Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại là hai tia mà mắt thường không nhìn thấy được, nhưng chúng lại có chung bản chất với ánh sáng nhìn thấy. Trong bài này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu hơn về hai loại tia cực kì quan trọng này nhé!

I. Phát hiện ra tia tử ngoại và tia hồng ngoại

Thí nghiệm: Dựng lại thí nghiệm của Newton khi làm thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng. Ngoài ra ta đặt một mối hàn H của một cặp nhiệt điện chạy vào chỗ một màu nào đó trên quang phổ, còn mối hàn H’ còn lại nhúng vào 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 dù H ở chỗ nào, kim của điện kế cũng lệch. Điều đó chứng tỏ bức xạ Mặt Trời đã làm nóng mối hàn.

Đưa mối hàn ra khỏi đầu Đ, tới điểm A chẳng hạn, thì của điện kế vẫn lệch, thậm chí lệch nhiều hơn so với lúc ở Đ; đưa mối hàn ra khỏi đầu T, đến điểm B chẳng hạn, kim điện kế tiếp tục bị lệch.

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

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Vậy ta rút ra được kết luận:

  • Ở ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy được. ở cả hai đầu đỏ và tím. còn có những bức xạ mắt thường không nhìn thấy.
  • Bức xạ không trông thấy ở ngoài vùng ánh sáng màu đỏ gọi là bức xạ hồng ngoại, còn ngoài vùng màu tím gọi là bức xạ tử ngoại.

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

1. Bản chất

Như ta đã biết, tia hồng ngoại và tia tử ngoại được phát hiện bằng cùng một dụng cụ, và dựa trên cùng 1 thí nghiệm nên ta có thể rút ra được rằng hai loại tia trên có cùng bản chất với tia sáng thông thường.

Tia tử ngoại và tia hồng ngoại đều không thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Chúng có các đặc điểm cơ bản của sóng điện từ.

2. Tính chất

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại tuân theo có những tính chất chung:

  • Tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ.
  • Gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng nhìn thấy.
  • Bước sóng của tia hồng ngoại trải từ 760 nm đến vài mm.
  • Bước sóng của tia tử ngoại trải từ 380 nm đến vài nm.

III. Tia hồng ngoại

1. Cách tạo ra tia hồng ngoại

Mọi vật có nhiệt độ cao hơn 0 K đều phát ra tia hồng ngoại. Để phân biệt tia hồng ngoại vật phát ra, vật phải có nhiệt độ cao hơn môi trường.

Cơ thể người phát ra tia hồng ngoại có bước sóng của từ 9 μm.

Trong kĩ thuật, để tạo ra chùm tia hồng ngoại định hướng, người ta dùng đèn dây tóc nhiệt độ thấp hoặc dùng điôt phát quang hồng ngoại.

2. Tính chất và công dụng

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

b) Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học. Nhờ đó, ta có thể xem được các bức ảnh chụp ảnh ban đêm chính là nhờ tính chất này của tia hồng ngoại.

c) Tia hồng ngoại cũng có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần. Giúp chế tạo những bộ điều khiển từ xa.

d) Lĩnh vực quân sự chính là nơi tia hồng ngoại có nhiều ứng dụng đa dạng nhất: ống nhòm hồng ngoại để quan sát và lái xe bán đêm; camera hồng ngoại chụp ảnh, quay phim trong đêm; tên lửa tìm mục tiêu tự động dựa trên tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra.

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

IV. Tia tử ngoại

1. Nguồn tia tử ngoại

Những vật có nhiệt độ cao từ 2000 độ C trở lên đều phát ra tia tử ngoại. Nhiệt độ của vật càng cao thì phổ tử ngoại của vật càng kéo dài hơn về phía sóng ngắn.

Một số nguồn phát ra tia tử ngoại mạnh: Hồ quang điện, bề mặt của Mặt Trời.

Trong các phòng thí nghiệm, đèn hơi thủy ngân được sử dụng chủ yếu để tạo nguồn phát tia tử ngoại.

2. Tính chất và công dụng

a) Tác dụng lên phim ảnh; do đó thường dùng phim ảnh để nghiên cứu tia tử ngoại.

b) Kích thích sự phát quang của nhiều chất, ví dụ: kẽm sunfua, cadimi sunfua,… Áp dụng để tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại.

c) Kích thích nhiều phản ứng hóa học: phản ứng biến đổi oxi thành ô zôn, phản ứng tổng hợp vitamin D,… Được dùng làm tác nhân gây phản ứng hóa học.

d) Ion hóa không khí và nhiều chất khác. Gây tác dụng quang điện.

e) Có tác dụng sinh học: hủy hoại tế bào da, võng mạc; diệt khuẩn, nấm mốc.

f) Bị nước, thủy tinh,… hấp thụ mạnh.

g) Trong y học tia tử ngoại được áp dụng để chữa nhiều bệnh, ví dụ như còi xương.

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

3. Sự hấp thụ tia tử ngoại

Tia tử ngoại có thể đi xuyên qua thạch anh nhưng lại bị thủy tinh và nước hấp thụ mạnh.

Tầng ô zôn hấp thụ hầu hết các tia có bước sóng dưới 300 nm. Đóng vai trò như tấm áo giáp bảo vệ sinh trái đất, hạn chế tác dụng hủy diệt của tia tử ngoại.