Giáo án Vật Lí 12 Bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại mới nhất

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Tại sao người thợ hàn hồ quang phải cần “mặt nạ” che mặt, mỗi khi cho phóng hồ quang?

- Vì nó phát nhiều tia tử ngoại → nhìn lâu → tổn thương mắt. Tại sao lại như vậy, ta cùng tìm hiểu bài học hôm nay

- HS đưa ra phán đoán

TIA HỒNG NGOẠI VÀ TIA TỬ NGOẠI

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)

Mục tiêu:

- Nêu được bản chất, tính chất của tia hồng ngoại và tia tử ngoại.

- Nêu được rằng: tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường, chỉ khác ở một điểm là không kích thích được thần kinh thị giác, là vì có bước sóng (đúng hơn là tần số) khác với ánh sáng khả kiến

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Mô tả thí nghiệm phát hiện tia hồng ngoại và tử ngoại

- Mô tả cấu tạo và hoạt động của cặp nhiệt điện.

- Thông báo các kết quả thu được khi đưa mối hàn H trong vùng ánh sáng nhìn thấy cũng như khi đưa ra về phía đầu Đỏ (A) và đầu Tím (B).

+ Kim điện kết lệch

→ chứng tỏ điều gì?

+ Ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy A (vẫn lệch, thậm chí lệch nhiều hơn ở Đ) → chứng tỏ điều gì?

+ Ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy B (vẫn lệch, lệch ít hơn ở T) → chứng tỏ điều gì?

+ Thay màn M bằng một tấm bìa có phủ bột huỳnh quang → phần màu tím và phần kéo dài của quang phổ khỏi màu tím → phát sáng rất mạnh.

- Cả hai loại bức xạ (hồng ngoại và tử ngoại) mắt con người có thể nhìn thấy?

- Một số người gọi tia từ ngoại là “tia cực tím”, gọi thế thì sai ở điểm nào?

- HS ghi nhận các kết quả thí nghiệm.

- HS mô tả cấu tạo và nêu hoạt động.

- HS ghi nhận các kết quả.

- Ở hai vùng ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy, có những bức xạ làm nóng mối hàn, không nhìn thấy được.

- Không nhìn thấy được.

- Cực tím → rất tím → mắt ta không nhìn thấy thì có thể có màu gì nữa.

I. Phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại

- Đưa mối hàn của cặp nhiệt điện:

+ Vùng từ Đ → T: kim điện kế bị lệch.

+ Đưa ra khỏi đầu Đ (A): kim điện kế vẫn lệch.

+ Đưa ra khỏi đầu T (B): kim điện kế vẫn tiếp tục lệch.

+ Thay màn M bằng một tấm bìa có phủ bột huỳnh quang → ở phần màu tím và phần kéo dài của quang phổ khỏi màu tím → phát sáng rất mạnh.

- Vậy, ở ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy được, ở cả hai đầu đỏ và tím, còn có những bức xạ mà mắt không trông thấy, nhưng mối hàn của cặp nhiệt điện và bột huỳnh quang phát hiện được.

- Bức xạ ở điểm A: bức xạ (hay tia) hồng ngoại.

- Bức xạ ở điểm B: bức xạ (hay tia) tử ngoại.

- Y/c HS đọc sách và trả lời các câu hỏi.

- Bản chất của tia hồng ngoại và tử ngoại?

- Chúng có những tính chất gì chung?

- Cùng bản chất với ánh sáng, khác là không nhìn thấy.

(cùng phát hiện bằng một dụng cụ)

- HS nêu các tính chất chung.

- Dùng phương pháp giao thoa:

+ “miền hồng ngoại”: từ 760nm → vài milimét.

+ “miền tử ngoại”: từ 380nm → vài nanomét.

II. Bản chất và tính chất chung của tia hồng ngoại và tử ngoại

1. Bản chất

- Tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường, và chỉ khác ở chỗ, không nhìn thấy được.

2. Tính chất

- Chúng tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

- Y/c HS đọc Sgk và cho biết cách tạo tia hồng ngoại.

- Vật có nhiệt độ càng thấp thì phát càng ít tia có λ ngắn, chỉ phát các tia có λ dài.

- Người có nhiệt độ 37^oC (310K) cũng là nguồn phát ra tia hồng ngoại (chủ yếu là các tia có λ = 9µm trở lên).

- Những nguồn nào phát ra tia hồng ngoại?

- Thông báo về các nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng.

- Tia hồng ngoại có những tính chất và công dụng gì?

- Thông báo các tính chất và ứng dụng.

- Để phân biệt được tia hồng ngoại do vật phát ra, thì vật phải có nhiệt độ cao hơn môi trường. Vì môi trường xung quanh có nhiệt độ và cũng phát tia hồng ngoại.

- HS nêu các nguồn phát tia hồng ngoại.

- HS đọc Sgk và kết hợp với kiến thức thực tế thảo luận để trả lời.

III. Tia hồng ngoại

1. Cách tạo

- Mọi vật có nhiệt độ cao hơn 0K đều phát ra tia hồng ngoại.

- Vật có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh thì phát bức xạ hồng ngoại ra môi trường.

- Nguồn phát tia hồng ngoại thông dụng: bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điôt hồng ngoại…

2. Tính chất và công dụng

- Tác dụng nhiệt rất mạnh

→ sấy khô, sưởi ấm…

- Gây một số phản ứng hoá học

 → chụp ảnh hồng ngoại.

- Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần→ điều khiển dùng hồng ngoại.

- Trong lĩnh vực quân sự.

- Y/c HS đọc Sgk và nêu nguồn phát tia tử ngoại?

- Thông báo các nguồn phát tia tử ngoại.

(Nhiệt độ càng cao càng nhiều tia tử ngoại có bước sóng ngắn)

- Y/c Hs đọc Sgk để nêu các tính chất từ đó cho biết công dụng của tia tử ngoại?

- Nêu các tính chất và công dụng của tia tử ngoại.

- Tại sao người thợ hàn hồ quang phải cần “mặt nạ” che mặt, mỗi khi cho phóng hồ quang?

- Tia tử ngoại bị thuỷ tinh, nước, tầng ozon  ..  hấp thụ rất mạnh. Thạch anh thì gần như trong suốt đối với các tia tử  ngoại có bước sóng nằm trong  vùng từ  0,18 mm đến 0,4 mm (gọi là vùng tử ngoại gần).

- Y/c HS đọc Sgk để tìm hiểu các công dụng của tia tử ngoại.

- HS đọc Sgk và dựa vào kiến thức thực tế để trả lời.

- HS đọc Sgk và dựa vào kiến thức thực tế và thảo luận để trả lời.

- Vì nó phát nhiều tia tử ngoại → nhìn lâu → tổn thương mắt → hàn thì không thể không nhìn → mang kính màu tím: vừa hấp thụ vừa giảm cường độ ánh sáng khả kiến.

- HS ghi nhận sự hấp thụ tia tử ngoại của các chất. Đồng thời ghi nhận tác dụng bảo vệ của tầng ozon đối với sự sống trên Trái Đất.

- HS tự tìm hiểu các công dụng ở Sgk.

IV. Tia tử ngoại

1. Nguồn tia tử ngoại

- Những vật có nhiệt độ cao (từ 2000^oC trở lên) đều phát tia tử ngoại.

- Nguồn phát thông thường: hồ quang điện, Mặt trời, phổ biến là đèn hơi thuỷ ngân.

2. Tính chất

- Tác dụng lên phim ảnh.

- Kích thích sự phát quang của nhiều chất.

- Kích thích nhiều phản ứng hoá học.

- Làm ion hoá không khí và nhiều chất khí khác.

- Tác dụng sinh học.

3. Sự hấp thụ

- Bị thuỷ tinh hấp thụ mạnh.

- Thạch anh, nước hấp thụ mạnh các tia từ ngoại có bước sóng ngắn hơn.

- Tần ozon hấp thụ hầu hết các tia tử ngoại có bước sóng dưới 300nm.

4. Công dụng

- Trong y học: tiệt trùng, chữa bệnh còi xương.

- Trong CN thực phẩm: tiệt trùng thực phẩm.

- CN cơ khí: tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại.

HOẠT ĐỘNG 3:  Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Câu 1: Tia hồng ngoại có

A. tần số lớn hơn tần số của ánh sáng nhìn thấy

B. bước sóng nhỏ hơn bước sóng của tia tử ngoại

C. tác dụng lên loại kính ảnh đặc biệt

D. tốc độ truyền đi luôn nhỏ hơn tốc độ của ánh sáng nhìn thấy

Câu 2: Tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng từ

A. 10^-10 m đến 10^-8 m.

B. 10^-9 m đến 4.10^-7 m.

C. 4.10^-7 m đến 7,5.10^-7 m.

D. 7,6.10^-7 m đến 10^-3 m.

Câu 3: Tia hồng ngoại được ứng dụng

A. để tiệt trùng trong bảo quản thực phẩm

B. trong điều khiển từ xa của tivi

C. trong y tế để chụp điện

D. trong công nghiệp để tìm khuyết tật của sản phẩm

Câu 4: Tia hồng ngoại không có tính chất

A. có tác dụng nhiệt rõ rệt

B. làm ion hóa không khí

C. mang năng lượng

D. phản xạ, khúc xạ, giao thoa

Câu 5: Vật chỉ phát ra tia hồng ngoại mà không phát ánh sáng đỏ là

A. vật có nhiệt độ nhỏ hơn 500^oC

B. vật có nhiệt độ lớn hơn 500^oC và nhỏ hơn 2500^oC

C. vật có nhiệt độ lớn hơn 2500^oC

D. mọi vật được nung nóng

Câu 6: Tìm phát biểu sai về tia hồng ngoại

A. Tia hồng ngoại do các vật nung nóng phát ra.

B. Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt.

C. Tia hồng ngoại làm phát quang một số chất.

D. Tia hông ngoại không có tác dụng ion hóa.

Câu 7: Tia tử ngoại có bước sóng nằm trong khoảng

A. 10^-7m đến 7,6.10^-9m.

B. 4.10^-7 m đến 10^-9 m.

C. 4.10^-7 m đến 10^-12 m.

D. 7,6.10^-7 m đến 10^-9 m.

Câu 8: Tìm phát biểu sai

A. Tia tử ngoại không bị thủy tinh hấp thụ.

B. Tia tử ngoại có tác dụng lên kính ảnh.

C. Vật có nhiệt độ trên 3000^oC phát ra tia tử ngoại rất mạnh.

D. Tia tử ngoại là sóng điện từ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím.

Câu 9: Chọn phát biểu đúng

A. Khi đi qua các chất, tia tử ngoại luôn luôn bị hấp thụ ít hơn ánh sáng nhìn thấy.

B. Tia tử ngoại có tác dụng lên kính ảnh còn tia hồng ngoại thì không.

C. Khi truyền tới một vật, chỉ có tia hồng ngoại mới làm vật nóng lên.

D. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều có tác dụng sinh học.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Yêu cầu HS thảo luận:

C1: Giải thích tại sao có thể chụp ảnh ban đêm nhờ camera hồng ngoại

C2: Tại sao khi làm việc, người thợ hàn hồ quang phải cầm dụng cụ che mắt (và cả mặt)?

1. Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

- GV chia 4 nhóm yêu cầu hs trả lời vào bảng phụ trong thời gian 5 phút:

+ Nhóm 1, 2: Trả lời C1.

+ Nhóm3, 4: Trả lời C2.

- GV theo dõi và hướng dẫn HS

2. Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

- Yêu cầu đại diện các nhóm treo kết quả lên bảng.

- Yêu cầu nhóm 1 nhận xét nhóm 2, nhóm 3 nhận xét nhóm 4 và ngược lại

- GV Phân tích nhận xét, đánh giá, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh.

1. Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- HS sắp xếp theo nhóm, chuẩn bị bảng phụ và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV

2. Báo cáo kết quả hoạt  động và thảo luận

- Đại diện các nhóm treo bảng phụ lên bảng

- Đại diện các nhóm nhận xét kết quả

- Các nhóm khác có ý kiến bổ sung.(nếu có)

C1:

Ta có thể chụp ảnh ban đêm nhờ camera hồng ngoại vì tất cả các vật bị nung nóng đều phát ra tia hồng ngoại, ngay cả thân nhiệt động vật máu nóng cũng phát ra tia hồng ngoại.

C2:

Vì bức xạ phát ra từ hồ quang điện lúc hàn điện chứa rất nhiều tia tử ngoại có thể làm hỏng giác mạc của mắt và gây ung thư da, do đó thợ hàn phải có mặt nạ chuyên dụng che mắt và mặt trong lúc hàn.

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức.

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Dây tóc nóng sáng của bóng đèn điện có phát ra tia tử ngoại không ? Liệu da bạn có bị xạm đen khi đứng gần đèn điện bật sáng?

Lời giải:

Dây tóc nóng sáng của bóng đèn điện có nhiệt độ cỡ 2000^oC mà những vật nung nóng đến trên 2000^oC đều phát tia tử ngoại nên đèn có thể phát ra tia tử ngoại, tuy nhiên liều lượng không nhiều và bị hấp thụ bớt bởi bóng thuỷ tinh của bóng đèn (thủy tinh hấp thụ mạnh tia tử ngoại), vì vậy da không bị xạm đen khi đứng gần đèn điện bật sáng.