Tia hồng ngoại, tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được bằng mắt thường, bản chất của tia tử ngoại và tia hồng ngoại là sóng điện từ.
Trong thang sóng điện từ sắp xếp theo chiều tăng của bước sóng ánh sáng, vùng ánh sáng nhìn thấy bằng mắt thường nằm trong khoảng màu biến thiên liên tục từ tím đến đỏ (0,38µm đến 0,76µm)

Vậy ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy bên dưới bước sóng của ánh sáng tím, và nhiều hơn ánh sáng đỏ là gì?

1/ Tia tử ngoại là gì?
Không thể trực tiếp quan sát bằng mắt thường được tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu các nhà vật lí học, khoa học đã tình cờ hoặc nghiên cứu có chủ đích tìm ra được tính chất đặc trưng để nhận biết sự tồn tại của tia tử ngoại và tạo ra các dụng cụ gián tiếp để quan sát các tia tử ngoại.

a/ Tính chất riêng của tia tử ngoại

• Tác dụng mạnh lên phim ảnh.
• Kích thích sự phát quang của nhiều chất.
• Kích thích nhiều phản ứng hóa học.
• Làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác
• Có tác dụng sinh lý: hủy diệt tế vào, diệt khuẩn, diệt nấm mốc ...
• Bị nước, thủy tinh ... hấp thụ rất mạnh nhưng lại truyền qua được thạch anh.

Các nhà vật lí học đã xác định, bước sóng của tia tử ngoại nằm dưới bước sóng của các tia tím nên tia tử ngoại được gọi là ULTRAVIOLET (tia cực tím tia UV). Tia cực tím chia thành các loại UVA, UVB, UVC, bước sóng càng thấp thì khả năng gây ra ung thư càng cao.

b/ Nguồn phát tia tử ngoại: Là những vật có nhiệt độ cao khoảng 2000^oC trở lên đều phát tia tử ngoại.

Đó là lý do tại sao bạn nhận được khuyến cáo không nên ra ngoài lúc trời nắng gắt, vì khi đó tia tử ngoại trong ánh sáng mặt trời có cường độ mạnh nhất, nó có khả năng gây ra ung thư da khi tiếp xúc trực tiếp trong khoảng thời gian dài. Nếu bạn phải ra ngoài trong lúc nắng gắt tốt nhất hãy sử dụng áo chống nắng không nên quá tin vào các sản phẫm mỹ phẩm kem chống nắng.
c/ Ứng dụng của tia tử ngoại

• Trong y học tia tử ngoại dùng để khử trùng các dụng cụ phẫu thuật. Với một cường độ vừa phải tia tử ngoại có tác dụng giúp tạo ra vitamin D giúp chắc xương nên tia tử ngoại được sử dụng để chữa bệnh như còi xương (đó là lý do trẻ em được khuyến cáo nên "tắm nắng" thường xuyên và tất nhiên là nắng nhẹ nhàng rồi không phải nắng gắt).
• Trong công nghiệp thực phẩm tia tử ngoại được sử dụng để tiệt trùng cho thực phẩm
• Trong công nghiệp cơ khí người ta sử dụng tia tử ngoại để phát hiện các vết nứt trên các bề mặt bằng kim loại.
• Trong khoa học hình sự, tia tử ngoại được sử dụng để phát hiện những dấu vết do hung thủ để lại hiện trường mà mắt thường không thể thấy được (vết máu, hóa chất ...)
• Trong lĩnh vực bảo mật, chống hàng giả, hàng nhái đặc biệt là lĩnh vực in tiền, tia tử ngoại làm nổi bất các chi tiết in chìm bằng các loại mực đặc biệt thông qua tính chất làm phát quang một số chất.

Hình minh họa hộ chiếu Canada nổi bật các họa tiết đặc biệt dưới ánh sáng của tia tử ngoại.

Hình Mặt Trời nhìn dưới bước sóng tia tử ngoại 17,1 nm bằng kính viễn vọng tử ngoại của tàu vũ trụ SOHO

2/ Tia hồng ngoại:
Nằm trong thang sóng điện từ có bước sóng lớn hơn bước sóng của tia đỏ, nhưng nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến là bước sóng của tia hồng ngoại.

a/ Nguồn phát tia hồng ngoại: Tất cả các vật có nhiệt độ lớn hơn không độ Kelvin đều phát tia hồng ngoại.
b/ Tính chất và ứng dụng của tia hồng ngoại

• Tác dụng nhiệt: những vật hấp thụ tia hồng ngoại sẽ bị nóng lên=> ứng dụng làm bếp hồng ngoại, làm các thiết bị sấy khô ...
• Gây ra một số phản ứng hóa học lên phim ảnh => chế tạo máy chụp ảnh hồng ngoại để nhận biết các vật trong đêm tối hoặc nhìn xuyên tường.
• Tia hồng ngoại có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần => chế tạo điều khiển từ xa.
• Tia hồng ngoại được ứng dụng nhiều nhất trong lĩnh vực quân sự: ống nhòm hồng ngoại để nhìn vào ban đêm, camera hồng ngoại, tên lửa tầm nhiệt tìm mục tiêu dựa vào tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra.

Do môi trường xung quanh có nhiệt độ lớn hơn 0K nên để quan sát được một vật phát tia hồng ngoại trong môi trường đó thì vật quan sát phải có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh. Một số loài động vật như rắn có đôi mắt nhìn dưới vật dưới dạng tia hồng ngoại do vật đó phát ra nên chúng có thể hoạt động tốt trong đêm tối.
Hình ảnh nhìn qua camera hồng ngoại dùng để phát hiện đối tượng trong đêm tối

Ứng dụng ống nhòm hồng ngoại trong lĩnh vực quân sự.

Hình ảnh hồng ngoại chụp từ vệ tinh của siêu bão Haiyan khi chuẩn bị đổ bộ vào Philippines. Đây được coi là cơn bão mạnh nhất thế giới trong năm 2015.

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

• Bản chất: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng chỉ khác với ánh sáng thông thường ở chỗ không thể quan sát trực tiếp bằng mắt thường.
• Tính chất: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại cũng tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ và cũng gây ra được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 12 chương sóng ánh sáng

nguồn: vật lí phổ thông ôn thi quốc gia