Vật Lý 12 Bài 28: Tia X Là Gì? Tính Chất, Cấu Tạo Và Ứng Dụng Của Tia X - The first knowledge sharing application in Vietnam

Tia X là một kiến thức quan trọng trong chương trình Vật lý nhưng không phải ai cũng có thể nắm vững phần kiến thức này. Trong bài viết này VUIHOC sẽ tổng hợp toàn bộ kiến thức về tia X kèm theo các bài tập tương ứng sẽ giúp các em học sinh luyện tập thành thạo dạng bài này.

1. Tia X là gì?

Chùm tia electron có chứa một năng lượng lớn hay còn được gọi là chùm tia ca tốt có chưa một tia bức xạ gọi là Tia X.

Mỗi chùm tia ca tốt này khi có năng lượng lớn đập vào một vật rắn sẽ ra tia X sau khi đập vào vật đó.
Tia X được coi là một loại bức xạ điện từ có thể nhìn xuyên qua da và quan sát bên trong. Các chùm tia X ngày càng mạnh hơn với sự tiến bộ của công nghệ. Từ đó có khả năng theo dõi tế bào sinh học, tiêu diệt tế bào ung thư.

Tia X Vật lý 12

2. Cơ chế phát ra tia X

Ống Rownghen được dùng để phát ra tia X thuở xưa, nhưng ngày nay người ta dùng ống Cu-lit-giơ thay thế:

a. Ống Rơn-gien

Có cấu tạo để chứa khí có áp thuất thấp hình cấu phía bên trong bao gồm ba điện cực gồm:

Ca tốt là chòm cầu để các electron tập trung lại hình cầu sau khi bật ra.
Điện cực dương đối diện Catot ở thành bình bên kia là Anot.
Điện cực thường được nối với Anot đối Catot, ở bề mặt đó có chứa một kim loại mà khối lượng nguyên tử lớn, nóng chảy khó xảy ra.

Cách hoạt động:

Hiệu điện thế không đổi được đặt vào giữa anot và catot trong khoảng vài chục kV, electron sẽ bứt ra và tăng tốc mạnh từ catot. Ở đối âm cực, khi đập vào thì các electron bị hãm lại rồi phát ra tia X, gọi là bức xạ hãm.

b. Ống Cu-lit-giơ

Cấu tạo gồm chân không bên trong và bình hình cầu, có hai điện cực:
Chòm cầu catot giúp tập trung về tâm hình cầu các electron.
Nung nóng catot bằng một dây tím từ một nguồn điện riêng.
Điện cực dương từ anot, mà trên bề mặt là kim loại nguyên tử lượng lớm, nóng chảy khó xảy ra. Anot giải nhiệt bằng cách cho dòng nước chảy nhờ ống nhỏ luồn vào bên trong.

Cách tạo ra tia X

Cách hoạt động: Giữa hai cực ống đặt một hiệu điện thế, tại đây electron được tăng tốc mạnh đập vào anot qua lớp vỏ nguyên tử rồi ở trong lớp vỏ trong cùng sau khi tương tác với các electron sẽ phát ra tia X.
Từ vài chục đến 120kV là hiệu điện thế hai cực của ống Cu-lit-giơ phát ra.
Hiệu điện thế ở hai cực của ống Cu-lít-giơ từ vài chục kV đến khoảng 120 kV.
Hiện nay có thể có nhiều loại ống khác để phát ra tia X nhưng về cơ bản cấu trúc vẫn giống ống Cu-lit-giơ ban đầu.

3. Bản chất, tính chất và công dụng của tia X

Mục lục bài viết

3.1. Bản chất

Đây là sóng điện từ có bước sóng ngắn. Bước sóng của tia X sẽ rơi vào 10-3 A0 cho đến 1 A0 (1A0 = 10-10m), nghĩa là tương đương dãy tần số 3×1016 HZ cho đến 3×1019 Hz, có năng lượn là 120eV cho đến 120keV.
Bản chất của tia X cũng là một loại sóng điện từ với bước sóng rơi vào khoảng 10-11m hoặc 10-8m.

3.2. Tính chất

Sau đây là các tính chất đặc trưng nhất của tia X

Có thể đâm xuyên mạnh.
Kính ảnh sẽ bị tác dụng lên (khi chụp X Quang sẽ bị làm đen đi).
Một số chất có thể bị làm phát quang.
Ion hóa không khí cũng là một trong những hậu quả của tia X.
Các tế bào có thể bị hủy diệt và tác dụng sinh lý.

3.3. Công dụng

Tia X có một số công dụng phổ biến như sau:

Có thể dùng để chuẩn đoán và chữa bệnh trong y học.
TÌm ra những khuyến thể trong các vật đúc kim loại, tinh thể được sử dụng trong công nghiệp.
Trong giao thông được sử dụng để kiểm tra hành lý của hành khách đi máy bay.
Trong phòng thí nghiệm, được dùng dể nghiên cứu thành phần cũng như cấu trúc của vật rắn.

4. Ứng dụng của tia X (Tia Rơn-ghen)

Sau đây là các ứng dụng thông dụng nhất của tia Rơn-ghen, tia X trong hai lĩnh vực thông dụng nhất được áp dụng là y học và công nghệ cơ khí.

4.1. Ứng dụng trong y học

Trong y học, tia X được sử dụng trong các máy X Quang, Ct-scanner, PET-CT, máy ùng để xạ trị.

⇒ Trực tiếp có ích trong việc chuẩn đoán hay điều trị bệnh.

Tia X trong y học

4.2. Ứng dụng trong công nghệ cơ khí

Trong công nghiệp cơ khí, tia X được sử đụng để kiểm tra tạp chất trong sản phẩm. Khi tia X quét qua sản phẩmcó thể phát hiện sản phẩm có đạt chuẩn chất lượng hay không, bằng một lượt đồ xám phản chiếu trên bộ cảm biến. Từ đó, giúp cho việc phân loại sản phẩm chưa đạt yêu cầu, đủ tiêu chuẩn được dễ dàng hơn.

Tia X được ứng dụng trong công nghiệp cơ khí

5. Thang sóng điện từ

Các loại sóng như sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, tử ngoại, tia X khác nhau về bước sóng hoặc tần số sẽ tạo nên một phổ liên tục là thang sóng điện từ. Ta có bảng thang sóng điện từ như sau:

Tia X - Phổ điện từ

6. Một số bài tập trắc nghiệm về tia X (có đáp án)

Bài 1: Điện áp giữa an nốt và ka tốt trong một ống rơn-ghen là 2000V. Tính bước sóng ngắn nhất ống có thể phát ra của tia rơn-ghen?

A. 4,68.10-10m

B. 5,25.10-10m

C. 4,68.10-10m

D. 6,21.10-10m

Bài 2: Tia X phát ra bước sóng ngắn nhất là 0,05nm với ống Cu-lit-gio có điện thế hoạt động ít nhất là

A. 24,84kV B. 25kV C. 10kV D. 30kV

Bài 3: Hiệu điện thế giữa hai cực khi tần số lớn nhất từ ống Rơn-ghen từ chùm phát xạ là 4.1018Hz

A. 16,46 kV B. 16,56 kV C. 16,66 kV D. 16,76 V

Bài 4: Một chất có quang xạ phát xạ là đặc trưng cho

A. Chất ấy

B. Thành phần hóa học của nó

C. Thành phần nguyên tố của nó

D. Cấu tạo phân tử của nó

Bài 5: Tìm phát biểu đúng:

Tia hồng ngoại, tử ngoại và Rơn-ghen có điểm chung là

A. Bản chất là sóng điện từ

B. Tác dụng là ion hóa không khí

C. Tốc độ bằng nhau trong chân không

D. Gây ra hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ

Bài 6: Tia X được ứng dụng nhiều là nhờ

A. Có thể xuyên qua vải, gỗ, cơ mềm

B. Làm đen phim ảnh

C. Phát quang các chất

D. Hủy diệt tế bào

Bài 7: Các lá kim loại bị tia X xuyên qua

A. Dễ dàng với mọi tia và mọi lá

B. Bước sóng càng nhỏ thì càng dễ

C. Kim loại có nguyên tử càng lớn thì càng dễ

D. Bước sóng càng nhỏ càng khó

Bài 8: Trong chụp điện, chiếu điện người ta sử dụng tia Rơn-ghen làm gì?

A. Phát quang chất

B. Kính ảnh bị tác dụng mạnh lên

C. Đâm xuyên mạnh

D. Cả ba tính trên

Bài 9: Đặc trưng của một chất có quang phổ vạch phát xạ là

A. Chính nó

B. Thành phần hóa học của nó

C. Thành phần nguyên tố của nó

D. Cấu tạo phân tử của nó

Bài 10: Trên trái Đất, quang phổ của mặt trời mà ta thu được là

A. Liên tục.

B. Vạch phát xạ.

C. Lớp khí quyển của Mặt Trời, vạch hấp thụ

D. Lớp khí quyển của Trái Đất, vạch hấp thụ

Đáp án của bài tập tia X lớp 12 là:

Trên đây toàn bộ kiến thức về tia X mà VUIHOC chia sẻ với các bạn học sinh. Hy vọng rằng, sau bài viết này, các bạn có thể nắm vững hơn phần kiến thức này và thành thạo các dạng bài tập. Để có thêm những kiến thức bổ ích về môn Vật lý, các em hãy truy cập Vuihoc.vn ngay bây giờ nhé!