CHƢƠNG V: SĨNG ÁNHSÁNG
Máy quang phổ - Các loại quang phổ - Tia hồng ngoại - Tia tử ngoại - Ti aX
các bức xạ Định nghĩa Nguồn phát Đặc điểm
Ứng dụng
Quang phổ liên tục
Là dải màu biến thiên liên tục. (khơng nhất thiết phải đủ từ đỏ đến tím!) Do các vật đƣợc nung nĩng ở trạng thái rắn, lỏng hoặc khí cĩ tỷ khối lớn phát ra. Cĩ cƣờng độ và bề rộng khơng phụ thuộc vào cấu tạo hĩa học của vật phát mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn. Nhiệt độ càng lớn cƣờng độ sáng tăng về phía bƣớc sĩng ngắn. Xác định nhiệt độ các vật, đặc biệt những vật khơng thể tiếp cận nhƣ mặt trời, ngơi sao ở xa, lị nung... Quang phổ vạch phát xạ Gồm các vạch màu riêng lẻ bị ngăn cách bởi các vạch tối xen kẽ. Do các chất khí hay hơi cĩ áp suất thấp và bị kích thích (bởi nhiệt độ cao hay điện trƣờng mạnh…) phát ra.
Đặc trƣng cho từng nguyên tố hĩa học tức là khi ở cùng trạng thái khí hay hơi cĩ áp suất thấp và bị kích thích mỗi nguyên tố hĩa học phát ra quang phổ vạch khác nhau về cƣờng độ, màu sắc, vị trí các vạch, độ sáng tỉ đối của các vạch. (vạch quang phổ khơng cĩ bề rộng)
Nhận biết sự cĩ mặt của nguyên tố trong hợp chất cho dù thành phần của nguyên tố rất ít (nhanh, nhạy hơn phƣơng pháp hĩa học). Quang phổ vạch hấp thụ Quang phổ vạch hấp thụ của một nguyên tố là những vạch tối nằm trên nền của quang phổ liên tục. Do các chất khí hay hơi cĩ áp suất thấp và bị kích thích (bởi nhiệt độ cao hay điện trƣờng mạnh) và đƣợc đặt cắt ngang đƣờng đi của quang phổ liên tục. - Để thu đƣợc quang phổ vạch hấp thụ thì nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục. - Trong cùng điều kiện(áp suất thấp, nhiệt độ cao) 1 nguyên tố bị kích thích cĩ khả năng phát ra những bức xạ nào thì cũng cĩ khả năng hấp thụ những bức xạ đĩ (hiện tƣợng đảo vạch)
Nhận biết sự cĩ mặt của nguyên tố trong hợp chất, khối chất cho dù thành phần của nguyên tố rất ít hoặc khối chất khơng thể tiếp cận nhƣ mặt trời, ngơi sao ở xa… Tia hồng ngoại Cĩ bản chất là các bức xạ điện từ cĩ bƣớc sĩng lớn hơn bƣớc sĩng ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bƣớc sĩng của sĩng vơ tuyến. (1mm 0,76μm) - Mọi vật cĩ nhiệt độ > -2730C đều phát ra tia hồng ngoại. - Các vật nung nĩng là nguồn phát hồng ngoại thơng dụng.
- Tác dụng chủ yếu của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt, dùng sấy khơ, sƣởi...
- Gây là phản ứng quang hĩa nên đƣợc dùng chụp ảnh đêm. - Ít bị tán xạ, dùng chụp ảnh qua sƣơng mù, khĩi, mây... - Cĩ khả năng biến điệu nên cĩ thể dùng ở các thiết bị điều khiển…
- Gây ra hiện tƣợng quang điện trong ở một số chất bán dẫn.
- Dùng sấy khơ, sƣởi...
- Nhìn đêm, quay phim, chụp ảnh đêm, qua sƣơng mù, tên lửa tầm nhiệt…
- Dùng ở các thiết bị điều khiển, báo động. Tia tử ngoại (Tia cực tím) Cĩ bản chất là các bức xạ điện từ cĩ bƣớc sĩng nhỏ hơn bƣớc sĩng của ánh sáng tím. (0,38 μm 10-9 m) - Đèn hơi thủy ngân. Mặt trời - Vật nĩng trên 20000C. - Hồ quang điện, hoặc vật nĩng sáng trên 30000 là nguồn tự ngoại phổ biến. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh - Ion hĩa chất khí. - Bị nƣớc và thủy tinh hấp thụ mạnh nhƣng ít bị thạch anh hấp thụ. - Kích thích phát quang nhiều chất - Gây ra các phản ứng quang hĩa
- Diệt tế bào, làm mờ mắt, đen da, diệt khuẩn, nấm mốc.
- Gây ra một số hiện tƣợng quang điện. - Khử trùng nƣớc, thực phẩm, dụng cụ y tế, diệt nấm mốc… - Chữa bệnh cịi xƣơng. - Tìm vết nứt trên bề mặt nhẵn.
Tia X Cĩ bản chất là các bức xạ điện từ cĩ bƣớc sĩng nhỏ hơn bƣớc sĩng của tia tử ngoại. (10-8 m 10-11 m) - Ống rơn-ghen - Máy phát tia X - Tia X cứng cĩ bƣớc sĩng nhỏ, tần số và năng lƣợng lớn, đâm xuyên tốt. Tia X mềm thì ngƣợc lại
- Khả năng xuyên thấu tốt. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh. - Gây ion hĩa khơng khí (ứng dụng để chế máy đo liều lƣợng tia X)
- Gây phát quang nhiều chất. - Gây hiện tƣợng quang điện với mọi kim loại.
- Tác dụng sinh lý mạnh, hủy diệt tế bào, diệt khuẩn…
- Chụp chiếu trong y học
- Chữa ung thƣ nơng
- Nghiên cứu cấu trúc vật rắn, kiểm tra sản phẩm đúc, kiểm tra hành lý…
Tia Cĩ bản chất là sĩng điện từ cĩ bƣớc sĩng cực ngắn, ngắn hơn bƣớc sĩng của tia X ( 10-11 m) Trong các phản ứng hạt nhân, các chất phĩng xạ
- Mang đầy đủ tính chất của tia X nhƣng năng lƣợng, khả năng đâm xuyên và huy diệt của tia cực lớn và rất nguy hiểm cho cơ thể sống
- Dùng phá vỡ cấu trúc hạt nhân
- Chữa ung thƣ sâu
THANG SĨNG ĐIỆN TỪ.
Chú ý: Các bức xạ nĩi trên đều cĩ chung bản chất là sĩng điện từ và cĩ lưỡng tính sĩng hạt nhƣng vì cĩ
bƣớc sĩng dài ngắn khác nhau nên tính chất và tác dụng rất khác nhau, nếu bức xạ cĩ bƣớc sĩng càng dài tần số nhỏ thì năng lƣợng photon càng nhỏ và tính chất sĩng nhƣ giao thoa, phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ… thể hiện càng rõ. Nếu bức xạ cĩ bƣớc sĩng càng ngắn tần số lớn thì năng lƣợng photon càng lớn và tính chất hạt nhƣ, quang điện, ion hĩa, quang hĩa, đâm xuyên… thể hiện càng rõ.
- Mặt trời là nguồn phát ra quang phổ liên tục nhƣng quang phổ của mặt trời mà ta thu đƣợc trên mặt đất lại là quang phổ vạch hấp thụ của khí quyển mặt trời.
- Năng lƣợng mặt trời tỏa ra chiếm khoảng 50% là bức xạ hồng ngoại, khoảng 9% là bức xạ các bức xạ tử ngoại cịn lại là % của bức xạ khả kiến và các bức xạ khác.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 131. Hiện tƣợng quang học nào sau đây sử dụng trong máy phân tích quang phổ?
A. Hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng. B. Hiện tƣợng phản xạ ánh sáng.
C. Hiện tƣợng giao thoa ánh sáng. D. Hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
Câu 132. Đặc điểm của quang phổ liên tục là:
A. Phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
B. Khơng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
C. Khơng phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
D. Cĩ nhiều vạch sáng tối xen kẽ nhau.
Câu 133. Điều nào sau đây là sai khi nĩi về quang phổ liên tục?
A. Quang phổ liên tục khơng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
B. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
C. Quang phổ liên tục là những vạch màu riêng biệt hiện trên một nền tối.
D. Quang phổ liên tục do các vật rắn, lỏng hoặc khí cĩ khối lƣợng riêng lớn khi bị nung nĩng phát ra.
Câu 134. Chỉ ra phát biểu sai trong các phát biểu sau:
A. Quang phổ liên tục là một dải sáng cĩ màu biến đổi liên tục.
B. Quang phổ liên tục phát ra từ các vật bị nung nĩng.
C. Quang phổ liên tục khơng phụ thuộc vào thành phần cấu tao của nguồn sáng, mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
D. Vùng sáng mạnh trong quang phổ liên tục dịch về phía bƣớc sĩng dài khi nhiệt độ của nguồn sáng tăng lên.
Câu 135. Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về quang phổ vạch phát xạ?
A. Quang phổ vạch phát xạ bao gồm một hệ thống những vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối.
B. Quang phổ vạch phát xạ bao gồm một hệ thống những dãy màu biến thiên liên tục nằm trên một nền tối.
đặc trƣng cho nguyên tố đĩ.
D. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lƣợng các vạch quang phổ, vị trí các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch đĩ.
Câu 136. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về quang phổ vạch hấp thụ?
A. Quang phổ của Mặt Trời mà ta thu đƣợc trên Trái Đất là quang phổ vạch hấp thụ.
B. Quang phổ vạch hấp thụ cĩ thể do các vật rắn ở nhiệt độ cao phát sáng phát ra.
C. Quang phổ vạch hấp thụ cĩ thể do các chất lỏng ở nhiệt độ thấp phát sáng phát ra.
D. Cả A, B, C đều đúng.
Câu 137. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về điều kiện thu đƣợc quang phổ vạch hấp thụ?
A. Nhiệt độ của đám khí bay hơi hấp thụ phải cao hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục.
B. Nhiệt độ của đám khí bay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục.
C. Nhiệt độ của đám khí bay hơi hấp thụ phải bằng nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục.
D. Một điều kiện khác.
Câu 138. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về phép phân tích bằng quang phổ.
A. Phép phân tích quang phổ là phân tích ánh sáng trắng.
B. Phép phân tích quang phổ là phép phân tích thành phần cấu tạo của các chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của chúng.
C. Phép phân tích quang phổ là nguyên tắc dùng để xác định nhiệt độ của các chất.
D. Cả A, B, C đều đúng.
Câu 139. Máy quang phổ là dụng cụ dùng để:
A. Đo bƣớc sĩng các vạch quang phổ.
B. Tiến hành các phép phân tích quang phổ.
C. Quan sát và chụp quang phổ cua các vật.
D. Phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc.
Câu 140. Quang phổ vạch phát xạ hidro cĩ 4 vạch màu đặc trƣng:
A. Đỏ, vàng, lam, tím. B. Đỏ, lục, chàm, tím. C. Đỏ, lam, chàm, tím D. Đỏ, vàng, chàm, tím
Câu 141. Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về máy quang phổ?
A. Là dụng cụ dùng để phân tích chính ánh sáng cĩ nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
B. Nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
C. Dùng nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra.
D. Bộ phận của máy làm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng là thấu kính.
Câu 142. Quang phổ vạch thu đƣợc khi chất phát sáng ở trạng thái
A. Rắn. B. Lỏng.
C. Khí hay hơi nĩng sáng dƣới áp suất thấp. D. Khí hay hơi nĩng sáng dƣới áp suất cao.
Câu 143. Quang phổ Mặt Trời đƣợc máy quang phổ ghi đƣợc là:
A. Quang phổ liên tục. B. Quang phổ vạch phát xạ.
C. Quang phổ vạch hấp thụ. D. Một loại quang phổ khác.
Câu 144. Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về máy quang phổ dùng lăng kính?
A. Máy quang phổ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
B. Máy quang phổ hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
C. Máy quang phổ dùng lăng kính cĩ 3 phần chính: ống trực chuẩn, bộ phận tán sắc, ống ngắm.
D. Máy quang phổ dùng lăng kính cĩ bộ phận chính là ống ngắm.
Câu 145. Chọn câu sai trong các câu sau:
A. Các vật rắn, lỏng, khí (cĩ tỉ khối lớn) khi bị nung nĩng đều phát ra quang phổ liên tục.
B. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau.
C. Để thu đƣợc quang phổ hấp thụ nhiệt độ của đám khí bay hơi hấp thụ phài lớn hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục.
D. Dựa vào quang phổ liên tục ta cĩ thể xác định đƣợc nhiệt độ của vật phát sáng.
Câu 146. Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về quang phổ vạch.
A. Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thu của cùng một nguyên tố thì giống nhau về số lƣợng và màu sắc các vạch.
B. Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ của cùng một nguyên tố thì giống nhau về số lƣợng và vị trí các vạch.
C. Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ điều cĩ thể dùng để nhận biết sự cĩ mặt của một nguyên tố nào đĩ trong nguồn cần khảo sát.
Câu 147. Trong máy quang phổ, chùm tia lĩ ra khỏi lăng kính trong hệ tán sắc trƣớc khi qua thấu kính của buồng tối là:
A. Một chùm sáng song song.
B. Một chùm tia phân kỳ cĩ nhiều màu.
C. Một tập hợp nhiều chùm tia song song, mỗi chùm cĩ một màu.
D. Một chùm tia phân kỳ màu trắng.
Câu 148. Nếu chùm sáng đƣa vào ống chuẩn trực của máy quang phổ là do bĩng đèn đây tĩc nĩng sáng phát ra thì quang phổ thu đƣợc trong buồng ảnh thuộc loại nào?
A. Quang phổ vạch. B. Quang phổ hấp thụ.
C. Quang phổ liên tục. D. Một loại quang phổ khác.
Câu 149. Quang phổ của Mặt Trời mà ta thu đƣợc trên Trái Đất là quang phổ.
A. Liên tục. B. Vạch phát xạ.
C. Vạch hấp thụ của lớp khí quyển của Mặt Trời. D. Vạch hấp thụ của lớp khí quyển của Trái Đất.
Câu 150. Ƣu điểm tuyệt đối của phép phân tích quang phổ là:
A. Phân tích đƣợc thành phần cấu tạo của các vật rắn, lỏng đƣợc nung nĩng sáng.
B. Xác định đƣợc tuổi của các cổ vật, ứng dụng trong ngành khảo cổ học.
C. Xác định đƣợc sự cĩ mặt của các nguyên tố trong một hợp chất.
D. Xác định đƣợc nhiệt độ cũng nhƣ thành phần cấu tạo bề mặt của các ngơi sao.
Câu 151. Trong các nguồn phát sáng sau đây, nguồn nào phát ra quang phổ vạch?
A. Mặt Trời. B. Đèn hơi natri nĩng sáng.
B. Một thanh sắt nung nĩng đỏ. D. Một bĩ đuốc đang cháy sáng.
Câu 152. Chọn cụm từ thích hợp để điền vào phần cịn thiếu: Nguyên tắc của máy quang phổ dựa trên hiện tƣợng quang học chính là hiện tƣợng………Bộ phận thực hiện tác dụng trên là……….
A. Giao thoa ánh sáng, hai khe Young. B. Tán sắc ánh sáng, ống chuẩn trực.
C. Giao thoa ánh sáng, lăng kính. D. Tán sắc ánh sáng, lăng kính.
Câu 153. Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Quang phổ của mặt trời mà ta thu đƣợc trên trái đất là quang phổ hấp thụ.
B. Quang phổ vạch phát xạ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
C. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng.
D. Quang phổ do các khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích phát ra là quang phổ liên tục.
Câu 154. Tia tử ngoại cĩ tính chất nào sau đây?
A. Khơng làm đen kính ảnh. B. Bị lệch trong điện trƣờng và từ trƣờng.
C. Truyền đƣợc qua giấy, vải, gỗ. D. Kích thích sự phát quang của nhiều chất.
Câu 155. Phát biểu nào sau dây là sai khi nĩi về tia hồng ngoại?
A. Là những bức xạ khơng nhìn thấy đƣợc, cĩ bƣớc sĩng lớn hơn bƣớc sĩng ánh sáng đỏ.
B. Cĩ bản chất là sĩng điện từ.
C. Do các vật bị nung nĩng phát ra. Tác dụng nổi bật nhất là tác dụng nhiệt.
D. Ứng dụng để trị bịnh cịi xƣơng.
Câu 156. Khi nĩi về tia hồng ngoại, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Tia hồng ngoại cĩ tác dụng diệt khuẩn, khử trùng.
B. Tia hồng ngoại pht ra từ các vậtt bị nung nĩng.
C. Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ cĩ bƣớc sĩng lớn hơn bƣớc sĩng của ánh sáng đỏ.
D. Tia hồng ngoại cĩ tác dụng nhiệt.
Câu 157. Khi nĩi về tia tử ngoại, phát biểu nào sau đây sai?
A. Tia tử ngoại phát ra từ các vật bị nung nĩng lên nhiệt độ cao vài ngàn độ.