Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chủ đề 5: Sóng ánh sáng - Chuyên đề 3: Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại. Tia X

Nội dung text: Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chủ đề 5: Sóng ánh sáng - Chuyên đề 3: Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại. Tia X

1. CHỦ ĐỀ 5: SÓNG ÁNH SÁNG CHUYÊN ĐỀ 3: TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA X PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM 1. Máy quang phổ Máy quang phổ là thiết bị dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau nhằm nghiên cứu thành phần cấu tạo của nguồn sáng. Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. 2. Các loại quang phổ Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ vạch hấp thụ Là quang phổ gồm nhiều dải màu Là quang phổ gồm các vạch Quang phổ liên tục bị thiếu Định từ đỏ đến tím, nối liền nhau một màu riêng lẻ, ngăn cách nhau một số vạch màu do bị chất nghĩa cách liên tục. bằng những khoảng tối. khí (hay hơi kim loại) hấp thụ. Các chất rắn, lỏng và khí ở áp Chất khí hay hơi ở áp suất Chiếu ánh sáng trắng qua Nguồn suất lớn bị nung nóng. thấp bị kích thích (nung nóng, một chất khí hay hơi (có phát phóng điện, ) nhiệt độ thấp hơn nguồn phát ra quang phổ liên tục) Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà Đặc trưng cho từng nguyên Đặc trưng cho từng nguyên không phụ thuộc vào thành phần tố.Quang phổ của các chất tố, các vạch tối xuất hiện Tính cấu tạo nguồn phát. khác nhau thì khác nhau về số đúng vị trí các vạch sáng chất lượng, vị trí, màu sắc và độ trong quang phổ vạch phát sáng tỉ đối giữa các vạch. xạ của chất đó (đảo sắc). Đo nhiệt độ nguồn sáng (đặc biệt Xác định thành phần hóa học Xác định thành phần hóa Ứng là các vật ở xa) của hợp chất, đo tốc độ học của hợp chất, đo tốc độ dụng chuyển động của nguồn. chuyển động của nguồn. Trong quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô cỏ 4 vạch màu đỏ, lam, chàm, tím. Trong quang phổ liên tục, khi nhiệt độ của nguồn sáng tăng dần thì cường độ bức xạ ngày càng mạnh lên và miền quang phổ dần dần xuất hiên đủ các màu theo thứ tự từ đỏ đến tím. Khi nhiệt độ đủ cao quang phổ sẽ là một dải màu biến thiên liên tục. 3. Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X là các sóng điện từ có bước sóng khác nhau Trang 1
2. Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X Bước 0,76m 1mm 1nm 0,38m 10-11m 10-8m sóng Mọi vật có nhiệt độ trên 0K Các vật bị nung nóng tới nhiệt Cho êlectron có tốc độ lớn Nguồn độ cao trên 2000°C (Hồ đập vào miếng kim loại có phát quang điện, Mặt Trời,.) nguyên tử lượng lớn (ống tia X, ống Cu-lít-giơ) Tính chất nổi bật: tác dụng nhiệt. Tác dụng mạnh lên phim ảnh, Tính chất nổi bật: khả năng Có thể biến điệu. làm ion hóa không khí. Kích đâm xuyên. Gây 1 số phản ứng hóa học. thích sự phát quang ở một số Tác dụng mạnh lên kính chất. ảnh, làm ion hóa không khí. Bị hơi nước, khí CO2 hấp thụ Tính mạnh Gây 1 số phản ứng hóa học. Làm phát quang 1 số chất. chất Gây hiện tượng quang điện trong Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế ở 1 số chất bán dẫn. bào, diệt khuẩn, bào. Bị thủy tinh, nước hấp thụ Gây hiện tượng quang điện. mạnh. Gây hiện tượng quang điện. Sấy khô, sưởi ấm Khử trùng. Chiếu điện, chụp điện. Điều khiển từ xa Chữa bệnh còi xương. Chữa ung thư. Ứng Chụp ảnh vệ tinh Tìm vết nứt trên bề mặt kim Kiểm tra hành lí. dụng Dùng trong quân sự loại. Nghiên cứu cấu trúc vật rắn. 4. Thang sóng điện từ Thang sóng điện từ là bảng sắp xếp và phân loại các sóng điện từ theo thứ tự bước sóng tăng dần hoặc giảm dần PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: 1. Phương pháp giải Các bài tập về phần này chủ yếu là các câu hỏi lí thuyết nên cần nắm vững và vận dụng đặc điểm, tính chất và ứng dụng của ba loại tia để trả lời. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Tia hồng ngoại là bức xạ có A. bản chất là sóng điện từ. B. khả năng ion hóa mạnh không khí C. khả năng đâm xuyên mạnh, có thể xuyên qua lớp chì dày cỡ cm D. bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng đỏ. Trang 2
3. Hướng dẫn Tia hồng ngoại là sóng điện từ, không có khả năng ion hóa không khí, đâm xuyên kém, có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ. Chọn A Ví dụ 2: Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Tia hồng ngoại là một bức xạ đơn sắc có màu hồng B. Tia hồng ngoại là sóng điện từ có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ C. Tia hồng ngoại do các vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh phát ra D. Tia hồng ngoại bị lệch trong điện trường và từ trường Hướng dẫn Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ không nhìn thấy được. “Hồng ngoại” nghĩa là nằm ngoài vùng ánh sáng đỏ. Mọi vật có nhiệt độ trên 0K đều phát ra tia hồng ngoại nhưng ta chỉ nhận biết được nó khi nó có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường. Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ nên không bị lệch trong điện trường và từ trường Chọn B Ví dụ 3: (Bài 4 SGK nâng cao trang 206) Sự đảo (hay đảo sắc) vạch quang phổ là A. sự đảo ngược, từ vị trí ngược chiều khe máy thành cùng chiều B. sự chuyển từ một vạch sáng trên nền tối thành vạch tối trên nền sáng, do bị hấp thụ C. sự đảo ngược trật tự các vạch trên quang phổ. D. Sự thay đổi màu sắc các vạch quang phổ. Hướng dẫn Với 1 chất, trong quang phổ vạch phát xạ của chất ấy có những vạch sáng màu nào thì trong quang phổ hấp thụ của nó bị mất đi đúng những vạch ấy. Đó là hiện tượng đảo sắc. Vậy hiện tượng đảo sắc là sự chuyển từ một vạch sáng trên nền tối thành vạch tối trên nền sáng, do bị hấp thụ. Ví dụ kích thích hơi Na thì nó phát ra hai vạch màu vàng, bây giờ chiếu quang phổ liên tục qua hơi Na thì nó hấp thụ đúng hai vạch màu vàng ấy trong quang phổ liên tục. Chọn B PHẦN 3. BÀI TẬP TỔNG HỢP Câu 1. Tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen và tia gam-ma đều là A. sóng cơ học có bước sóng khác nhau B. sóng vô tuyến có bước sóng khác nhau C. sóng điện từ có bước sóng khác nhau D. sóng điện từ có tần số như nhau Câu 2. Điều nào sau đây là sai khi so sánh tia X và tia tử ngoại? A. Tia X có bước sóng dài hơn so với tia tử ngoại B. Cùng bản chất là sóng điện từ C. Đều có tác dụng lên kính ảnh Trang 3
4. D. Có khả năng gây phát quang một số chất Câu 3. Tia X được tạo ra bằng cách A. cho một chùm électron chậm bắn vào một kim loại B. chiếu tia tử ngoại vào một kim loại cỏ nguyên tử lượng lớn C. cho một chùm électron nhanh bắn vào một kim loại khó nóng chảy có nguyên tử lượng lớn D. chiếu tia hồng ngoại vào một kim loại. Câu 4. Khi nói về tia hồng ngoại, phát biểu nào sau đây là sai? A. Tia hồng ngoại cũng có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần B. Tia hồng ngoại có khả năng gây ra được một số phản ứng hóa học C. Tia hồng ngoại có tần số lớn hơn tần số của ánh sáng đỏ. D. Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt Câu 5. Trong chân không, các bức xạ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần là: A. Tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen B. Tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia Rơn-ghen, tia tử ngoại C. Ánh sáng tím, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen. D. Tia Rơn-ghen, tia tử ngoại, ánh sáng tím, tia hồng ngoại Câu 6. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia tử ngoại? A. Tia tử ngoại có tác dụng mạnh lên kính ảnh B. Tia tử ngoại cỏ thể gây ra một số phản ứng hóa học C. Trong công nghiệp, tia tử ngoại được sử dụng để khử trùng, diệt khuẩn D. Tia tử ngoại không có tác dụng nhiệt Câu 7. Ống chuẩn trực của máy quang phổ có công dụng A. tạo chùm tia hội tụ chiếu vào lăng kính của máy B. phân tích chùm sáng tới chiếu vào quang phổ C. tăng cường độ của chùm tia sáng trước khi chiếu vào lăng kính D. tạo chùm tia song song chiếu vào lăng kính của máy Câu 8. Quang phổ vạch phát xạ được phát ra khi nào? A. Khi nung nóng một chất rắn, lỏng hoặc khí B. Khi nung nóng một lỏng hoặc khí C. Khi nung nóng một chất khí ở điều kiện chuẩn D. Khi nung nóng một chất khí ở áp suất thấp Câu 9. Đặc điểm quan trọng của quang phổ liên tục là A. phụ thuộc vào thành phần cấu tạo và nhiệt độ của nguồn sáng B. không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nhưng phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng C. phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nhưng không phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng D. không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo cũng như nhiệt độ của nguồn sáng Câu 10. Tia nào sau đây được sử dụng để chữa bệnh còi xương ở trẻ em? A. Tia hồng ngoạiB. Tia tử ngoạiC. Tia XD. Ánh sáng nhìn thấy Trang 4
5. Đáp án: 1 – C 2 – A 3 – C 4 – C 5 – A 6 – D 7 – D 8 – D 9 – B 10 - B Trang 5