Trả lời nhanh
Nguồn không phát ra tia tử ngoại là nguồn có nhiệt độ thấp (dưới khoảng 2000 °C) và không phóng điện trong chất khí, ví dụ cục than hồng, bàn là, bếp điện, bóng đèn sợi đốt ở nhiệt độ thấp. Các nguồn này chủ yếu phát tia hồng ngoại và ánh sáng đỏ. Còn Mặt Trời, hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân đều phát tia tử ngoại.
Đề bài thường gặp và cách đọc đề
Câu hỏi có dạng: “Các nguồn nào sau đây không phát ra tia tử ngoại?”, trong các phương án thường có Mặt Trời, hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân và một vật nóng ở nhiệt độ thấp. Vì mỗi đề có thể sắp xếp phương án khác nhau, bài này không gắn với chữ cái A, B, C, D nào. Bạn chỉ cần nắm quy tắc rồi tự loại trừ.
Gặp đề này, hãy tự hỏi hai câu: nguồn đó nóng đến mức nào, và nó có phát sáng nhờ phóng điện qua khí hoặc hơi hay không.
Tia tử ngoại là gì?
Tia tử ngoại (tia UV) là bức xạ điện từ không nhìn thấy, có bước sóng ngắn hơn ánh sáng tím, khoảng từ 10 nm đến 380 nm. Bước sóng càng ngắn thì mỗi photon mang năng lượng càng lớn, nên tia UV có tác dụng mạnh: làm phát quang một số chất, gây phản ứng hoá học, ion hoá không khí, diệt khuẩn và có thể làm cháy da.
Nguồn nào phát ra tia tử ngoại?
Có hai cơ chế chính tạo ra tia tử ngoại:
- Vật bị nung nóng ở nhiệt độ rất cao: vật từ khoảng 2000 °C trở lên bắt đầu phát tia tử ngoại. Nhiệt độ càng cao, phần tia UV càng nhiều. Mặt Trời (bề mặt khoảng 5500 °C) và hồ quang điện (khoảng 3000 °C trở lên) thuộc nhóm này.
- Chất khí hoặc hơi phát sáng khi phóng điện: đèn hơi thủy ngân, tia lửa điện, đèn diệt khuẩn UV, đèn huỳnh quang (bên trong ống phát UV, lớp bột huỳnh quang đổi nó thành ánh sáng thấy được).
Bảng phân loại nhanh
| Nguồn | Phát tia tử ngoại? | Lý do |
|---|---|---|
| Mặt Trời | Có | Nhiệt độ bề mặt rất cao (tầng ozone giữ lại phần lớn UV nguy hại) |
| Hồ quang điện | Có | Nhiệt độ hàng nghìn độ C |
| Đèn hơi thủy ngân | Có | Hơi thủy ngân phóng điện phát nhiều UV |
| Cục than hồng, bếp than | Không đáng kể | Nhiệt độ thấp, chủ yếu phát hồng ngoại |
| Bàn là, bếp điện, lò sưởi | Không đáng kể | Nhiệt độ thấp, phát hồng ngoại |
| Điều khiển từ xa của tivi | Không | Dùng LED hồng ngoại |
| Lò vi sóng, ăng-ten phát sóng | Không | Phát vi sóng, sóng vô tuyến |
Vì sao vật nóng thấp không phát tia tử ngoại?
Vật bị nung nóng phát ra bức xạ nhiệt có nhiều bước sóng, và nhiệt độ quyết định vùng bước sóng nổi trội. Vật ở vài trăm đến khoảng một nghìn độ C phát mạnh nhất ở vùng hồng ngoại, thêm chút ánh sáng đỏ (như than hồng). Muốn phát bước sóng ngắn cỡ dưới 380 nm thì phải nóng hơn nhiều, nên than hồng hay bàn là không có lượng tia UV đáng kể.
Mẹo nhớ: “Nóng vừa thì hồng ngoại, nóng cực mạnh thì tử ngoại.” Thấy vật chỉ đỏ rực hoặc nóng ran mà không chói trắng, hãy nghĩ ngay đến hồng ngoại.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm nguồn nóng với nguồn phát UV: bàn là, lò sưởi rất nóng nhưng chưa đủ nhiệt độ để phát UV đáng kể.
- Cho rằng Mặt Trời không phát UV vì ta ít bị cháy da lúc sáng sớm: Mặt Trời vẫn phát UV, chỉ là tầng ozone và khí quyển hấp thụ bớt.
- Nhầm tia tử ngoại với tia X: tia X có bước sóng ngắn hơn (dưới 10 nm) và do cơ chế khác tạo ra.
- Nghĩ thủy tinh thường cho UV đi qua: thủy tinh hấp thụ mạnh tia UV, vì vậy bóng đèn sợi đốt thông thường phát ra rất ít UV ra ngoài.
Bài luyện tập
Bài 1. Trong các nguồn: đèn hơi thủy ngân, điều khiển tivi, hồ quang điện, bếp điện. Nguồn nào không phát tia tử ngoại?
Đáp án: điều khiển tivi (phát hồng ngoại) và bếp điện (nhiệt độ thấp, chủ yếu hồng ngoại).
Bài 2. Bức xạ có bước sóng 300 nm, 500 nm, 900 nm thuộc vùng nào?
Đáp án: 300 nm là tử ngoại (nhỏ hơn 380 nm); 500 nm là ánh sáng nhìn thấy (màu lục); 900 nm là hồng ngoại (lớn hơn khoảng 760 nm).
Bài 3. Tính tần số của tia tử ngoại có bước sóng 300 nm trong chân không (lấy c = 3.108 m/s).
Đáp án: f = c/λ = 3.108 / (3.10-7) = 1015 Hz.
Tóm tắt
Nguồn phát tia tử ngoại: vật nung trên khoảng 2000 °C, hồ quang, đèn hơi thủy ngân, Mặt Trời. Nguồn không phát: vật nóng thấp như than hồng, bàn là, bếp điện, cũng như thiết bị phát hồng ngoại hay vi sóng.
Câu hỏi thường gặp
Tia tử ngoại có bước sóng bao nhiêu?
Tia tử ngoại có bước sóng khoảng từ 10 nm đến 380 nm, ngắn hơn ánh sáng tím và dài hơn tia X.
Vật nóng đến bao nhiêu độ thì phát tia tử ngoại?
Theo chương trình phổ thông, vật bị nung nóng từ khoảng 2000 °C trở lên mới phát tia tử ngoại đáng kể; nhiệt độ càng cao thì tia UV càng mạnh.
Bàn là và lò sưởi có phát tia tử ngoại không?
Không đáng kể. Chúng ở nhiệt độ thấp nên chủ yếu phát tia hồng ngoại, nhờ đó ta cảm nhận được hơi nóng.
Mặt Trời có phát tia tử ngoại không?
Có. Mặt Trời phát ra một phần tia tử ngoại, nhưng tầng ozone hấp thụ phần lớn loại có hại nên chỉ một phần nhỏ đến mặt đất.