A. 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 Có tác dụng nhiệt rất mạnh; dễ bị các vật hấp thụ... được dùng để giúp sơn mau khô. Có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, được dùng để chụp ảnh ban đêm. Có thể biến điệu được, giúp chế tạo điều khiển từ xa. 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: Tác dụng lên phim ảnh. Kích thích sự phát quang của một số chất. Kích thích phản ứng hóa học. Ion hóa không khí và một số chất khí khác. Tác dụng sinh học. Bị thủy tinh và nước hấp thụ mạnh nhưng có thể truyền qua được thạch anh. Nhiệt độ của vật càng cao thì phổ tử ngoại càng kéo dài hơn về phía sóng ngắn. Công dụng: Được sử dụng trong y học: Tiệt trùng dụng cụ phẫu thuật, chữa bệnh còi xương, ... Sử dụng trong công nghiệp thực phẩm; Dùng trong công nghiệp cơ khí: Tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại. B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 1 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. Căn cứ vào đâu mà khẳng định được rằng tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường ? Hướng dẫn giải: Căn cứ vào đặc điểm: Cả ba loại tia đều đo cùng một nguồn phát ra và được phát hiện cùng một dụng cụ. Bài 2 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. Dựa vào thí nghiệm ở hình 27.1 có thể kết luận gì về bước sóng của tia hồng ngoại và tia tử ngoại? Hướng dẫn gải: Ta biết rằng bước sóng của ánh sáng trên quang phổ bảy màu giảm dần từ màu đỏ đến màu tím. Tia hồng ngoại bị lăng kính làm lệch ít hơn tia màu đỏ, vậy phải có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ. Còn tia tử ngoại bị lệch nhiều hơn các tia tím, nên phải có bước sóng nhỏ hơn ánh sáng tím. Bài 3 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. Một cái phích tốt, chứa đầy nước sôi, có phải là một nguồn hồng ngoại không? Một cái ấm trà thì sao? Hướng dẫn giải: Cái phích tôt phải có cái vỏ cách nhiệt tốt, nên tuy nước trong phích có nhiệt độ gần 100oC, vỏ vẫn chỉ ở nhiệt độ bằng nhiệt độ phòng. Do đó, phích không thể phát tia hồng ngoại vào không khí trong phòng. Ấm nước nóng thì đúng là một tia hồng ngoại. Bài 4 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. 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? Hướng dẫn giải: Bóng đèn bằng thủy tinh hấp thụ mạnh tia tử và đèn thường treo cao, nên tia tử ngoại của đèn không gây nguy hiểm cho ta. Bài 5 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. Ánh sáng đèn hơi thủy ngân để chiếu sáng các đường phố có tác dụng diệt khuẩn không? Tại sao? Hướng dẫn giải: Không, vì đèn được đặt trong vỏ thủy tinh, rồi lại đặt trong vỏ nhựa nên tia tử ngoại hầu như bị vỏ đèn hấp thụ hết, và đèn không còn tác dụng diệt khuẩn. Bài 6 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. 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. Hướng dẫn giải: Đáp án A Bài 7 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. 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. Hướng dẫn giải: Đáp án B Bài 8 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. Giả sử ta làm thí nghiệm Y-âng với hai khe cách nhau một khoảng a = 2mm, và màn quan sát cách hai khe D= 1,2m. 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 kể lại lệch nhiều nhất. Tính bước sóng của bức xạ. Hướng dẫn giải: Chỗ đặt mối hàn mà kim điện kế lệch nhiều nhất, chính là một vân sáng, vậy: i = 0,5mm. Do đó: λ = \(\frac{ia}{D}\) = \(\frac{0,5.2}{1,2.10^{3}}\) ≈ 0,833.10-3 mm = 0,833 μm Bài 9 trang 142 sgk Vật lý lớp 12. Trong một thí nghiệm Y-âng, hai khe F1, F2cách 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: Ta chụp ảnh được một hệ vân giao thoa, gồm các vạch thẳng, đen, trằng xen kẽ song song và cách đều nhau.Vạch đen ứng với các vân sáng. i = \(\frac{\lambda D}{a}\) = \(\frac{0,36.10^{-3}.1,2.10^{3}}{0,8}\) = 0,54 mm
