Vật Lý 12 Bài 27: Lý Thuyết Tia Hồng Ngoại Và Tia Tử Ngoại & Bài Tập

Như chúng ta đã biết tia hồng ngoại và tia tử ngoại là các tia mang năng lượng rất lớn. Vì vậy VUIHOC đã tổng hợp bài viết này giúp các em học sinh nắm rõ kiến thức về 2 loại tia này trong cuộc sống

1. Phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Thí nghiệm: Dựa vào thí nghiệm của Newton khi làm thí nghiệm liên quan đến sự tán sắc của ánh sáng. Sắp đặt thí nghiệm như sau: Người ta đặt một mối hàn H của một cặp nhiệt điện đi vào một màu nào đó trên quang phổ, còn mối hàn H’ còn lại để ngập trong cốc nước đá đang tan.

Từ từ đưa mối hàn H từ đầu đỏ Đ đến đầu tím T của quang phổ, ta thấy rằng dù H ở vị trí nào thì kim hiển thị của điện kế cũng đều bị lệch. Điều này chứng tỏ bức xạ Mặt Trời có thể làm nóng mối hàn.

Nhấc mối hàn ra khỏi đầu Đ, đưa tới điểm A bất kì, thì của điện kế vẫn lệch, thậm chí có thể thấy được kim con bị lệch nhiều hơn so với lúc ở vị trí Đ; tiếp theo, nhấc mối hàn ra khỏi đầu T, đưa tới đến điểm B chẳng hạn, thấy kim điện kế tiếp tục bị lệch.

Đặc biệt, nếu chúng ta thay màn M bằng một tấm bìa có phủ bột huỳnh quang trên bề mặt thì nhận thấy ở phần màu tím và phần kéo dài từ màu tím của quang phổ, bột huỳnh quang phát sáng rất mạnh.

Vậy có thể rút ra được kết luận từ thí nghiệm về bài 27 tia hồng ngoại và tia tử ngoại đó là:

• Ở bên ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy được, ở cả hai đầu đỏ và tím còn có những bức xạ mà mắt thường không nhìn thấy.

• Bức xạ không nhìn thấy được bằng mắt thường ở ngoài vùng ánh sáng màu đỏ gọi là bức xạ hồng ngoại, còn phía bên ngoài vùng màu tím gọi là bức xạ tử ngoại.

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

2.1. Bản chất

Các nhà khoa học phát hiện ra tia hồng ngoại và tia tử ngoại bằng cùng một dụng cụ và cùng dựa trên một thí nghiệm nên có thể suy ra được rằng hai loại tia trên có cùng bản chất với tia ánh sáng thông thường. Và vì thế chúng có các đặc điểm cơ bản của sóng điện từ.

Như thí nghiệm bên trên, tia tử ngoại và tia hồng ngoại đều không thể nhìn thấy được bằng mắt thường.

2.2. Tính chất

Những tính chất mà ở cả tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều có đó là:

• Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều tuân theo các định luật: truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ.

• Có hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa giống như ánh sáng nhìn thấy được.

• Bước sóng của tia hồng ngoại từ khoảng 760 nm đến vài mm.

• Bước sóng của tia tử ngoại trải khoảng từ 380 nm đến vài nm.

Tia hồng ngoại không có tính chất chung với tia tử ngoại. Bởi vậy sau đây VUIHOC sẽ làm rõ từng đặc điểm, tính chất của 2 loại tia ấy.

3. Tia hồng ngoại

3.1. Cách tạo ra tia hồng ngoại

Tất cả mọi vật có nhiệt độ cao hơn 0 độ K đều có thể phát ra tia hồng ngoại. Để có thể nhận ra được tia hồng ngoại vật phát ra thì vật này cần phải có nhiệt độ cao hơn môi trường.

Cơ thể của chúng ta phát ra tia hồng ngoại có bước sóng của từ khoảng 9 μm.

Trong phòng thí nghiệm, để tạo ra chùm tia hồng ngoại có định hướng, người ta sẽ dùng đèn dây tóc nhiệt độ thấp hoặc dùng điôt phát quang hồng ngoại.

3.2. Tính chất và công dụng của tia hồng ngoại

a) Tính chất nổi bật đầu tiên của tia hồng ngoại chính là tác dụng về nhiệt rất mạnh. Người ta áp dụng tính chất này để ứng dụng trong nấu ăn, sấy khô, sưởi ấm, bảo quản,…

b) Tia hồng ngoại còn có thể tạo ra một số các phản ứng trong hóa học. Chính vì thế, chúng ta có khả năng xem được những bức ảnh chụp vào ban đêm chính là nhờ vào tính chất đó của tia hồng ngoại.

c) Tia hồng ngoại cũng có khả năng biến điệu được giống như là sóng điện từ cao tần. Nó giúp chế tạo ra những bộ điều khiển được từ xa.

d) Trong lĩnh vực quân sự cũng chính là nơi mà tia hồng ngoại có rất nhiều ứng dụng ví dụ như: ống nhòm hồng ngoại giúp hỗ trợ quan sát và lái xe vào ban đêm; camera hồng ngoại giúp chụp ảnh và quay phim trong bóng tối; tên lửa có khả năng tìm được mục tiêu tự động dựa vào tia hồng ngoại do chính mục tiêu đó phát ra.

4. Tia tử ngoại

4.1. Nguồn tia tử ngoại

Những vật mang nhiệt độ cao từ trên 2000 độ C đều sẽ phát ra được tia tử ngoại. Vật có nhiệt độ càng cao thì phổ tử ngoại của vật đó sẽ càng trải dài hơn về bên phía sóng ngắn.

Một số nguồn có thể phát ra được tia tử ngoại mạnh như: Bề mặt của Mặt Trời hay hồ quang điện,…

Ở các phòng thí nghiệm, đèn hơi thủy ngân là thiết bị được sử dụng phổ biến để tạo nên nguồn phát tia tử ngoại.

4.2. Tính chất và công dụng của tia tử ngoại

a) Tác dụng trong quá trình làm phim ảnh, vì vậy người ta thường dùng phim ảnh để nghiên cứu được các tính chất của tia tử ngoại.

b) Kích thích quá trình phát quang của nhiều chất, ví dụ như cadimi sunfua, kẽm sunfua,… Áp dụng vào tìm kiếm vết nứt trên bề mặt của những đồ vật làm bằng kim loại.

c) Kích thích những phản ứng hóa học ví dụ như phản ứng biến đổi oxy tạo thành ozon hay phản ứng tổng hợp nên vitamin D,… Được sử dụng như các tác nhân gây nên nhiều phản ứng hóa học.

d) Ion hóa một số đối tượng như không khí hay những chất khác nữa. Tạo ra tác dụng quang điện.

e) Có tác dụng trong sinh học như diệt khuẩn và diệt nấm mốc, hủy hoại các tế bào da hay võng mạc.

f) Nó bị nước, thủy tinh,… hấp thụ khá là mạnh.

g) Trong lĩnh vực y học, tia tử ngoại được sử dụng để chữa rất nhiều bệnh, ví dụ như bệnh còi xương ở trẻ em.

4.3. Sự hấp thụ tia tử ngoại

Tia tử ngoại có khả năng đi xuyên qua thạch anh nhưng khi đi qua thủy tinh hay nước thì lại bị hấp thụ mạnh.

Tầng ozon có khả năng hấp thụ phần lớn các tia có bước sóng nhỏ hơn 300 nm. Nó đóng vai trò như một tấm áo giáp giúp bảo vệ các hệ sinh vật trên trái đất, hạn chế được tác dụng nguy hiểm của tia tử ngoại.

5. Một số bài tập trắc nghiệm về tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Dưới đây là phần tia hồng ngoại và tia tử ngoại bài tập, các em hãy cùng luyện tập với VUIHOC nhé!

Câu 1. Tác dụng quan trọng nhất của tia hồng ngoại đó là:

A. Hiệu ứng quang điện

B. Thắp sáng

C. Tác dụng nhiệt

D. Hóa học (làm đen phim ảnh)

Đáp án đúng: C

Giải thích:

Tác dụng quan trọng và được ứng dụng nhiều nhất của tia hồng ngoại chính là là tác dụng nhiệt.

 

Câu 2. Nguồn nào dưới đây mà tia tử ngoại được phát ra rất nhiều ?

A. Lò sưởi điện trở

B. Hồ quang điện

C. Lò vi sóng

D. Bếp than

Đáp án đúng: B

Giải thích:

Hồ quang điện có nhiệt độ trên 3000oC vì thế nó cũng chính là một nguồn tử ngoại rất mạnh.

 

Câu 3. Tính chất nào sau đây không có ở tia tử ngoại?

A. Quang điện

B. Thắp sáng

C. Kích thích sự phát quang

D. Ảnh hưởng đến sinh lý

Đáp án đúng: B

Giải thích:

Tia tử ngoại có những đặc tính nổi bật như dưới đây:

+ Ảnh hưởng mạnh đến phim ảnh, làm ion hóa một số đối tượng như không khí hay nhiều chất khác nữa.

+ Kích thích quá trình phát quang của một số chất, có thể gây nên một số phản ứng về quang hóa hay phản ứng về hóa học.

+ Có một số tác động sinh lí: làm da bị cháy nắng, phá hủy tế bào, làm hại cho mắt,…

+ Có thể là nguyên nhân tạo nên hiện tượng quang điện.

 

Câu 4. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại không có chung tính chất nào sau đây?

A. Bị hấp thụ mạnh bởi nước

B. Có thể gây nên hiện tượng quang điện

C. Gây ra những phản ứng về hoá học

D. Có ảnh hưởng đến phim ảnh

Đáp án đúng: A

Giải thích:

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại không có cùng tính chất là bị hấp thụ mạnh bởi nước, tính chất này chỉ thấy ở tia tử ngoại.

 

Câu 5. Nhiệt độ cơ thể con người rơi vào khoảng 37oC phát ra những bức xạ nào dưới đây ?

A. Tia X

B. Bức xạ nhìn thấy

C. Tia hồng ngoại

D. Tia tử ngoại

Đáp án đúng: C

Giải thích:

Cơ thể con người ở nhiệt độ khoảng 37oC nên có thể phát ra các tia hồng ngoại.

 

Câu 6. Tia hồng ngoại 

A. Là một bức xạ đơn sắc mang màu hồng.

B. Là sóng điện từ mang bước sóng < 0,38 μm.

C. Do các vật có nhiệt độ > 0oK phát ra.

D. Bị lệch ở các môi trường điện trường hay từ trường.

Đáp án đúng: C

Giải thích:

A – sai, bức xạ hồng ngoại không nhìn thấy được bằng mắt thường nên cũng không thể có màu hồng.

B – sai, là sóng điện từ có bước sóng lớn hơn 760 nm đến khoảng vài milimét.

C – đúng, mọi vật dù ở nhiệt độ thấp (lớn hơn 0oK) thì đều phát ra tia hồng ngoại.

D – sai, tia hồng ngoại có bản chất là bức xạ điện từ, không mang điện nên cũng không bị lệch ở các môi trường điện trường và từ trường.

 

Câu 7. Phát biểu nào không chính xác trong các phát biểu dưới đây?

A. Tia hồng ngoại được phát ra khi các vật bị nung nóng

B. Tia hồng ngoại là sóng điện từ mang bước sóng có giá trị > 0,76 μm

C. Tia hồng ngoại có tác động lên tất cả các loại kính ảnh      

D. Tia hồng ngoại còn có tác dụng nhiệt cực kỳ mạnh

Đáp án đúng: C

Giải thích:

A – đúng.

B – đúng.

C – sai, tia hồng ngoại chỉ có khả năng tác dụng lên một vài loại kính ảnh chứ không phải tác dụng được lên tất cả.

D – đúng.

 

Câu 8. Tia hồng ngoại

A. Có thể đâm xuyên mạnh.

B. Có khả năng kích thích phát quang một vài chất.

C. Chỉ được phát ra khi các vật bị nung nóng với nhiệt độ > 500oC.

D. Mắt người không thể nhìn thấy tia này được.

Đáp án đúng: D

Giải thích:

A – sai, tia hồng ngoại không thể đâm xuyên mạnh do bước sóng dài và năng lượng thấp.

B – sai, tia hồng ngoại không có khả năng kích thích các chất phát quang.

C – sai, vì tia hồng ngoại đều được phát ra khi mọi vật có nhiệt độ > 0oK.

D – đúng.

 

Câu 9. Phát biểu sai dưới đây là?

A. Vật có nhiệt độ > 3000oC sẽ phát ra tia tử ngoại cực kỳ mạnh.

B. Tia tử ngoại sẽ bị hấp thụ mạnh bởi thủy tinh.

C. Tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ mà có bước sóng < bước sóng của ánh sáng tím.

D. Tia tử ngoại sở hữu tác dụng nhiệt cực kỳ mạnh.

Đáp án đúng: D

Giải thích:

A – đúng.

B – đúng.

C – đúng, tia tử ngoại mang bước sóng bé hơn 380 nm đến cỡ 10-9 m (ngắn hơn nhiều so với bước sóng của as tím).

D – sai, tia tử ngoại có tác dụng nhiệt khá yếu, còn tia có tác dụng nhiệt mạnh là tia hồng ngoại.

 

Câu 10. Trong số các phát biểu sau, phát biểu nào chưa chính xáct?

A. Tia tử ngoại có các tác dụng liên quan đến sinh lí.

B. Tia tử ngoại có thể kích thích cho một vài chất phát quang.

C. Tia tử ngoại có tác động cực kỳ mạnh lên kính ảnh.

D. Tia tử ngoại không có khả năng đâm xuyên.

Đáp án đúng: D

Giải thích:

Tia tử ngoại mang những đặc tính nổi bật dưới đây:

+ Tác động mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa các đối tượng như không khí và nhiều chất khác.

+ Kích thích đến sự phát quang của khá nhiều chất, có khả năng gây ra một số phản ứng về hóa học và phản ứng về quang hóa.

+ Mang một số tác dụng liên quan đến sinh lí như phá hủy các tế bào, biến đổi về ADN, làm da bị rám nắng, làm hại cho mắt,…

+ Có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng quang điện.

+ Bị nước, thủy tinh,… hấp thụ khá mạnh. Nhưng các tia tử ngoại có bước sóng 0,18 μm → 0,4 μm có thể truyền qua được thạch anh.

 

Câu 11. Vật chỉ có khả năng phát ra tia hồng ngoại mà không có khả năng phát ra ánh sáng đỏ là

A. Vật có nhiệt độ < 500oC.

B. Vật có nhiệt độ > 500oC và < 2500oC.

C. Vật có nhiệt độ > 2500oC.

D. Tất cả mọi vật khi chúng được nung nóng.

 

Câu 12. Chọn câu đúng về các tính chất của tia hồng ngoại và tia tử ngoại

A. Đều có bản chất là sóng điện từ nhưng với các tần số khác nhau.

B. Không có các hiện tượng như khúc xạ, phản xạ, giao thoa.

C. Chỉ tia hồng ngoại mới có thể làm đen kính ảnh.            

D. Chỉ có tia hồng ngoại mới có tác dụng nhiệt.

Đáp án đúng: A

Giải thích:

A – đúng.

B – sai, vì tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều có bản chất là sóng điện từ nên đều có những hiện tượng khúc xạ, phản xạ, giao thoa.

C – sai, vì tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều có khả năng làm đen kính ảnh.

D – sai, vì cả 2 tia đều có tác dụng nhiệt, nhưng tác dụng nhiệt của tia hồng ngoại lớn hơn so với tia tử ngoại.

 

Câu 13. Tia hồng ngoại có những ứng dụng trong thực tế như 

A. Để tiệt trùng trong quá trình bảo quản thực phẩm.

B. Trong hoạt động điều khiển từ xa của tivi.

C. Trong y tế giúp chụp điện.

D. Trong công nghiệp để tìm ra được những khuyết tật của sản phẩm.

Đáp án: B

Giải thích:

Tia hồng ngoại được ứng dụng trong quá trình sấy khô, sưởi ấm.

Tia hồng ngoại được dùng phổ biến trong hoạt động của các bộ điều khiển từ xa giúp điều khiển hoạt động của tivi,…

Tia hồng ngoại được sử dụng để chụp ảnh bề mặt của toàn Trái Đất, chụp ảnh về hồng ngoại,…

 

Câu 14. Các nguồn không thể phát ra tia tử ngoại là những nguồn nào dưới đây?

A. Mặt Trời.

B. Hồ quang điện.

C. Dây tóc bóng đèn cháy sáng.

D. Đèn thủy ngân.

Đáp án đúng: C

Giải thích:

Các nguồn phát ra được tia tử ngoại là các vật khi được nung nóng đến nhiệt độ cao (> 2000oC), ví dụ như hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân, mặt trời,…

 

Câu 15. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại mang những tính chất chung nào dưới đây?

A. Có thể truyền được ở trong môi trường chân không.

B. Dùng trong y học giúp điều trị bệnh còi xương.

C. Dùng trong công nghiệp và đời sống giúp sấy khô, sưởi ấm.

D. Gây ra các phản ứng về quang hợp.

Đáp án đúng: A

Giải thích:

A – đúng, tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều có bản chất là sóng điện từ nên truyền được trong môi trường chân không.

B – sai, chỉ tia tử ngoại mới có thể điều trị bệnh còi xương.

C – sai, tia hồng ngoại có tác dụng nhiệt khá mạnh nhưng tia tử ngoại lại có tác dụng nhiệt yếu hơn nên không có khả năng dùng trong công nghiệp.

D – sai, tia tử ngoại có thể gây ra một số phản ứng về quang hóa.

 

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại là hai loại tia quen thuộc mang đến những tác dụng nhất định đối với cuộc sống chúng ta. Ngoài những kiến thức thực tế thì đây cũng là một phần kiến thức hết sức quan trọng trong chương trình Vật lý cấp THPT mà các em cần nắm được. Để tìm hiểu thêm về các phần kiến thức khác trong Vật lý cấp THPT, các em truy cập vào Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ ngay để học hỏi thêm thật nhiều kiến thức nhé!