Tia tử ngoại là gì? Tính chất và ứng dụng

0
148
tia tử ngoại là gì?

Sóng điện từ tạo ra rất nhiều tia có nguồn nhiệt lớn như tia x, tia tử ngoại, tia hồng ngoại… Vậy tia tử ngoại là gì? nó có những đặc điểm và ứng dụng gì? Tất cả kiến thức này sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết này.

Khái niệm tia tử ngoại là gì?

Tia tử ngoại còn được gọi bằng tên khác là tia cực tím, viết tắt là tia UV là một loại sóng điện từ có bước sóng ngắn. Những vật có thể phát hay tỏa nhiệt trên 2000 °C đều có thể phát ra tia tử ngoại. Lưu ý rằng tia tử ngoại không có tác dụng nhiệt.

Nhiệt độ của vật càng cao thì phổ tử ngoại của vật càng kéo dài hơn về phía sóng ngắn. Hồ quang điện có nhiệt độ trên 3000 °C là một nguồn tử ngoại mạnh. 

Tia cực tím (UV) là một dạng bức xạ điện từ có nguồn gốc từ mặt trời và các nguồn nhiệt nhân tạo như mỏ hàn, hồ quang điện.

Có nhiều loại bức xạ, từ bức xạ năng lượng rất cao (tần số cao) như  tia X và tia gamma đến bức xạ năng lượng rất thấp (tần số thấp) như  sóng vô tuyến. Tia tử ngoại nằm ở giữa quang phổ này. Chúng có nhiều năng lượng hơn ánh sáng nhìn thấy, nhưng không nhiều bằng tia X.

Phân loại tia tử ngoại 

Tia UV có thể được chia thành 3 nhóm chính gồm:

  1. Tia UVA có ít năng lượng nhất trong số các tia tử ngoại. Những tia này có thể làm cho tế bào da bị lão hóa và có thể gây ra một số tổn thương gián tiếp cho DNA của tế bào. Tia UVA chủ yếu có liên quan đến tổn thương da lâu dài như nếp nhăn, nhưng chúng cũng được cho là có vai trò trong một số  bệnh ung thư da.
  2. Tia UVB có năng lượng nhiều hơn tia UVA một chút. Chúng có thể làm hỏng DNA trong tế bào da trực tiếp và là tia chính gây nên tình trạng cháy nắng ở da con người. Chúng cũng được cho là nguyên nhân gây ra hầu hết các bệnh ung thư da.
  3. Tia UVC có nhiều năng lượng hơn các loại tia tử ngoại  khác. Vì điều này, chúng phản ứng với ozone cao trong bầu khí quyển và không chạm tới mặt đất, vì vậy chúng thường không phải là một yếu tố nguy cơ gây ung thư da. Nhưng tia UVC cũng có thể đến từ một số nguồn nhiệt nhân tạo như mỏ hàn hồ quang, đèn thủy ngân và bóng đèn khử trùng bằng tia UV được sử dụng để diệt vi khuẩn và vi trùng khác.

Tia tử ngoại có những tính chất nào?

Tia tử ngoại có rất nhiều tính chất khác nhau, nhưng về cơ bản có 6 tính chất quan trọng nhất gồm:

  1. Tia tử ngoại tác dụng lên phim ảnh. Do đó, để nguyên cứu tia tử ngoại, người ta thường dùng phim ảnh.
  2. Tia tử ngoại kích thích sự phát quang của nhiều chất như kẽm sunfua, cadimi sunfua và tính chất này được áp dụng trong đèn huỳnh quang.
  3. Tia tử ngoại kích thích nhiều phản ứng hóa học ví dụ như phản ứng tổng hợp giữa clo và hidro, phản ứng biến đổi oxi thành ozon, phản ứng tổng hợp vitamin D.
  4. Tia tử ngoại làm ion hóa không khí và nhiều chất khác. Cho một chùm tia tử ngoại đi qua lớp không khí giữa hai bản cực một tụ điện, thì tụ điện mất điện tích rất nhanh. Chiếu vào kim loại thì tia tử ngoại còn gây tác dụng quang điện.
  5. Tia tử ngoại có tác dụng sinh học như hủy diệt tế bào da, tế bào võng mạc, diệt khuẩn, nấm mốc…
  6. Tia tử ngoại bị nước, thủy tinh hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh.

Những tính chất khác của tia cực tím mà các bạn cần lưu ý:

  • Tia tử ngoại có bước sóng từ -1×10-8  đến -4 x 10-7  mét.
  • Tần số của tia tử ngoại từ  -7,5 x 1014 đến -3 x  1016 Hz.
  • Bước sóng của tia tử ngoại ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy.
  • Tia tử ngoại gần nhất với ánh sáng nhìn thấy.
  • Tia tử ngoại xa nằm giữa vùng cực tím và cực gần.
  • Tia tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng tím.
  • Tia tử ngoại và tia hồng ngoại có cùng bản chất với ánh sáng thông thường và đều là sóng điện từ.

Những cách tạo ra tia tử ngoại 

Có nhiều phương pháp tạo ra tia tử ngoại trong thực tế gồm:

Đèn nắng và giường tắm nắng: Lượng và loại bức xạ tử ngoại mà một người nào đó tiếp xúc từ buồng tắm nắng phụ thuộc vào loại đèn cụ thể được sử dụng trên giường, thời gian một người ở trên giường. 

Đèn ánh sáng đen: Loại đèn này sử dụng bóng đèn phát ra tia tử ngoại (chủ yếu là tia UVA). Bóng đèn cũng phát ra một số ánh sáng nhìn thấy được, nhưng nó có một bộ lọc chặn hầu hết ánh sáng trong khi cho tia UV đi qua.

Những bóng đèn này có ánh sáng màu tím và được sử dụng để xem vật liệu huỳnh quang. Bẫy côn trùng diệt bọ cũng sử dụng ánh sáng màu đen phát ra một số tia UV, nhưng các bóng đèn sử dụng một bộ lọc khác khiến chúng phát sáng màu xanh lam.

Đèn hơi  thủy ngân: Đèn hơi thủy ngân có thể được sử dụng để thắp sáng các khu vực công cộng lớn như đường phố. Chúng thực sự được tạo thành từ 2 bóng đèn: một bóng đèn bên trong phát ra ánh sáng và tia UV, và một bóng đèn bên ngoài lọc tia UV. Chúng ta chỉ có thể tiếp xúc với tia cực tím chỉ có thể xảy ra nếu bóng đèn bên ngoài bị hỏng. 

Một số đèn hơi thủy ngân được thiết kế để tự tắt khi bóng đèn bên ngoài bị vỡ. 

Đèn hồ quang xenon và xenon-thủy ngân cao áp, mỏ hàn plasma:  Đèn hồ quang xenon và xenon-thủy ngân được sử dụng làm nguồn ánh sáng và tia tử ngoại cho nhiều thứ như khử trùng, để mô phỏng ánh sáng mặt trời và thậm chí trong một số đèn pha ô tô. 

Tia tử ngoại có tác dụng gì?

  • Trong ngành y học tia tử ngoại được sử dụng để diệt trùng các dụng cụ phẫu thuật hay để chữa một số bệnh như bệnh còi xương.
  • Trong ngành công nghiệp thực phẩm tia tử ngoại được sử dụng để tiệt trùng cho thực phẩm trước khi đóng gói hoặc đóng hộp.
  • Trong ngành công nghiệp cơ khí tia tử ngoại được ứng dụng để tìm vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại. Xoa một lớp dung dịch phát quang lên trên mặt vật, cho chất đó thấm vào kẽ nứt. Khi chiếu tia tử ngoại vào những chỗ ấy sẽ sáng lên.

Tia tử ngoại được ứng dụng để làm các việc khác gồm:

  • Tia cực tím dùng để chiếu sáng: Đèn UV cung cấp ánh sáng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất, sản xuất phòng sạch, kiểm tra chất lượng và nhiều ứng dụng khác đòi hỏi một môi trường đầy đủ ánh sáng.
  • Các bảng hiệu đèn led nhấp nháy: Các loại đèn thắp sáng cho các bảng hiệu quảng cáo, các loại đèn nhấp nháy đầy màu sắc cũng là ứng dụng của tia tử ngoại.
  • Các loại đèn nền: cung cấp đèn nền cho ngành công nghiệp điện tử hàng không và hàng không vũ trụ, cung cấp ánh sáng trong cabin máy bay và buồng lái. 
  • Các loại tiền polime phủ một lớp hóa chất vô hình giúp phản chiếu (nhìn thấy được) khi có bức xạ tia cực tím chiếu vào giấy. Mục đích chính là để phân biệt tiền thật với tiền giả một cách dễ dàng.

Kết luận: Đây là đáp án cho câu hỏi tia tử ngoại là gì? Tính chất và tác dụng của tia cực tím trong thực tế.