Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

sóng điện từ 
4/26/2022 
8 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Ánh sáng là sóng điện từ 
 “This velocity is so nearly that of light that it seems we have strong reason to conclude that light itself ( including radiant heat and other radiations ) is an electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the electromagnetic field according to electromagnetic laws” 
	Maxwell (1864) 
4/26/2022 
9 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Phổ sóng điện từ  (electromagnetic spectrum) 
Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy chỉ chiếm một vùng rất nhỏ trong phổ sóng điện từ , bên ngoài vùng nhìn thấy còn có nhiều tia khác . 
4/26/2022 
10 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Phổ sóng điện từ 
4/26/2022 
11 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại 
Năm 1800, William Herschel đã phát hiện sự hiện diện của một loại tia nằm ngoài vùng màu đỏ của ánh sáng khả kiến , mắt người không nhìn thấy nhưng chúng có hiện diện . 
Ngày nay, tia này được gọi là tia hồng ngoại . 
4/26/2022 
12 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại 
Thí nghiệm phát hiện được thực hiện tương tự như sau : 
Cho ánh sáng mặt trời đi qua một lăng kính . Phía sau lăng kính đặt các nhiệt kế đã bôi đen để hấp thụ tốt ánh sáng mặt trời . 
76 o F 
4/26/2022 
13 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại 
Điều chỉnh nhiệt kế để vùng quang phổ chiếu lên bầu của mỗi nhiệt kế . 
Tại vùng tím-xanh : 1 nhiệt kế 
Vùng vàng : 1 nhiệt kế 
Ngoài vùng đỏ : 1 nhiệt kế . 
Sau thời gian từ 1 đến 3 phút ta sẽ nhận được kết quả như hình dưới 
4/26/2022 
14 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại 
Kết quả là : 
Khi để trong bóng râm , nhiệt độ của cả 3 nhiệt kế là 76 o F. 
Sau 3 phút : 
Nhiệt kế trái : 80 o F 
Nhiệt kế giữa:83 o F 
Nhiệt kế phải : 86 o F 
Kết luận : 
 Phải có một loại ánh sáng tồn tại ngoài vùng đỏ mà chúng ta không thấy chúng 
4/26/2022 
15 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia tử ngoại 
Năm 1801, Johann Wilhelm Ritter nhờ vào các phản ứng hóa học đã khám phá ra một loại ánh sáng nằm ngoài vùng màu tím của quang phổ mặt trời . 
Ngày nay, tia này được gọi là tia tử ngoại . 
4/26/2022 
16 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia tử ngoại 
Lắp đặt một hộp bìa carton, một lăng kính , một tờ giấy trắng để bên dưới hộp như trong hình 
Điều chỉnh lăng kính sau cho được một quang phổ rõ , đẹp và rộng nhất . 
4/26/2022 
17 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia tử ngoại 
Cẩn thận đặt dưới đáy hộp một tờ giấy blueprint với mặt có màu quay lên. Không để tờ giấy blueprint bị phơi sáng 
Dùng bút đánh dấu vị trí vùng quang phổ, ký hiệu vùng đỏ và tím. 
4/26/2022 
18 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Lịch sử phát hiện ra tia tử ngoại 
Phơi tờ giấy blueprint trong vòng 30 giây rồi đem vào trong mát (trong lúc lấy tờ giấy ra khỏi hộp, tránh để nó bị phơi sáng). 
Đem tờ giấy vào trong mát và hơ mặt phía không bị phơi sáng vào dung dịch amoniac (tránh hít khói amoniac). 
Ta sẽ được kết quả như hình bên. 
Hãy nhận xét 
4/26/2022 
19 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Đặc tính của tia hồng ngoại và tia tử ngoại 
Tia hồng ngoại là sóng điện từ có bước sóng từ :  0,76.10 -6 m ÷ 10 -3 m (0,76 m ÷ 1mm) 
Tia tử ngoại là sóng điện từ có bước sóng từ :  150.10 -10 m ÷ 0,4.10 -6 m (150A o ÷ 4000A o ) 
Ánh sáng Mặt trời tới Trái đất dưới 3 dạng : tia hồng ngoại ( nhiệt ), ánh sáng khả kiến , tia tử ngoại . 
4/26/2022 
20 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Đặc tính của tia hồng ngoại (1) 
Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt ( tia nhiệt ). 
Mọi vật thể có nhiệt độ cao hơn 0 K đều bức xạ tia hồng ngoại : cơ thể người , bóng đèn dây tóc nóng sáng , Mặt trời , vật có nhiệt độ , 
Độ dài sóng ( tần số ) bức xạ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật . 
Để phát hiện ra tia hồng ngoại người ta dùng các loại phim hồng ngoại , camera hồng ngoại . 
4/26/2022 
21 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Đặc tính của tia hồng ngoại (2) 
Phần lớn vật liệu ngăn cản tia sáng thường thì cũng ngăn được tia hồng ngoại : gỗ , giấy , kim loại , 
Nhưng cũng có một số vật liệu ngăn được tia sáng thường nhưng không ngăn được tia hồng ngoại và ngược lại như : thủy tinh , GaAs , 
Ánh sáng thường không thể xuyên qua các lớp sương mù , khói , mây dày đặc nhưng tia hồng ngoại có thể . 
Tia hồng ngoại đóng vai trò lớn trong hiệu ứng nhà kính . 
4/26/2022 
22 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
 Chúng ta hãy cùng nhìn thế giới thường ngày qua cái nhìn hồng ngoại ! 
Hãy chú ý sự khác biệt về màu sắc ! 
4/26/2022 
23 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
Cốc nào chứa nước nóng , cốc nào chứa nước lạnh ? 
4/26/2022 
24 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
 Hình chụp hồng ngoại của một chú chó . Hãy chú ý những nơi có màu sáng 
4/26/2022 
25 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
 Hình chụp hồng ngoại một con mèo , một con gà và một con heo . Hãy chú ý những nơi có màu sáng 
4/26/2022 
26 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
 Hình chụp hồng ngoại một con cá sấu và một người đang giữ nó . Bạn có nhận xét gì về sự khác biệt giữa hình chụp con cá sấu và người đang giữ nó ? 
Câu trả lời : động vật máu lạnh và động vật máu nóng ! 
4/26/2022 
27 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
Hình chụp hồng ngoại một con tắc kè ! 
Sự khác biệt giữa động vật máu lạnh và động vật máu nóng thể hiện rõ nét thông qua hai hình bên dưới ! 
4/26/2022 
28 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
Hình chụp hồng ngoại một người đàn ông với một cánh tay giấu trong một túi nylon đen . 
Hãy chú ý đến cánh tay và đôi mắt kính trong ảnh hồng ngoại . 
4/26/2022 
29 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ”! 
4/26/2022 
30 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
“ Nhìn thấy ” thông qua cái “ không nhìn thấy ” 
Các màu sắc khác nhau thì hấp thụ lượng nhiệt khác nhau . 
Hãy chú ý đến màu đen và màu trắng ! 
Bạn đã biết lý do người ta thường mặc đồ màu sáng khi trời nắng ?  Các bộ tộc ở sa mạc thường hay mặc đồ màu trắng ! 
4/26/2022 
31 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Các ứng dụng của tia hồng ngoại (1) 
Tia hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau : 
Thiên văn học , hải dương học , nghiên cứu khí hậu , 
4/26/2022 
32 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Các ứng dụng của tia hồng ngoại (2) 
Nghiên cứu động vật , y học , 
4/26/2022 
33 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Các ứng dụng của tia hồng ngoại (3) 
Tìm kiếm , cứu nạn , chữa cháy , dẫn đường , quân sự , công nghệ thực phẩm , cơ khí kỹ thuật ,  
4/26/2022 
34 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Đặc tính của tia tử ngoại (1) 
Thông thường , người ta chia làm 3 vùng tử ngoại : 
UV-A: (3150 ÷ 4000A o ): gây cháy nắng ,.. 
UV-B: (2800 ÷ 3150A o ): gây ung thư da , 
UV-C: (150 ÷ 2800 A o ): bị hấp thụ bởi bầu khí quyển , 
Mặt trời , các vì sao có nhiệt độ cao , các đèn thủy ngân , hồ quang điện đều là các nguồn phát tia tử ngoại thường gặp . 
Tia tử ngoại bị hấp thụ mạnh bởi thủy tinh thường nhưng không bị hấp thụ bởi thạch anh . 
4/26/2022 
35 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Đặc tính của tia tử ngoại (2) 
Tia tử ngoại có thể làm ion hóa chất khí , làm phát quang một số chất ( khoáng thạch , thuốc nhuộm , vitamin,), diệt vi khuẩn , thúc đẩy các phản ứng quang hợp , quang hóa , 
Các loài chim , ong , côn trùng , bướm có thể nhìn thấy tia tử ngoại . 
Phần lớn tia tử ngoại đến từ Mặt trời bị chặn lại bởi bầu khí quyển của Trái đất , nhưng hiện nay con người đang làm thủng tấm lá chắn này ( lổ thủng tầng ozon ). 
4/26/2022 
36 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Các ứng dụng của tia tử ngoại (1) 
Tia tử ngoại được sử dụng rộng rãi trong đời sống và nghiên cứu khoa học 
Trong lĩnh vực thiên văn học : 
4/26/2022 
37 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Các ứng dụng của tia tử ngoại (2) 
Trong y học , khử trùng các dụng cụ y tế , nước , không khí , chữa bệnh , nghiên cứu khoáng thạch , 
4/26/2022 
38 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Các ứng dụng của tia tử ngoại (3) 
Trong công nghệ thực phẩm , phòng chống tội phạm , phát hiện các khiếm khuyết trên sản phẩm , trong công nghệ sản xuất mạch in, chế tạo đèn huỳnh quang , 
4/26/2022 
39 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Sự nguy hiểm của tia tử ngoại 
Mặc dù phần lớn tia tử ngoại đã bị hấp thụ bởi bầu khí quyển của Trái đất nhưng vẫn có tia tới được bề mặt Trái đất . 
Các tia này sẽ gây ra những nguy hiểm cho sức khỏe con người như cháy nắng , tàn nhang , ung thư da , mù mắt , thay đổi cấu trúc ADN, 
Tuyết phản xạ 90% tia UV, cát phản xạ 20% tia UV-B  bạn sẽ bị nguy hiểm hơn trong những ngày trượt tuyết hay phơi nắng ở bãi biển Hãy sử dụng mắt kính và kem chống nắng. 
4/26/2022 
40 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Củng cố SGK Vật lý 12 
Vì sao thân thể người ở nhiệt độ 37 o C phát ra các tia hồng ngoại mạnh nhất có bước sóng ở vùng 9 μ m? 
Vật có nhiệt độ 500 o C phát xạ mạnh nhất ở vùng 3,7 μ m? 
4/26/2022 
41 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV 
Tài liệu tham khảo 
Quang học-Nguyễn Trần Trác-Diệp Ngọc Anh 
Sách giáo khoa Vật lý 12 
Atlas de la Physique-La Pochothèque 
Microsoft Encarta Reference Library -2004 
Websites: 
http:// coolcosmos.ipac.caltech.edu 
www.howstuffworks.com 
4/26/2022 
42 
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV