CHỦ ĐỀ 24: CÁC LOẠI QUANG PHỔ VÀ CÁC LOẠI TIA BỨC XẠ I TÓM TẮT LÝ THUYẾT Máy quang phổ: - Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp tạo thành thành phần đơn sắc - Máy quang phổ gồm có phận chính: + Ống chuẩn trực: để tạo chùm tia song song + Hệ tán sắc: để tán sắc ánh sáng + Buồng tối: để thu ảnh quang phổ Các loại quang phổ loại tia xạ: QP liên tục Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Là hệ Là hệ thống thống vạch màu vạch riêng rẽ tối riêng rẽ nằm trên nền quang phổ tối liên tục Là xạ khơng nhìn thấy có bước sóng dài bước sóng tia đỏ (dài 0,76mm) Là xạ khơng nhìn thấy có bước sóng ngắn bước sóng tia tím (ngắn 0,38mm) Các chất rắn, chất lỏng chất khí áp suất lớn bị nung nóng Các chất khí hay áp suất thấp bị kích thích nóng sáng Do chiếu chùm ánh sáng qua khối khí hay nung nóng nhiệt độ thấp nhiệt độ nguồn sáng trắng Mọi vật có nhiệt độ cao nhiệt độ mơi trường, lị than, lị điện, đèn dây tóc Các vật bị Ống rơngh-en, nung nóng ống cu-lít-giơ đến 2000°C; đèn thủy ngân, hồ quang điện Không phụ thuộc chất vật, phụ thuộc nhiệt độ vật Nguyên tố khác có quang phổ vạch riêng khác Các vạch tối xuất vị trí vạch màu cùa quang phổ vạch phát xạ - Tác dụng Tác dụng nhiệt lên phim Làm - Gây ảnh, hóa số ion phản ứng khơng khí, gây phản hóa học ứng quang hóa, quang hợp, gây tượng Là dải màu biến thiên liên tục từ đỏ Định nghĩa đến tím Nguồn phát Tính chất QP vạch phát xạ QP vạch hấp thụ TiaX Là sóng điện từ có bước sóng ngắn, từ 10−8 m ÷ 10−11 m - Khả đâm xuyên mạnh Tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa khơng khí Trang quang điện Nhiệt độ cao, miền phát sáng vật mở rộng vùng ánh sáng có bước sóng ngắn Số lượng, vị trí màu sắc, độ sáng tỉ đối vạch, (vạch quang phổ khơng có bề rộng) - Có thể biến điệu sóng cao tần - Tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào da, diệt - Gây khuẩn tượng - Bị nước quang điện thủy tinh số hấp thụ chất bán mạnh dẫn Đo nhiệt Xác định thành phần - Sấy khô, độ vật (nguyên tố), hàm lượng sưởi ấm thành phần vật - Điều khiển từ xa - Chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ vệ tinh - Làm phát quang nhiều chất, gây tượng quang điện hầu hết kim loại - Tác dụng diệt vi khuẩn, hủy diệt tế bào - Khử - Chiếu điện, trùng nước chụp điện dùng uống, thực ỵ tế để phẩm chẩn đốn bệnh - Chữa bệnh cịi xương - Chữa bệnh ung thư - Kiểm tra vật - Xác định đúc, dị bọt khí, - Qn vết nứt vết nứt kim (tên lửa tự bề mặt kim loại động tìm loại Kiểm tra hành lí mục tiêu, hành khách camera máy bay hồng ngoại, ống nhòm hồng ngoại ) Ứng dụng Chú ý: Mặt trời nguồn phát quang phổ liên tục quang phổ mặt trời mà ta thu mặt đất lại quang phổ vạch hấp thụ khí mặt trời Thang sóng điện từ: Miền SĐT Sóng vơ tuyến Tia hồng ngoại Ánh sáng nhìn thấy Tia tử ngoại Tia X Tia Gamma λ (m) 3.10−4 ÷ 10−4 10−3 ÷ 7, 6.10−7 7, 6.10−7 ÷ 3,8.10−7 3,8.10−7 ÷ 10−9 10−8 ÷ 10−11 Dưới 10−11 Dạng 1: TIA RƠN-GHEN Ở ta xét toán xuôi, ngược liên quan đến điện áp UAK, động elecron, bước sóng ngắn Trang (hoặc tần số lớn nhất) mà ống Rơn-ghen phát Tính bước sóng ngắn tia X phát ra: - Theo định luật bảo toàn lượng: - Năng lượng dòng êlectron = lượng tia X + Nhiệt + (nhiệt lớn so với lượng tia X) ⇒ ε = εx + Q ≥ εx ⇒ hc hc ≤ ε ⇒ λX ≥ λX ε - Ta có: Năng lượng dịng êlectron = động chùm F êlectron đập vào đối catốt ε = Wd + e.U AK ⇒ λ X ≥ hc e.U AK Suy ra, bước sóng ngắn tia X phát là: λ X = hc eU AK tần số lớn nhất: f max = eU AK h Tính nhiệt lượng làm nóng đối catốt: Nhiệt lượng làm nóng đối catốt tổng động quang êlectron đến đập vào đối catốt: Q = W = NWd = N.ε với N = I.t N = tổng số quang êlectron đến đối catốt e Kết hợp với Q = m.c ( t − t1 ) ; với c nhiệt dung riêng kim loại làm đối catốt CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Một ống Rơn-ghen có điện áp anốt catốt 2000V Bước sóng ngắn tia Rơnghen mà ống phát A 4, 68.10−10 m B 5, 25.10−10 m C 3, 46.10−10 m D 6, 21.10−10 m Giải Ta có: U.q = hc hc ⇒ λ = = 6, 21.10−10 m λ U.q ⇒ Chọn đáp án D Ví dụ 2: Để bước sóng ngắn tia X phát 0,05nm hiệu điện hoạt động ống Cu-lit-giơ phải là: A 24,84KV B 25KV C 10KV D 30KV Giải Ta có: U.q = hc hc ⇒U= = 24843, 75 V λ q.λ ⇒ Chọn đáp án A Ví dụ 3: Tần số lớn chùm xạ phát từ ống Rơn-ghen 4.10 18 Hz Hiệu điện hai cực ống là: A 16, kV B 16,56 kV C 16, kV D 16, kV Giải Ta có: hf max = U.q ⇒ U = hf max = 16,56kV q Trang ⇒ Chọn đáp án B Ví dụ 4: Một ống Cu-lit-giơ giây có 2.1018 êlectron chạy qua ống Xác định cường độ dòng điện chạy ống? A 3,2 A B 3,2mA C 0,32A D 32.10−3 A Giải I = n e q = 2.1018.1, 6.10−19 = 3, (A) ⇒ Chọn đáp án A II BÀI TẬP Bài 1: Sự đảo vạch quang phổ giải thích dựa vào: A Tiên đề xạ hấp thụ lượng nguyên tử B định luật quang điện C thuyết lượng tử Plăng D Tiên đề trạng thái dừng Bài 2: Chọn câu đúng? A Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ chất vật phát sáng B Quang phổ vạch phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào chất vật phát sáng C Quang phổ liên tục ứng dụng đế đo nhiệt độ vật nóng sáng nhiệt độ cao D Để thu quang phổ hấp thụ nhiệt độ nguồn phát quang phổ liên tục phải thấp nhiệt độ đám khí hay hấp thụ Bài 3: Điều kiện phát sinh quang phổ vạch hấp thụ là: A Nhiệt độ đám khí hay hấp thụ nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục B Nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục phải lớn nhiệt độ đám khí hay hấp thụ C Nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục phải thấp nhiệt độ đám khí hay hấp thụ D Nhiệt độ đám khí hay hấp thụ lớn nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ vạch Bài 4: Dải quang phổ liên tục thu thí nghiệm tượng tán sắc ánh sáng trắng có A thủy tinh nhuộm màu cho ánh sáng B ánh sáng bị nhiễu xạ truyền qua lăng kính C lăng kính tách màu sẵn có ánh sáng trắng thành thành phần đơn sắc D tượng giao thoa thành phần đơn sắc khỏi lăng kính Bài 5: Trong máy quang phổ lăng kính, chùm sáng sau qua ống chuẩn trực máy chùm sáng A phân kì B song song C song song hội tụ D hội tụ Bài 6: Phát biểu sau sai nói vể quang phổ? A Khi chiếu ánh sáng trắng qua đám khí (hay hơi) áp suất thấp ta thu quang phổ vạch hấp thụ khí (hay hơi) B Vị trí vạch sáng quang phổ vạch nguyên tố thay vạch tối quang phổ hấp thụ ngun tố C Quang phổ vạch quang phổ hấp thụ ứng dụng phép phân tích quang phổ D Mỗi nguyên tố hóa học có quang phổ vạch đặc trưng cho nguyên tố Trang Bài 7: Sự đảo sắc quang phổ tượng kể sau: A Thay đổi màu sắc vạch sáng quang phổ B Dịch chuyển vị trí vạch quang phổ C Chuyển đổi vạch sáng quang phổ vạch thành vạch tối quang phổ hấp thụ D Chuyển đổi từ quang phổ liên tục thành quang phổ vạch Bài 8: Chọn câu đúng? A Quang phổ liên tục vật phụ thuộc vào chất vật nóng sáng B Quang phổ liên tục khơng phụ thuộc vào nhiệt độ vật nóng sáng C Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ vật nóng sáng D Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ chất vật nóng sáng Bài 9: Khi nghiên cứu quang phổ chất, chất bị nung nóng đến nhiệt độ cao khơng phát quang phổ liên tục? A Chất rắn B Chất khí áp suất lớn C Chất lỏng D Chất khí áp suất thấp Bài 10: Hiện tượng đảo sắc xảy khi: A Chiếu chùm sáng trắng qua lăng kính B Giảm nhiệt độ nguồn phát quang phổ vạch C Tăng nhiệt độ nguồn phát quang phổ vạch D Trong thí nghiệm tạo quang phổ hấp thụ, ta tắt nguồn phát quang phổ liên tục vạch đen quang phổ hấp thụ đổi thành vạch màu Bài 11: Chiếu ánh sáng nhiều thành phần vào máy quang phổ lăng kính chùm sáng ló khỏi lăng kính bao gồm: A Một chùm sáng hội tụ B Nhiềuchùm sáng song song, chùm song song ứng với ánh sáng đơn sắc C Một chùm sáng phân kì D Nhiều chùm sáng song song, chùm song song ứng với tia tới Bài 12: Nguồn sáng sau phân tích khơng cho quang phổ vạch phát xạ? A Đèn natri B Đèn dây tóc C Đèn hiđrô D Đèn thủy ngân Bài 13: Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ là: A vạch tối quang phổ hấp thụ trùng với vạch sáng quang phổ vạch nguyên tố B màu sắc vạch quang phổ thay đổi C số lượng vạch quang phổ thay đổi D Quang phổ liên tục trở thành quang phổ vạch Bài 14: Quang phổ vạch thu chất phát sáng thể: A Khí hay nóng sáng áp suất thấp B Khí hay nóng sáng áp suất cao C Rắn D Lỏng Bài 15: Chọn câu trả lời đúng? Quang phổ vạch phát xạ phát do: A Các đám khí hay áp suất thấp bị kích thích phát B Chỉ vật thể khí áp suất áp suất khí phát C Các vật thể lỏng nhiệt độ thấp bị kích thích phát Trang D Các vật rắn nhiệt độ cao phát sáng Bài 16: Chọn câu sai nói tính chất ứng dụng loại quang phổ: A Dựa vào quang phổ vạch quang phổ hấp thụ ta biết thành phần nguyên tố hóa học nguồn phát B Dựa vào quang phổ liên tục ta biết thành phần hóa học nguồn phát C Dựa vào quang phổ liên tục ta biết nhiệt độ nguồn sáng D Mỗi nguyên tố hoá học đặc trưng quang phổ vạch quang phổ hấp thụ Bài 17: Tính chất bật tia hồng ngoại là: A Gây tượng quang điện B Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại C Bị nước thuỷ tinh hấp thụ mạnh D Tác dụng nhiệt Bài 18: Chọn kết luận sai nói xạ điện từ khơng nhìn thấy? A Tia tử ngoại xun vào thủy tinh sâu hồng ngoại có lượng cao B Hồng ngoại tia dùng để sấy khô thực phẩm C Tia tử ngoại hồng ngoại sóng điện từ D Tia tử ngoại có tác dụng bảo quản thực phẩm khỏi vi khuẩn Bài 19: Chọn câu phát biểu sai nói đặc điểm tia tử ngoại A làm phát quang số chất B Không bị thuỷ tinh nước hấp thụ C gây số phản ứng quang hố phản ứng hóa học D Làm ion hố khơng khí Bài 20: Tia tử ngoại có bước sóng: A khơng thể đo B nhỏ bước sóng tia X C nhỏ bước sóng ánh sáng tím D lớn bước sóng ánh sáng đỏ Bài 21: Phát biểu sau đúng? A Tia hồng ngoại vật có nhiệt độ cao nhiệt độ mơi trường xung quanh phát B Tia hồng ngoại sóng điện từ có bước sóng nhỏ 0,36 µm C Tia hồng ngoại xạ màu hồng D Tia hồng ngoại bị lệch điện trường từ trường Bài 22: Chọn phát biểu đúng? A Quang phổ Mặt Trời ta thu Trái Đất quang phổ vạch hấp thụ B Mọi vật nung nóng phát tia tử ngoại C Quang phổ Mặt Trời ta thu Trái Đất quang phổ vạch phát xạ D Quang phổ Mặt Trời ta thu Trái Đất quang phổ liên tục Bài 23: Tác dụng tính chất sau tia tử ngoại có cịn tia hồng ngoại ánh sáng nhìn thấy khơng có? A tác dụng nhiệt B gây hiệu ứng quang điện C bị nước, thuỷ tinh hấp thụ mạnh D tác dụng lên kính ảnh Bài 24: Phát biểu sau sai? A Tia tử ngoại giúp xác định thành phần hóa học vật B Tia tử ngoại có tác dụng làm phát quang số chất C Tia tử ngoại có tác dụng chữa bệnh còi xương D Mặt trời nguồn phát tia tử ngoại mạnh Trang Bài 25: Phát biểu sau không đúng? A Tia tử ngoại có tác dụng sinh lí B Tia tử ngoại kích thích cho số chất phát quang C Tia tử ngoại dùng để tìm khuyết tật bên vật đúc D Tia tử ngoại có tác dụng mạnh lên kính ảnh Bài 26: Các xạ có khả ion hố chất khí là: A sóng vơ tuyến tia hồng ngoại B tia tử ngoại tia Rơn-ghen C tia hồng ngoại tia tử ngoại D tia hồng ngoại ánh sáng nhìn thấy Bài 27: Tia tử ngoại phát mạnh từ nguồn sau đây? A Lò sưởi điện B Hồ quang điên có nhiệt độ 30000 C C Đèn Natri D Những vật nung nóng nhiệt độ thấp 4000 C Bài 28: Tia hồng ngoại dùng: A để tìm vết nứt bề mặt sản phẩm kim loại B y tế để chụp điện, chiếu điện C để chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ vệ tinh D Để tìm khuyết tật bên sản phẩm kim loại Bài 29: Phát biểu sau sai? A Tia hồng ngoại gây hiệu ứng quang điện (quang dẫn) số chất bán dẫn B Tia tử ngoại có bước sóng khoảng từ 10-9 m đến 380 nm C Tia X xạ mang điện tích D Tia X tác dụng mạnh lên kính ảnh Bài 30: Khi tăng hiệu điện ống tia X thêm 40% bước sóng ngắn tia X mà ống phát giảm đi: A 12,5% B 28,6% C 32,2% D 15,7% Bài 31: Phát biểu sau sai nói tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen? A Đều có tác dụng lên số loại phim ảnh B Chúng có chất sóng điện từ C Chúng gây tượng quang điện D Chúng bị lệch điện trường từ trường Bài 32: Chọn câu phát biểu sai? A Tia tử ngoại xạ không nhìn thấy có bước sóng ngắn 0,38 m đến cỡ 10-9m B Tia tử ngoại ứng dụng làm ống nhòm quan sát ban đêm C Tia tử ngoại có bước sóng từ 0,18.10-6 m đến 0,4.10-6 m truyền qua thạch anh D Tia tử ngoại có số tác dụng sinh lý: huỷ diệt tế bào da, làm da sạm nắng, làm hại mắt, diệt khuẩn, diệt nấm mốc, Bài 33: Phát biểu sau nói tia X? A Tia X phát từ đèn điện dây tóc B Tia X loại sóng điện từ phát từ vật bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng 50000 C C Tia X có khả đâm xuyên yếu D Tia X loại sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng tia tử ngoại Trang Bài 34: Nội dung sau không tia Rơn-ghen? A Trong khơng khí thường tia Rơn-ghen cứng tia Rơn-ghen mềm có vận tốc B Hiệu điện anốt catốt lớn tia Rơn-ghen xạ có bước sóng dài C Tia Rơn-ghen mang lượng, khả đâm xuyên tốt D Tia Rơn-ghen làm hủy diệt tế bào, gây phát quang số chất Bài 35: Chọn phát biểu đúng? A Đặc điểm quang phổ liên tục phụ thuộc vào thành phần cấu tạo hóa học nguồn sáng B Tia tử ngoại ln kích thích phát quang chất mà chiếu vào C ứng dụng tia hồng ngoại tác dụng nhiệt để tiệt trùng nông sản thực phẩm D Trong tia đơn sắc: đỏ, cam vàng truyền thủy tinh tia đỏ có vận tốc lớn Bài 36: Một tia X (bước sóng 0,20 nm có tần số lớn gấp 160 lần so với xạ tử ngoại (bước sóng λ ) Giá trị λ là; A 0,125 nm B 0,320 µm C 0,320 nm D 0,125 pm III HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 1: Chọn đáp án A Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án B Bài 4: Chọn đáp án D Bài 5: Chọn đáp án B Bài 6: Chọn đáp án A Bài 7: Chọn đáp án C Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án D Bài 10: Chọn đáp án D Bài 11: Chọn đáp án B Bài 12: Chọn đáp án B Bài 13: Chọn đáp án A Bài 14: Chọn đáp án A Bài 15: Chọn đáp án A Bài 16: Chọn đáp án B Bài 17: Chọn đáp án D Bài 18: Chọn đáp án A Bài 19: Chọn đáp án B Bài 20: Chọn đáp án C Bài 21: Chọn đáp án A Bài 22: Chọn đáp án A Bài 23: Chọn đáp án C Bài 24: Chọn đáp án A Bài 25: Chọn đáp án C Bài 26: Chọn đáp án B Bài 27: Chọn đáp án B Bài 28: Chọn đáp án C Trang Bài 29: Chọn đáp án C Bài 30: Chọn đáp án B Bài 31: Chọn đáp án D Bài 32: Chọn đáp án B Bài 33: Chọn đáp án D Bài 34: Chọn đáp án B Bài 35: Chọn đáp án D Bài 36: Chọn đáp án B Trang ... loại quang phổ: A Dựa vào quang phổ vạch quang phổ hấp thụ ta biết thành phần nguyên tố hóa học nguồn phát B Dựa vào quang phổ liên tục ta biết thành phần hóa học nguồn phát C Dựa vào quang phổ. .. quang phổ hấp thụ trùng với vạch sáng quang phổ vạch nguyên tố B màu sắc vạch quang phổ thay đổi C số lượng vạch quang phổ thay đổi D Quang phổ liên tục trở thành quang phổ vạch Bài 14: Quang phổ. .. thu quang phổ vạch hấp thụ khí (hay hơi) B Vị trí vạch sáng quang phổ vạch nguyên tố thay vạch tối quang phổ hấp thụ ngun tố C Quang phổ vạch quang phổ hấp thụ ứng dụng phép phân tích quang phổ