trắng xen kẽ song song và cách đều nhau. Vạch đen ứng với các vân sáng (do ánh sáng tử ngoại làm đen kính ảnh).

Khoảng cách giữa hai vạch đen trên giấy chính là khoảng vân: \(i= \frac{\lambda D}{a}=\frac{0,36.10^{-3}.1,2.10^{3}}{0,8}=0,54 mm\)

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Tia tử ngoại có bước sóng nằm trong khoảng nào?

Câu 2: Nêu ứng dụng của tia hồng ngoại.

Câu 3: Nêu nguồn không phát ra tia tử ngoại.

Câu 4: Tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng nào?

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Tìm phát biểu sai về tia hồng ngoại và tia tử ngoại:

A. Đều có cùng tốc độ trong chân không

B. Đều có tác dụng lên kính ảnh

C. Đều không nhìn thấy bằng mắt thường

D. Đều có tác dụng làm phát quang một số chất

Câu 2: Tìm phát biểu sai:

A. Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ

B. Tia tử ngoại có thể làm phát quang một số chất

C. Tia X có tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng

D. Tia X có tác dụng mạnh lên kính ảnh

Câu 3: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Tia hồng ngoại và tử ngoại đều có thể làm đen kính ảnh.

B. Tia hồng ngoại và tử ngoại có cùng bản chất.

C. Tia tử ngoại có tần số lớn hơn tia hồng ngoại.

D. Tia tử ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng tia hồng ngoại.

Câu 4: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều:

A. là sóng điện từ có tần số lớn hơn tần số của ánh sáng nhìn thấy.

B. có khả năng ion hóa được chất khí.

C. có khả năng giao thoa, nhiễu xạ.

D. bị lệch trong điện trường và từ trường.

Câu 5: Tính chất nào sau đây không phải của tia hồng ngoại?

A. không có khả năng gây hiệu ứng quang điện trong đối với các chất bán dẫn.

B. có tác dụng nhiệt.

C. có thể tác dụng lên một số loại kính ảnh.

D. không nhìn thấy được.

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Tia hồng ngoại và tia tử ngoại Vật lý 12 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Qua bài giảng Tia hồng ngoại và tia tử ngoại này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Nêu được bản chất, tính chất của tia hồng ngoại và tia tử ngoại.

• Vận dụng được các kiến thức cơ bản vào giải các bài tập về tia hồng ngoại và tia tử ngoại