Giải Vật Lý 12 Bài 27. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
Bài 27. TIA HỔNG NGOẠI, TIA TỬ NGOẠI A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG Dùng một pin nhiệt điện nhạy nôi với một điện kế G để khảo sát sự phân bố năng lượng của quang phổ liên tục. Người ta thấy ngoài vùng dải màu liên tục vẫn còn có những loại ánh sáng (hay còn gọi là bức xạ) nào đó không nhìn thấy được. Tia hồng ngoại Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ (0,75pm). Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ. Tia hồng ngoại do các vật bị nung nóng phát ra. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 500°C, vật chỉ bức xạ tia hồng ngoại. Trong ánh sáng Mặt Trời có khoảng 50% bức xạ hồng ngoại. Nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng là các bóng đèn có dây tóc bằng vôíram nóng sáng. Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt nên được để sấy hoặc sưởi. Tia hồng ngoại cũng có tác dụng lên một loại kính ảnh đặc biệt gọi là kính ảnh hồng ngoại nên được dùng để chụp ảnh. Tia hồng ngoại bị hấp thụ bởi một số chất như hơi nước, co2. Tia tử ngoại Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím (0,4pm). Tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ. Những vật bị nung nóng trên 3000°C phát ra tia tử ngoại rất mạnh. Nguồn phát tia tử ngoại có thể là hồ quang điện hay các đèn thủy ngân. Tia tử ngoại bị thủy tinh, nước .... hấp thụ rất mạnh. Thạch anh thì gần như trong suốt đối với các tia tử ngoại ở vùng tử ngoại gần. Tia tử ngoại có tác dụng: + Rất mạnh lên kính ảnh. + Có thể làm cho một sô' chất phát quang. + lon hóa không khí + Gây ra một sô' phản ứng quang hóâ, phản ứng quang hợp... + Sinh học: Được dùng để khử trùng, chữa bệnh còi xương. Trong công nghiệp được dùng để phát hiện các vết nức nhỏ, vết xước trên bề mặt các sản phẩm tiện. B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ GIẢI BÀI TẬP Bài 1. 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? Trả lời Đặt một móc hàn của cặp nhiệt điện vào một điểm bất kì trong vùng quang phổ thu được của một máy quang phổ và tại một điểm bất kì nào đó nằm ngoài vùng này, ta đều nhận thấy kim điện kế G bị lệch. Điều này chứng tỏ tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường chỉ khác một điểm là cả tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều là những tia mà mắt không nhìn thấy được. Bài 2. Dựa vào thí nghiệm ở hình 27.1 có thể kết luận gì về bước sóng của tia hồng ngoại và tia tử ngoại? Trả lời Qua thí nghiệm ở Hình 27.1 => bước sóng của tia hồng ngoại dài hơn bước sóng của ánh sáng đỏ (Ằ > 0,76/im) và bước sóng của tia tử ngoại hơn bước sóng của ánh sáng tím (Ằ <0,4 /im). Bài 3. 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? Trả lời Phích nước chứa nước sôi không phải là một nguồn phát ra tia hồng ngoại nhưng một ấm trà chứa nước sôi lại là một nguồn phát ra tia hồng ngoại vì ấm nước bức xạ nhiệt được ra môi trường bên ngoài, còn phích nước thì không. Bài 4. Dây tóc bóng đèn thường có nhiệt độ chừng 2200°C. Tại sao ngồi trong buồng chiếu sáng bằng dây tóc, ta hoàn toàn không bị nguy hiểm vì tác dụng của tia tử ngoại? Trả lời Thủy tinh là một hợp chất hấp thụ mạnh các tia tử ngoại, vỏ bóng đèn dây tóc là thủy tĩnh nên tia tử ngoại do dây tóc nóng sáng phát ra bị lớp vỏ thủy tinh hấp thụ. Do vậy ngồi trong buồng sử dụng đèn dây tóc ta hoàn toàn không bị nguy hiểm. Bài 5. Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng đường phố có tác dụng diệt khuẩn không? Tại sao? Trả lời Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng đường phô' tuy cũng là một nguồn phát tia tử ngoại nhưng nó cũng không có tác dụng diệt khuẩn vì lớp vỏ thủy tinh bảo vệ đèn rất dày, tia tử ngoại phát ra đã bị lớp thủy tinh này hấp thụ. Bài 6. Chọn câu đúng. Tia hồng ngoại có: Bước sóng lớn hơn so với ánh sáng nhìn thấy. Bước sóng nhỏ hơn so với ánh sáng nhìn thấy. c. Bước sóng nhỏ hơn so với tia tử ngoại. D. Tần sô' lớn hơn so với tia tử ngoại. Trả lời Chọn câu A. Bước sóng lớn hơn so với ánh sáng nhìn thấy. Bài 7. Chọn câu đúng. Tia tử ngoại: Không có tác dụng nhiệt. 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. Trả lời Chọn câu B. Cũng có tác dụng nhiệt. Bài 8. Giả sử ta làm thí nghiệm Young với hai khe cách nhau một khoảng a = 2mm, và màn quan sát cách hai khe D = l,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 kê' lại lệch nhiều nhất. Tính bước sóng của bức xạ. Giải Cứ mỗi lần kim điện kế bị lệch nhiều nhất tức là mối hàn của cặp nhiệt điện đang ở vị trí vân sáng. Theo đề bài ta có khoảng cách vân: i = 0,5.10'3m. Bước sóng ánh sáng dùng làm thí nghiệm. i = — => k = —= ———— «0,833.10 m«0,833um. a D 1,2 . Bài 9. Trong thí nghiệm Young, hai khe Fl, F2 cách nhau một khoảng a = 0,8mm, khe F được chiếu sáng bằng bức xạ tử ngoại, bước sóng 360nm. Một tâm giấy ảnh đặt song song với hai khe, cách chúng l,2m. Hỏi sau khi tráng trên giấy hiện lên hình gì? Tính khoảng cách giừa hai vạch đen trên giây. Giải Tia tử ngoại có tác dụng lên phim ảnh, chính vì vậy sau khi tráng phim ta sẽ nhận hình ảnh của các vân giao thoa, các vạch đen hiện trên giấy là những vân tối. Khoảng cách giữa hai vạch đen liên tiếp trên giấy là khoảng cách vân. Khoảng cách giữa hia vạch đen liên tiếp trên giấy: ; XD 360.10"9.l,2 4 ~ i = —— = —' .— = 5,4.10 m = 0,54mm. a 8.104