Tia hồng ngoại & Tia tử ngoại
Infrared – Ultraviolet
ThS. Trương Tinh Hà
Khoa Vật Lý - Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM
Website: tinhha.centea.org
Email:
[email protected]
Nội dung trình bày
Ánh sáng dưới góc nhìn của thuyết sóng điện-
từ
Phổ sóng điện từ
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại (IR) và tử
ngoại (UV)
Các đặc tính của IR và UV
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”
Các ứng dụng của IR và UV
Sự nguy hiểm của tia UV
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
2
Nội dung trình bày
(bổ sung)
Củng cố SGK Vật lý 12.
Hiệu ứng nhà kính (Greenhouse effect)
Tầng ozon (Ozone layer)
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
3
Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ
Các nhà triết học Hy lạp cổ
đại xem ánh sáng như các
tia truyền thẳng!
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
4
Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ
Vào thế kỷ thứ 17,
nhiều nhà khoa học
Châu Âu tin vào giả
thuyết: ánh sáng là một
dòng các hạt rất nhỏ.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
5
Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ
Một số nhà khoa học khác lại tin rằng:
ánh sáng là sóng, và nó được truyền
đi trong môi trường chứa đầy ête.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
6
Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ
Năm 1862, Maxwell phát
hiện rằng: vận tốc ánh sáng
truyền đi trong không gian
gần bằng vận tốc của sóng
điện từ.
Maxwell kết luận:
Ánh sáng có bản chất là
sóng điện từ
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
7
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)
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
8
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.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
9
Phổ sóng điện từ
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
10
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.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
11
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.
76oF
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
12
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
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
13
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại
Kết quả là:
Khi để trong bóng râm,
nhiệt độ của cả 3 nhiệt kế
là 76oF.
Sau 3 phút:
Nhiệt kế trái: 80oF
Nhiệt kế giữa:83oF
Nhiệt kế phải: 86oF
Kết luận:
Phải có một loại ánh sáng tồn
tại ngoài vùng đỏ mà chúng
ta không thấy chúng
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
14
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.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
15
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.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
16
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.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
17
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
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
18
Đặc tính của tia hồng ngoại và tia tử ngoại
Tia hồng ngoại là sóng điện từ có bước sóng từ:
0,76.10-6m ÷ 10-3m (0,76µ m ÷ 1mm)
Tia tử ngoại là sóng điện từ có bước sóng từ:
150.10-10m ÷ 0,4.10-6m (150Ao ÷ 4000Ao)
Ánh sáng Mặt trời tới Trái đất dưới 3 dạng: tia hồng ngoại
(nhiệt), ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
19
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.
01/05/10
Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- IR-UV
20