Quang phổ - Các loại tia vật lý lớp 12

Thứ hai , 26/06/2017, 03:59 GMT+7
     

Hôm nay trang congnghegi.com sẽ tóm tắt, hệ thống lại kiến thức vật lý lớp 12 cho các bạn

Các bài đã đi qua:

                                Chương I: Giao động cơ

                                + Chương 2: Sóng cơ

                                + Chương 3: Dòng điện xay chiều

                                + Chương 4: Dao động và sóng điện từ

                                + Chương 5: Sóng ánh sáng

                                           - Lý thuyết - Công thức tán ánh sáng

                                           - Lý thuyết - Công thức giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng

 

QUANG PHỔ - CÁC LOẠI TIA

 

I. QUANG PHỔ

1. Máy quang phổ

a) Định nghĩa:

     Máy quang phổ là dụng cụ để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Nói khác đi, nó dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do nguồn sáng phát ra.

b) Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận chính

     - Ống chuẩn trực: để tạo ra chùm sáng song song.

     - Hệ tán sắc (Lăng kính P): dùng để tán sắc ánh sáng.

     - Buồng ảnh (buồng tối): là bộ phận để thu quang phổ.

c) Ứng dụng:

     - Dùng để phân tích quang phổ;

     - Dùng để xác định nhiệt của nguồn sáng;

     - Dùng để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hoá học trong hợp chất.

d) Nguyên tắc hoạt động của MQP lăng kính: Dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng.

Chú ý: Thực chất vạch quang phổ là ảnh của khe hẹp F.

2. Các loại quang phổ

2.1. Quang phổ liên tục

a) Định nghĩa: Quang phổ liên tục là một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.

     Hay: Quang phổ gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liền nhau một cách liên tục.

     - Quang phổ của ánh sáng trắng là một dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

     - Quang phổ do ánh sáng Mặt Trời, dây tóc bóng đèn sợi đốt phát ra là quang phổ liên tục.

b) Đặc điểm:

     - Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng (vật phát sáng).

     - Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật.

     - Quang phổ liên tục của các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ thì hoàn toàn giống nhau.

     - Khi nhiệt độ tăng dần thì cường độ bức xạ càng mạnh và miền quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng dài sang bức xạ có bước sóng ngắn.

     - Sự phân bố độ sáng của các vùng màu khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. Nhiệt độ của vật càng cao thì  vùng màu sáng nhất có bước sóng càng ngắn.

c) Nguồn phát: Do các vật rắn, lỏng, khí ở áp suất lớn bị nung nóng phát ra.

d) Ứng dụng:

     - Đo nhiệt độ của các vật và đo nhiệt độ các nguồn sáng ở rất xa (VD: Mặt Trời, Sao,…)

2.2. Quang phổ vạch phát xạ

a) Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống các vạch màu riêng rẽ trên nền tối.

Hay: Quang phổ vạch phát xạ gồm các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng các khoảng tối.

b) Đặc điểm:

     - Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố hoá học khác nhau thì rất khác nhau. Khác nhau về: số lượng vạch, vị trí các vạch, màu sắc các vạch, độ sáng tỉ đối giữa các vạch.

- Ví dụ:

          + Quang phổ vạch phát xạ của Hiđrô gồm 4 vạch: đỏ, lam, chàm, tím.

          + Quang phổ vạch phát xạ của hơi Natri gồm 2 vạch màu vàng rất sát nhau (vạch kép).

c) Nguồn phát: Do các khí hay hơi ở áp suất thấp, bị kích thích phát sáng phát ra.

d) Ứng dụng: Dùng để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố có trong hợp chất.

2.3. Quang phổ vạch hấp thụ

a) Định nghĩa: Quang phổ vạch hấp thụ là một hệ thống các vạch tối nằm trên nền của một quang phổ liên tục.

Hay: Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ liên tục bị thiếu một số vạch màu đơn sắc.

b) Đặc điểm: Mỗi chất khác nhau có quang phổ vạch hấp thụ khác nhau về số lượng và vị trí các vạch.

c) Nguồn phát:

     Muốn thu được quang phổ vạch hấp thụ của một đám khí hay hơi ta phải đặt nó trên đường đi của chùm sáng trắng phát ra từ một đèn điện có dây tóc nóng sáng chiếu đến khe của một máy quang phổ.

     Điều kiện: Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ra quang phổ liên tục, nhưng cũng phải đủ cao để đám khí phát được các “vạch” ấy.

d) Ứng dụng:

     - Dùng để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố có trong hợp chất.

e) Hiện tượng đảo sắc các vạch quang phổ

     - Hiện tượng nói lên mối liên hệ giữa QPV phát xạ và QPV hấp thụ gọi là hiện tượng đảo vạch quang phổ (hay đảo sắc các vạch quang phổ).

     - Nếu nhiệt độ đám khí hay hơi hấp thụ đủ cao thì khi tắt ánh sáng của ngọn đèn nóng sáng, nền quang phổ liên tục biến mất; các vạch tối trong quang phổ hấp thụ trở thành các vạch màu trong các quang phổ vạch phát xạ.

f) Kết luận: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó.

► Chú ý:

     - Quang phổ ánh sáng Mặt Trời do máy quang phổ ghi được trên Trái Đất là quang phổ vạch hấp thụ (của khí quyển Mặt Trời).

     - Quang phổ của ánh sáng Mặt Trời là quang phổ liên tục.

3. Phép phân tích quang phổ

a) Định nghĩa: Phép phân tích quang phổ là phép xác định thành phần của các chất dựa vào quang phổ của chúng.

b) Những tiện lợi của phép phân tích quang phổ:

     - Phép phân tích định tính: chỉ cần nhận biết sự có mặt của các nguyên tố trong mẫu, cho kết quả rất nhanh và đơn giản.

     - Phép phân tích định lượng: cần xác định cả nồng độ của thành phần, cho kết quả rất nhạy, chính xác cao.

     - Ưu điểm tuyệt đối của phép phân tích quang phổ là: xác định được cấu tạo, nhiệt độ của các vật ở rất xa như Mặt Trời, các ngôi sao,…

II. CÁC LOẠI TIA

 

1. Tia hồng ngoại (Hồng ngoại tức là ngoài vùng đỏ)

a) Định nghĩa: Tia hồng ngoại là những bức xạ điện từ không nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ (λ > 0,75 μm).

b) Bản chất: là sóng điện từ.

c) Nguồn phát: Do các vật ở nhiệt độ thấp, trên 0 (K).

     - Để tia hồng ngoại có thể phát vào môi trường xung quanh thì nhiệt độ của vật phải lớn hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh.

Ví dụ: lò than, lò điện, đèn điện dây tóc,...

d) Tính chất:

     - Tác dụng nhiệt →  là tính chất nổi bật nhất;

     - Gây ra một số phản ứng hoá học, tác dụng lên phim ảnh như phim chụp ảnh ban đêm,...

     - Có thể biến điệu;

     - Gây ra hiện tượng quang điện trong ở một số chất bán dẫn.

e) Ứng dụng:

     - Sấy khô và sưởi ấm;

     - Bộ điều khiển từ xa: điều khiển ti vi, thiết bị nghe nhìn,...

     - Dùng để chụp ảnh ban đêm, chụp bề mặt Trái Đất từ trên cao,....

     - Trong quân sự: chế tạo tên lửa tự tìm mục tiêu, quay phim, ống nhòm ban đêm,....

2. Tia tử ngoại (Tử ngoại tức là ngoài vùng tím)

a) Định nghĩa: Tia tử ngoại là những bức xạ điện từ không nhìn thấy, có bước sóng ngắn hơn 0,38 μm đến cỡ 10-9m (hay ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím : λ < 0,38 μm).

b) Bản chất: là sóng điện từ.

c) Nguồn phát: Do các vật nóng trên 20000C.

Ví dụ: đèn cao áp thuỷ ngân, hồ quang điện, Mặt trời,…

d) Tính chất và tác dụng:

     - Có tác dụng mạnh lên phim ảnh;

     - Có thể làm phát quang một số chất;

     - Có tác dụng ion hoá chất khí;

     - Có khả năng gây ra một số phản ứng quang hoá, quang hợp;

     - Có tác dụng gây hiệu ứng quang điện;

     - Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế bào, làm hại mắt, diệt khuẩn, diệt nấm mốc,...

     - Bị thuỷ tinh, nước,… hấp thụ mạnh;

     - Thạch anh thì gần như trong suốt (không hấp thụ) với các tia tử ngoại có bước sóng từ 0,18μm đến 0,40 μm (vùng tử ngoại gần);

     - Có tác dụng nhiệt.

e) Ứng dụng:

     - Trong công nghiệp và kỹ thuật: Tìm vết nứt, vết xước trên các sản phẩm đúc, tiện,…

     - Trong y học: chữa bệnh còi xương, diệt vi khuẩn, khử trùng,...

Chú ý: Dụng cụ phát hiện ra tia hồng ngoại và tử ngoại là pin nhiệt điện (dựa vào tác dụng nhiệt)

3. Tia Rơn-ghen (tia X)

a) Định nghĩa: Tia X là bức xạ điện từ không nhìn thấy có bước sóng nhỏ hơn tia tử ngoại và lớn hơn bước sóng tia gamma (10-11m ≤ λ ≤ 10-8m).

b) Bản chất: là sóng điện từ.

c) Nguồn phát: do ống Cu-lit-giơ phát ra (không do nhiệt độ).

     - Ống Cu-lit-giơ là ống tia catôt gồm có 2 điện cực là A và K, trong đó A được làm bằng các kim loại có nguyên tử lượng lớn, khó nóng chảy như vônfram (W), bạch kim (Pt),…

     - Hiệu điện thế giữa hai cực của ống: UAK cỡ vài chục đến vài trăm kV.

- Áp suất trong ống: p ~ 10-3 mmHg.

Chú ý: có thể tạo ra tia X bằng ống Rơn-ghen.

d) Cơ chế phát ra tia Rơnghen: Các êlectrôn trong chùm tia catôt được tăng tốc rất mạnh trong điện trường giữa anôt và catôt, khi đến đập vào anốt, sẽ xuyên sâu vào các lớp êlectrôn bên trong của vỏ nguyên tử của anốt. Tại đó chúng sẽ tương tác với các êlectrôn này hoặc là với hạt nhân nguyên tử và phát ra sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (bức xạ hãm). Đó là các tia Rơn-ghen.

e) Tính chất (đặc điểm) của tia X:

     - Có khả năng đâm xuyên mạnh → đây là tính chất nổi bật nhất;

     - Có tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hoá không khí;

     - Có tác dụng làm phát quang một số chất;

     - Gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết các kim loại;

     - Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế bào, diệt vi khuẩn,....

f) Ứng dụng:

     - Chụp điện, chiếu điện (chụp X quang);

     - Chữa bệnh ung thư nông, gần ngoài da.

     - Trong công nghiệp: kiểm tra chất lượng các vật đúc, tìm các vết nứt, các bọt khí (lỗ hổng) bên trong các vật kim loại, kiểm tra hành lí ở sân bay,...

Chú ý: Màn hình tivi thường làm rất dày để tránh tia X.

2. Thang sóng điện từ

a) Phân loại sóng điện từ: Sắp xếp theo thứ tự giảm dần của bước sóng (tăng dần của tần số):

     Sóng vô tuyến → Tia hồng ngoại → Ánh sáng nhìn thấy → Tia tử ngoại → Tia X → Tia gamma.

 

Miền sóng điện từ

Bước sóng (m)

Sóng vô tuyến điện

3.104 ÷ 10-2

Tia hồng ngoại

10-3 ÷ 7,6.10-7

Ánh sáng nhìn thấy

7,6.10-7 ÷ 3,8.10-7

Tia tử ngoại

3,8.10-7 ÷ 10-9

Tia X (Rơn-ghen)

10-8 ÷ 10-11

Tia gamma γ

Dưới 10-11

b) Đặc điểm:

     - Các tia có bước sóng ngắn như tia tử ngoại, tia X, tia gamma có tính đâm xuyên mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất, dễ làm iôn hoá không khí.

     - Các tia có bước sóng dài như ánh sáng nhìn thấy,... lại dễ quan sát hiện tượng giao thoa,…

--- CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ ĐỌC BÀI - HY VỌNG BÀI ĐỌC SẼ GIÚP ÍCH CHO CÁC BẠN - TRÂN TRỌNG CẢM ƠN!!! ---

Vật lý lớp 6 - Vật lý lớp 7 - Vật lý lớp 8 - Vật lý lớp 9 - Vật lý lớp 10 - Vật lý lớp 11 - Vật lý lớp 12

 

vat ly 12
quang pho cac loai tia giai bai tap vat ly 12 hoc tot vat ly olypic vat ly vật lý