Báo cáo bài tập lớn vật lí 2 bức xạ uv vật liệu chống tia uv

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
NGÀNH KĨ THUẬT HỆ THỐNG CƠNG NGHIỆP


BÁO CÁO

BÀI TẬP LỚN VẬT LÍ 2

ĐỀ TÀI:
BỨC XẠ UV
VẬT LIỆU CHỐNG TIA UV
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Nhóm:

Cơ Phan Ngọc Khương Cát

Lớp: L11

Năm học: 2017 - 2018


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

NATIONAL
ĐẠI HỌCUNIVERSITY
QUỐC GIA TP.

HCM
HCM
CITY
HCM CITY
ĐẠI HỌC
UNIVERSITY
BÁCH KHOA
OF TECHNOLOGY
TP. HCM
THE FACULTY OFKHOA
MECHANICAL
CƠ KHÍ ENGINEERING
INDUSTRIAL
SYSTEM
ENGINEERING
NGÀNH
KĨ THUẬT
HỆ THỐNG
CƠNG NGHIỆP
DEPARTMENT


BÁO CÁO

BÀI TẬP LỚN VẬT LÍ 2

ĐỀ TÀI:
BỨC XẠ UV
VẬT LIỆU CHỐNG TIA UV
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Nhóm:

Cơ Phan Ngọc Khương Cát

Lớp: L11

Năm học: 2017 - 2018
Trang 1


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

DANH SÁCH THÀNH VIÊN
Lớp: L11
Nhóm:

STT

Họ và tên

MSSV

1

Bùi Đức Hưng

1711620

2

Phan Văn Hiền

1711332

3

Nguyễn Viết Triều Cường

1710727

4

Nguyễn Công Viết Thắng

1713233

5

Trần Văn Sơn

1712982

6

Vũ Mạnh Hùng

1711618

7

Nguyễn Thị Quỳnh Như

1712532

8

Nguyễn Đình Huy

1711507

9

Hờ Văn Nhật

1712468

10

Nguyễn Thanh Tuyền

1713825

Trang 2


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

MỤC LỤC

Trang 3


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

DANH MỤC BẢNG

Trang 4


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

DANH MỤC HÌNH

Trang 5


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

Phần mở đầu

Mặt Trời hàng ngày cung cấp cho Trái Đất một nguồn năng lượng khổng lờ.
Nhờ vào đó, vấn đề năng lượng và môi trường đã được giải quyết phần nào khi con
người dùng năng lượng thay thế sạch từ Mặt Trời thay cho ng̀n năng lượng hóa
thạch gây ơ nhiễm và hữu hạn. Mặt Trời chiếu sáng giúp cỏ cây sinh trưởng, con
người khỏe mạnh hơn. Những ánh Mặt Trời đầu tiên chiếu xuống báo hiệu một ngày
mới bắt đầu. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích khổng lờ ấy, đi theo các tia nắng ấm
áp là các tia có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và tâm lí con người, điển hình và nổi bật
nhất là tia UV hay tia tử ngoại (chiếm 9% năng lượng ánh sáng Mặt Trời). Dù đã bị
giữ lại bớt bởi tầng Ozon nhưng chúng tá không thể phớt lờ những ảnh hưởng tiêu cực
mà chúng gây ra cho con người. Thế tia UV là gì? Ai phát hiện ra? Tác hại thế nào?
Và con người đã ngăn ngừa các tác hại đó bằng cách tạo ra những vật liệu gì? Để trả
lời các câu hỏi đó và cung cấp thêm kiến thức cho bạn đọc, bài báo cáo “Bức xạ UV,
các vật liệu chống bức xạ UV” đã ra đời.

Phần nội dung
1. Bức xạ UV
1.1. Phát hiện
Tia tử ngoại có nghĩa là “phía trên màu tím” (từ
tiếng Latin ultra, “phía trên”), màu tím là màu có tần số cao
nhất trong ánh sáng nhìn thấy. Tia tử ngoại có tần số cao
hơn ánh sáng màu tím.
Bức xạ UV được tìm thấy vào năm 1801 bởi nhà vật
lý người Đức Johann Wilhelm Ritter quan sát thấy một tia
vơ hình phía trên màu tím tận cùng của dãy quang phổ làm
tối giấy tẩm bạc clorua nhanh hơn ánh sáng màu tím. Ơng
gọi đây là tia ơ xi hóa để nhấn mạnh khả năng phản ứng
hóa học để phân biệt với tia nhiệt (hồng ngoại, thứ được
phát hiện năm ngối nằm phía biên bên kia của dãy quang
phổ). Thuật ngữ đơn giản hơn “Tia hóa học” được ra đời
khơng lâu sau đó và trở nên phổ biến suốt thế kỷ 19, mặc

dù

Trang 6

Hình 1.1. Chân dung
Johann Wilhelm Ritter


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

dù có những người nghĩ rằng có loại bức xạ khác hồn tồn ánh sáng (đặc biệt là John
William Draper, người đặt tên chúng là “tia tạo ra phản ứng hóa học”). Thuật ngữ tia
hóa học và tia nhiệt đã hồn tồn bị thay thế bởi bức xạ cực tím và bức xạ hồng ngoại.
Vào năm 1878, hiệu ứng khử trùng của tia bức sóng ngắn bằng cách giếtvi khuẩn đã
được khám phá. Vào 1903 người ta biết rằng tia khử trùng hiệu quả nhất có bước sóng
vào khoảng 250nm. Vào
năm 1960, ảnh hưởng của bức xạ cực tím lên DNA
được cơng bố.
Sự khám phá ra tia cực tím có bước sóng thâp hơn 200nm gọi là “Cực tím chân
khơng” bởi vì khơng khí hấp thụ nó rất mạnh, được tạo ra bởi nhà vật lý người Đức
Victor Schumann vào năm 1893.
1.2. Khái quát
Tia cực tím hay tia tử ngoại, tia UV (từ tiếng Anh ultraviolet) là sóng điện từ có
bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X. Phổ tia cực tím có thể
chia ra thành tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 đến 200 nm) và tử ngoại xạ hay tử
ngoại chân khơng (có bước sóng từ 200 đến 10 nm).
Trong kỹ thuật quang thạch bản, hay kỹ thuật laser cực tím, thuật ngữ tia cực
tím sâu hay DUV để nói đến bước sóng dưới 300 nm.

Tên

Bước sóng

Tần số (Hz)

Tia gamma

≤ 0,01 nm

≥ 30 EHz

Tia X

0,01 nm - 10 nm

30 EHz - 30 PHz

Tia tử ngoại

10 nm - 380 nm

30 PHz - 790 THz

Ánh sáng nhìn thấy

380 nm-700 nm

790 THz - 430 THz

Trang 7


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Tia hờng ngoại

Nhóm 1

700 nm - 1 mm

430 THz - 300 GHz

Vi ba

1 mm - 1 m

300 GHz - 300 MHz

Radio

1 mm - 100000 km

300 GHz - 3 Hz

Bảng 1.2. Bảng phân chia các bức xạ sóng điện từ/ánh sáng
1.3. Phân loại
Phổ điện từ của tia cực tím có thể được chia theo một số cách. Phổ biến hơn cả
là theo tiêu chuẩn ISO-21348 như sau:

Bước sóng

Ký hiệu

Tên

Năng lượng
photon

(nanơmét)

(eV)

UV

400 – 100 nm

3,10 – 12,4 eV

Tử ngoại A

UVA

400 – 315 nm

3,10 – 3,94 eV

Tử ngoại B

UVB

315 – 280 nm

3,94 – 4,43 leV

Tử ngoại C

UVC

280 – 100 nm

3,94 – 4,43 eV

Tử ngoại gần

NUV

400 – 300 nm

3,10 – 4,13 eV

Tử ngoại trung

MUV

300 – 200 nm

3,10 – 4,13 eV

Tử ngoại xa

FUV

200 – 122 nm

6,20 – 10,16 eV

H Lyman-α 122 – 121 nm

10,16 – 10,25 eV

Tử ngoại

Lyman – apha hydro
Tử ngoại cực xa

EUV

121 – 10 nm

6,20 – 124 eV

Tử ngoại chân không

VUV

200 – 10 nm

6,20 – 124 eV

Bảng 1.3. Phân loại tử ngoại theo ISO-21348
Khi quan tâm đến ảnh hưởng của tia cực tím lên sức khỏe con người và mơi
trường, thì phổ của tia cực tím chia ra làm các phần: UVA (380-315 nm), hay gọi là
Trang 8


Báo cáo Bài tập lớnVật lí 2

Nhóm 1

sóng dài hay "ánh sáng đen"; UVB (315-280 nm) gọi là bước sóng trung bình; và
UVC (ngắn hơn 280 nm) gọi là sóng ngắn hay có tính tiệt trùng.
1.4. Nguồn tia tử ngoại
Nguồn tự nhiên
Những vật có nhiệt độ cao từ 2000°C trở lên đều phát tia tử ngoại. Nhiệt độ của
vật càng cao thì phổ tử ngoại của vật càng kéo dài về phía sóng ngắn. Hờ quang điện
có nhiệt độ trên 3000°C ; bề mặt của Mặt Trời có nhiệt độ chừng 6000K là ng̀n tử
ngoại cịn mạnh hơn.

Hình 1.4.1. Mặt Trời – nguồn cung câp tia tử ngoại lớn đến Trái Đất

Trang 9