I. Thí nghiệm kiểm chứng sự tồn tại của tia hồng ngoại và tia tử ngoại
Dùng máy quang phổ lăng kính để thu ảnh quang phổ của một nguồn sáng có nhiệt độ rất cao (như hồ quang điện hay ánh sáng Mặt Trởi chẳng hạn) ta thấy trên màn ảnh của máy quang phổ có một dải màu liên tục từ đỏ đến tím. Ở ngoài vùng đỏ và ngoài vùng tím là vùng tối đen.
Dùng một cặp nhiệt điện rất nhạy có một mối hàn (gọi là đầu dò D) đặt vào một lỗ nhỏ (có thể di chuyển theo phương thẳng đứng) trên màn F của buồng tối, mối hàn kia của cặp nhiệt điện được nhúng vào nước đá (hoặc đặt ở nơi có nhiệt độ thấp xác định nào đó).
Di chuyển đầu dò D suốt vùng từ đỏ đến tím ta thấy kim điện kế G luôn bị lệch.(dù có thay đổi ít nhiều). Điều này chứng tỏ "Ánh sáng có tác dụng nhiệt".
Nếu đưa đầu dò D của một cặp nhiệt điện vào vùng tối đen ở phía trên vùng đỏ ta cũng thấy kim điện kế G bị lệch (thậm chí nhiều hơn khi còn ở vùng đỏ), chứng tỏ trong vùng này cũng có một loại "ánh sáng" nào đó mà mắt ta không nhìn thấy được. Ta gọi các bức xạ trong vùng này là các bức xạ hồng ngoại (IR: Infra Red)
Nếu dùng một lớp bột huỳnh quang phủ kín vùng tối ở phía dưới vùng tím thi ta thấy vùng này phát sáng. Điều này chứng tỏ ở ngoài vùng tím có một loại bức xạ không nhìn thấy được nhưng có khả năng làm phát quang. Ta gọi các bức xạ trong vùng này là các bức xạ tử ngoại (UV: Ultra Violet)
Video mô tả về lịch sử phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại
II. Tia hồng ngoại
1. Định nghĩa: Tia hồng ngoại là các bức xạ điện từ mà mắt ta không nhìn thấy được (còn gọi là các bức xạ ngoài vùng khả kiến) có bước sóng từ 0,76 đến vài milimét (lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến cực ngắn).
2. Nguồn phát:
- Mặt Trời là một nguồn phát tia hồng ngoại mạnh.
- Nói chung, các vật có nhiệt độ lớn hơn 0 độ K đều có phát ra tia hông ngoại.
- Đèn dây tóc, bếp gas, lò sưởi là những nguồn phát ra tia hồng ngoại khá mạnh.
- Cơ thể con người có nhiệt độ bình thường là 37oC nên là một nguồn phát ra tia hồng ngoại với bước sóng khoảng 9
.
Mắt người không nhìn thấy được tia hồng ngoại, vì thế để có thể xem các vật phát ra tia hồng ngoại như thế nào người ta phải dùng đến kính ảnh (hay phim ảnh) hồng ngoại hoặc các cảm biến hồng ngoại.
Tùy theo chế độ "phiên dịch" mà các bức ảnh hồng ngoại sẽ là ảnh đen trắng hoặc ảnh màu.
- Với ảnh hồng ngoại có chế độ "phiên dịch" đen trắng ta sẽ có ảnh như sau:
Hãy so sánh với ảnh thông thường của cảnh này:
Chú ý rằng thời điểm chụp hai bức ảnh này khác nhau: một ảnh chụp vào ban đêm và một ảnh chụp vào ban ngày nên có một số chi tiết khác nhau (ảnh mây trên bầu trởi chẳng hạn).
- Với ảnh có chế độ "phiên dịch" màu ta sẽ có ảnh như sau:
Trong ảnh: Cột bên phải mô tả trình biên dịch màu. Ta thấy những chi tiết có màu vàng tươi ứng với nhiệt độ khoảng 93 oF tức là khoảng 33,9 oC.
Hình dưới đây là ảnh chụp chòm sao Orion (Tráng sĩ) bằng máy ảnh thông thường và bằng máy ảnh hồng ngoại (hình ảnh hồng ngoại đã được "phiên dịch" màu).
3. Đặc điểm
- Có tác dụng nhiệt mạnh.
- Có tác dụng lên phim ảnh.
- Có thể gây ra các phản ứng hóa học (Ví dụ như tạo ra phản ứng hóa học trên phim hồng ngoại)
- Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần.
4. Ứng dụng
- Dùng để sấy, sưởi.
- Dùng để chụp ảnh hay quay phim ban đêm.
- Dùng để truyền tín hiệu điều khiển trong các bộ điều khiển từ xa (remote).
Video của NASA về tia hồng ngoại
Video minh họa về tia hồng ngoại của Giáo Sư Toby Alt giảng dạy tại Đại học Cornell (Mỹ)
Quay phim bằng tia hồng ngoại
Thí nghiệm với tia hồng ngoại (AAPT film)
III. Tia tử ngoại
1. Định nghĩa: Tia tử ngoại là các bức xạ điện từ mà mắt ta không nhìn thấy được (còn gọi là các bức xạ ngoài vùng khả kiến) có bước sóng từ vài nanômét đến 0,38 (lớn hơn bước sóng của tia X - xem bài Tia X - và nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím).
2. Nguồn phát:
- Mặt Trời là một nguồn phát ra tia tử ngoại mạnh.
- Hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân là các nguồn phát ra tia tử ngoại khá mạnh.
- Nói chung những vật có nhiệt độ trên 2000 oC đều có phát ra tia tử ngoại (ngoài việc có phát ra tia hồng ngoại và ánh sáng thấy được).
Chú ý:
Khi một vật phát ra được tia tử ngoại thì nó đồng thời cũng phát ra tia hồng ngoại và ánh sáng thấy được.
3. Đặc điểm
- Bị nước và thủy tinh hấp thụ rất mạnh nhưng lại hầu như trong suốt đối với thạch anh.
- Có tác dụng lên phim ảnh.
- Có thể gây ra các phản ứng hóa học.
- Kích thích phát quang một số chất.
- Làm ion hóa không khí.
- Có tác dụng sinh học, hủy diệt tế bào.
- Nhờ tác dụng phát quang người ta dùng tia tử ngoại làm máy soi tiền.
Thí nghiệm với tia tử ngoại (AAPT films)
Trong biểu diễn nghệ thuật: Người ta sơn lên vật thể các lớp bột phát quang khác nhau, chúng sẽ phát sáng các màu khác nhau khi được chiếu bằng tia tử ngoại.
Đoạn video sau đây minh họa cho ý trên trích trong show diễn ở America's Got Talent 2017
Khi đèn sân khấu thông thường bị tắt đi và đèn tử ngoại được chiếu vào thì cơ thể của diễn viên trở thành một .. vật thể kỳ lạ, nhiều màu sắc.
4. Ứng dụng
- Dùng để dò tìm vết sướt trên bề mặt sản phẩm.
- Dùng để điều trị chứng bệnh còi xương ở trẻ em.
- Dùng để tiệt trùng cho thực phẩm.
- Dùng làm nguồn sáng cho các máy soi tiền giả.
Bài trước Lên đầu trang Bài kế tiếp Trở về Trang chủ