Tia hồng ngoại & ứng dụng

Tia hồng ngoại & ứng dụng
Infrared
Hoàng Văn Chuân
MSSV: 05120921
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 2
Nội dung trình bày

I. GIỚI THIỆU

II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA TIA HỒ
NG NGOẠI
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 3
I. GIỚI THIỆU
Các nhà triết học Hy lạp cổ
đại xem ánh sáng như các
tia truyền thẳng!
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 4
Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ
Vào thế kỷ thứ 17,
nhiều nhà khoa học
Châu Âu tin vào giả
thuyết: ánh sáng là một
dòng các hạt rất nhỏ.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 5
Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ
Một số nhà khoa học khác lại tin rằng:
ánh sáng là sóng, và nó được truyền
đi trong môi trường chứa đầy ête.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 6

Ánh sáng dưới góc nhìn của lý thuyết sóng
điện-từ

Năm 1862, Maxwell phát
hiện rằng: vận tốc ánh sáng
truyền đi trong không gian
gần bằng vận tốc của sóng
điện từ.

Maxwell kết luận:
Ánh sáng có bản chất là
sóng điện từ
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 7
Ánh sáng là sóng điện từ
“This velocity is so nearly that of light that it seems we have strong reason to
conclude that light itself (including radiant heat and other radiations) is an
electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the
electromagnetic field according to electromagnetic laws”
Maxwell (1864)
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 8
Phổ sóng điện từ
(electromagnetic spectrum)
Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy chỉ chiếm một vùng rất nhỏ trong
phổ sóng điện từ, bên ngoài vùng nhìn thấy còn có nhiều tia khác.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 9
Phổ sóng điện từ
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 10
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại

Năm 1800, William

Herschel đã phát hiện
sự hiện diện của một
loại tia nằm ngoài
vùng màu đỏ của ánh
sáng khả kiến, mắt
người không nhìn thấy
nhưng chúng có hiện
diện.

Ngày nay, tia này
được gọi là tia hồng
ngoại.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 11
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại
Thí nghiệm phát hiện được thực hiện tương tự như sau:

Cho ánh sáng mặt trời đi qua một lăng kính. Phía sau
lăng kính đặt các nhiệt kế đã bôi đen để hấp thụ tốt ánh
sáng mặt trời.
76
o
F
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 12
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại

Điều chỉnh nhiệt kế để vùng
quang phổ chiếu lên bầu của
mỗi nhiệt kế.

Tại vùng tím-xanh: 1 nhiệt kế


Vùng vàng: 1 nhiệt kế

Ngoài vùng đỏ: 1 nhiệt kế.

Sau thời gian từ 1 đến 3 phút
ta sẽ nhận được kết quả như
hình dưới
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 13
Lịch sử phát hiện ra tia hồng ngoại

Kết quả là:
Khi để trong bóng râm,
nhiệt độ của cả 3 nhiệt kế
là 76
o
F.
Sau 3 phút:
Nhiệt kế trái: 80
o
F
Nhiệt kế giữa:83
o
F
Nhiệt kế phải: 86
o
F

Kết luận:
Phải có một loại ánh sáng tồn

tại ngoài vùng đỏ mà chúng
ta không thấy chúng
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 14
Đặc tính của tia hồng ngoại

Ánh sáng Mặt trời tới Trái đất dưới 3 dạng: tia hồng ngoại
(nhiệt), ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại.

Tia hồng ngoại là sóng điện từ có bước sóng từ:
0,76.10
-6
m ÷ 10
-3
m (0,76µm ÷ 1mm)
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 15
Đặc tính của tia hồng ngoại (1)

Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác
dụng nhiệt (tia nhiệt).

Mọi vật thể có nhiệt độ cao hơn 0 K đều bức
xạ tia hồng ngoại: cơ thể người, bóng đèn dây
tóc nóng sáng, Mặt trời, vật có nhiệt độ,…

Độ dài sóng (tần số) bức xạ phụ thuộc vào
nhiệt độ của vật.

Để phát hiện ra tia hồng ngoại người ta dùng
các loại phim hồng ngoại, camera hồng ngoại.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 16

Đặc tính của tia hồng ngoại (2)

Phần lớn vật liệu ngăn cản tia sáng thường thì
cũng ngăn được tia hồng ngoại: gỗ, giấy, kim
loại,…

Nhưng cũng có một số vật liệu ngăn được tia
sáng thường nhưng không ngăn được tia hồng
ngoại và ngược lại như: thủy tinh, GaAs,…

Ánh sáng thường không thể xuyên qua các lớp
sương mù, khói, mây dày đặc nhưng tia hồng
ngoại có thể.

Tia hồng ngoại đóng vai trò lớn trong hiệu ứng
nhà kính.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 17
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”
Chúng ta hãy cùng nhìn thế giới thường
ngày qua cái nhìn hồng ngoại!
Hãy chú ý sự khác biệt về màu sắc!
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 18
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”
Cốc nào chứa nước nóng, cốc nào chứa nước lạnh?
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 19
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”
Hình chụp hồng ngoại của một chú
chó. Hãy chú ý những nơi có màu
sáng
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 20

“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”
Hình chụp hồng ngoại một
con mèo, một con gà và một
con heo. Hãy chú ý những
nơi có màu sáng
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 21
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”

Hình chụp hồng ngoại một con cá sấu và một người
đang giữ nó. Bạn có nhận xét gì về sự khác biệt giữa
hình chụp con cá sấu và người đang giữ nó?

Câu trả lời: động vật máu lạnh và động vật máu nóng!
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 22
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”

Hình chụp
hồng ngoại
một con tắc
kè!

Sự khác biệt
giữa động vật
máu lạnh và
động vật máu
nóng thể hiện
rõ nét thông
qua hai hình
bên dưới!
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 23

“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”

Hình chụp hồng ngoại một người đàn ông với một cánh tay
giấu trong một túi nylon đen.

Hãy chú ý đến cánh tay và đôi mắt kính trong ảnh hồng
ngoại.
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 24
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”

“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”!
06/16/15 HOÀNG VĂN CHUÂN 25
“Nhìn thấy” thông qua cái “không nhìn thấy”

Các màu sắc khác nhau thì hấp thụ lượng nhiệt khác
nhau.

Hãy chú ý đến màu đen và màu trắng!