Category Archives: Science of the Infrared rays

10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

Tính chất nhiệt của các chất khác nhau

Kim loại

 

Nhựa

 

Cao su

 

Thủy tinh/Gốm

 

Người khác

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)

Q: Có thể nung nóng kim loại bằng tia hồng ngoại xa không?

Trả lời: Vì kim loại có nhiều electron nên chúng thường phản xạ sóng điện từ (ánh sáng hồng ngoại xa).
Những vật liệu có độ dẫn điện tốt như vàng và nhôm có độ phản xạ cao và dường như khó làm nóng.
Ngoài ra, các vật liệu có tính dẫn nhiệt tốt sẽ tản nhiệt ngay cả khi bị nung nóng và nhiệt độ không dễ dàng tăng lên.
Có nhiều cách để tăng tỷ lệ hấp thụ bằng cách oxy hóa bề mặt hoặc sử dụng sơn chịu nhiệt.
Tia hồng ngoại gần thích hợp để nung nóng kim loại hơn tia hồng ngoại xa.
Để biết tốc độ hấp thụ hồng ngoại của kim loại, vui lòng tham khảo “Khoa học về tia hồng ngoại 6 Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa”.

Q: Tôi muốn làm ấm cơ thể từ trong cơ thể bằng tia hồng ngoại xa. Máy sưởi nào tốt nhất?

Trả lời: Phần lớn năng lượng của tia hồng ngoại xa được hấp thụ ở độ sâu khoảng 200 μm tính từ bề mặt da và chuyển thành nhiệt.
Nhiệt lượng này được truyền vào bên trong cơ thể (lõi) một cách hiệu quả thông qua máu và các phương tiện khác, làm ấm cơ thể.
Kết quả là như nhau nhưng bề mặt da của bạn có thể trở nên nóng, vì vậy hãy cẩn thận trong việc kiểm soát nhiệt độ.

Nobuo Terada “Đặc điểm thâm nhập của da người ở vùng hồng ngoại”
N.Terada và cộng sự,”Quang phổ bức xạ của cơ thể người sống”,
Tạp chí Vật lý Nhiệt Quốc tế, tập 7, tr.1101-1113, 1986.

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần

①Loại tia hồng ngoại

②Chênh lệch tần số = chênh lệch công suất sưởi

Như đã rõ trong “Định luật chuyển mạch Wien”, nhiệt độ của lò sưởi càng cao thì nó càng chuyển sang tia hồng ngoại gần.
Tia hồng ngoại gần thích hợp cho các ứng dụng sưởi ấm ở nhiệt độ cao.

③ Độ lệch tần số = Độ cộng hưởng với tần số dao động tự nhiên

Khi tần số của sóng điện từ phù hợp với dao động của các phân tử của một chất (dao động mạng), năng lượng của bức xạ điện từ bị hấp thụ (hấp thụ cộng hưởng), làm tăng dao động của các phân tử và tăng nhiệt độ.
Năng lượng cần thiết cho sự kích thích dao động và quay của một phân tử thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của phân tử.
Cường độ hấp thụ/tần số năng lượng hấp thụ này được gọi là “dải hấp thụ”.
Vì vậy, vật liệu có dải hấp thụ ở vùng hồng ngoại gần thích hợp để gia nhiệt ở hồng ngoại gần.
Tương tự, những loại có dải hấp thụ ở dải hồng ngoại xa thích hợp để sưởi ấm hồng ngoại xa.

④ Sức xuyên thấu = cơ thể con người

Tia hồng ngoại gần có thể xuyên qua bề mặt da ở độ sâu vài mm.
Các ngân hàng và các tổ chức khác gần đây đã giới thiệu một phương pháp sử dụng tính năng này để xác thực các cá nhân bằng cách kiểm tra các mẫu tĩnh mạch trên ngón tay và lòng bàn tay của họ bằng ánh sáng hồng ngoại gần.
Phần lớn năng lượng của tia hồng ngoại xa được hấp thụ bởi bề mặt cách bề mặt da khoảng 0,2 mm.

Nobuo Terada “Đặc điểm thâm nhập của da người ở vùng hồng ngoại”
N.Terada và cộng sự,”Quang phổ bức xạ của cơ thể người sống”,
Tạp chí Vật lý Nhiệt Quốc tế, tập 7, tr.1101-1113, 1986.

⑤ Sức xuyên thấu = bầu không khí

Có những dải trong khí quyển có xu hướng hấp thụ tia hồng ngoại.
Dải 4,3 micron là dải hấp thụ carbon dioxide.
Dải 6,5 micron là dải hấp thụ hơi nước.
Dải có khả năng truyền hồng ngoại tốt được gọi là “cửa sổ khí quyển” và được sử dụng để quan sát thời tiết bằng vệ tinh nhân tạo.

⑥Sự khác biệt do màu sắc

Màu sắc của một vật thể được xác định bởi bước sóng ánh sáng mà nó hấp thụ và bước sóng nào nó phản xạ.
Bước sóng của ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường (ánh sáng khả kiến) dao động trong khoảng 0,4 đến 0,7 μm.
Các vật màu trắng không hấp thụ nhiều ánh sáng khả kiến ​​và phản xạ nó, còn các vật màu đen hấp thụ ít ánh sáng khả kiến ​​và không phản xạ nó.
Trong vùng ánh sáng khả kiến, vật màu đen hấp thụ nhiều năng lượng hơn vật màu trắng và nóng lên.
Tia hồng ngoại gần có bước sóng từ 0,7 đến 3 μm và gần với ánh sáng khả kiến.
Không có mối quan hệ trực tiếp giữa màu sắc và sự hấp thụ hồng ngoại.
Tuy nhiên, vì bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​và tia hồng ngoại gần kề nhau nên rất có khả năng vật màu trắng có đặc tính phản xạ tia hồng ngoại gần, còn vật màu đen có thể có đặc tính hấp thụ tia hồng ngoại gần.
Sự gần đúng của các dải lân cận trở nên yếu hơn khi bước sóng càng đi xa hơn, do đó sự gần đúng trở nên yếu hơn theo thứ tự Hồng ngoại gần> hồng ngoại giữa > hồng ngoại xa.
Khi sấy vật liệu in, nếu in mực đen trên giấy trắng và chỉ sấy mực đen thì dùng tia hồng ngoại gần là phù hợp vì năng lượng tập trung ở mực đen.
Ngược lại, để in màu, tia hồng ngoại xa lại phù hợp vì chúng có ít sự khác biệt về độ hấp thụ giữa các màu.
Do sự đổi mới công nghệ của các nhà sản xuất sơn và phim, nhiều sản phẩm màu trắng có khả năng hấp thụ hồng ngoại cao và sản phẩm màu đen có độ phản xạ hồng ngoại cao đã được phát triển.

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

7. Phát tia hồng ngoại xa

วิธีทั่วไปในการผลิตรังสีอินฟราเรดไกลเทียมคือการให้ความร้อนกับเซรามิก
มักใช้เซรามิกชั้นดีที่มีอลูมินาและเซอร์โคเนียมเป็นหลัก
ความยาวคลื่นและการแผ่รังสีจะเปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับประเภทของเซรามิกและอุณหภูมิการให้ความร้อน
ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาของวัสดุมีดังนี้

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ

① Định luật Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck, 23 tháng 4 năm 1858 – 4 tháng 10 năm 1947 Nhà vật lý người Đức
Định luật Planck là một công thức liên quan đến độ bức xạ quang phổ của sóng điện từ phát ra (bức xạ) từ vật đen trong vật lý, hay sự phân bố bước sóng của mật độ năng lượng.  Bức xạ quang phổ của bức xạ điện từ từ vật đen ở nhiệt độ nhất định T có thể được giải thích chính xác trong toàn bộ phạm vi bước sóng. Năm 1900, nó được lãnh đạo bởi nhà vật lý người Đức Max Planck.
Khi suy nghĩ về việc rút ra định luật này, Planck giả định rằng năng lượng của các bộ dao động của trường bức xạ là bội số nguyên của một đại lượng năng lượng cơ bản nào đó (ngày nay gọi là lượng tử năng lượng) ε = hν. Giả thuyết lượng tử (lượng tử hóa) năng lượng này có ảnh hưởng lớn đến buổi bình minh của cơ học lượng tử sau này.

 

Định luật Planck cho thấy mối liên hệ giữa năng lượng bức xạ của vật đen và bước sóng của nó. Vật liệu tỏa năng lượng dưới dạng sóng điện từ theo nhiệt độ của chúng.  Năng lượng bức xạ thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, chất và trạng thái bề mặt của nó.
Độ phát xạ của vật liệu nói chung là 1 hoặc ít hơn. Do đó, đặc tính năng lượng bức xạ quang phổ của các chất có cùng nhiệt độ với vật đen sẽ được vẽ bên dưới đường cong của vật đen.

② Định luật Stefan Boltzmann


Jozsef Stephan, 24 tháng 3 năm 1835 – 7 tháng 1 năm 1893 Nhà vật lý người Áo

 

Ludwig Eduard Boltzmann, 20 tháng 2 năm 1844 – 5 tháng 9 năm 1906 Nhà vật lý người Áo

Lượng năng lượng tỏa ra bởi một chất tăng lên khi nhiệt độ của chất đó tăng lên. Lượng năng lượng (E) bức xạ từ vật đen ở nhiệt độ tuyệt đối T (đơn vị: Kelvin K) thu được bằng cách tích phân định luật Planck trên tất cả các bước sóng và được cho dưới dạng tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của nhiệt độ tuyệt đối. Bạn có thể Đây được gọi là định luật Stefan Boltzmann.
Nó được phát hiện bằng thực nghiệm bởi Joseph Stefan vào năm 1879 và được chứng minh về mặt lý thuyết bởi học trò của ông là Ludwig Boltzmann vào năm 1884. Nó được gọi là định luật Stefan Boltzmann, được đặt theo tên của họ.

③ Định luật dịch chuyển Wien


Wilhelm Karl Werner Otto Fritz Franz Wien, 13 tháng 1 năm 1864 – 30 tháng 8 năm 1928 nhà vật lý người Đức

 

Định luật dịch chuyển Wien được Wien phát hiện vào năm 1896.
Bước sóng cực đại (điểm có năng lượng cao nhất) của sóng điện từ phát ra từ một chất sẽ chuyển sang bước sóng ngắn hơn khi nhiệt độ của bộ tản nhiệt tăng lên.
Định luật dịch chuyển Wien
λ=2897/T [μm]
Đây được gọi là định luật dịch chuyển của Wien.
Ví dụ, bước sóng cực đại (λ) của sóng điện từ phát ra từ con người có nhiệt độ cơ thể 36oC (nhiệt độ tuyệt đối T = 36 + 273 = 309K) là 2897 309 = 9,4μm. Nói cách khác, con người phát ra tia hồng ngoại xa với cực đại khoảng 9,4 μm.
Diện tích tích hợp (năng lượng) ở phía bước sóng ngắn của bước sóng cực đại được biểu thị bằng định luật dịch chuyển Wien là 25% tổng năng lượng và ở phía bước sóng dài là 75%. Nói cách khác, phía bước sóng dài (phía vùng hồng ngoại xa) tỏa ra năng lượng gấp ba lần.
Vậy bước sóng (λ) chia năng lượng bức xạ của vật đen ở nhiệt độ tuyệt đối T (K) thành hai phần là bao nhiêu?Có thể tìm được bằng công thức: λ = 4,108/T [μm].
Ví dụ: ở bước sóng biên 3 μm giữa vùng hồng ngoại gần và vùng hồng ngoại xa, nhiệt độ vật đen T mà tại đó năng lượng bức xạ được chia thành 50% là T = 4,108/3 = 1,369 (K) (= 1.369-273) = 1.096°C.Masu.
Có thể thấy tia hồng ngoại xa chiếm trọng lượng lớn cho đến nhiệt độ khá cao. Ngoài ra, bước sóng cực đại tại thời điểm này là 2,897/1,369 = 2,1 μm, vốn nằm trong vùng cận hồng ngoại.
Wien nhận giải Nobel Vật lý năm 1911 vì “những khám phá liên quan đến định luật bức xạ nhiệt”.

④ Định luật Kirchhoff (năng lượng bức xạ)

Gustav Robert Kirchhoff, 12 tháng 3 năm 1824 – 17 tháng 10 năm 1887 Nhà vật lý người Phổ (nay là tỉnh Kaliningrad, Nga)
Tỷ lệ năng lượng bức xạ phát ra từ một chất ở trạng thái cân bằng bức xạ với công suất hấp thụ là không đổi bất kể chất đó là gì và giá trị của nó bằng năng lượng bức xạ của vật đen hoàn hảo.
Kirchhoff phát hiện ra vào năm 1860 rằng độ hấp thụ và độ phát xạ của các vật liệu mờ đục thông thường là như nhau.
Kể từ khi Kirchhoff phát hiện ra các định luật về mạch điện, định luật năng lượng bức xạ và định luật phản ứng nhiệt, chúng thường được mô tả là Định luật Kirchhoff (Năng lượng bức xạ).

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

4. Sưởi ấm là gì?

Năng lượng nhiệt chuyển từ nhiệt độ cao hơn đến nhiệt độ thấp hơn.
Có ba nguyên tắc về cách nhiệt truyền đi: dẫn truyền, đối lưu và bức xạ.
Trong các tình huống thực tế, quá trình truyền nhiệt diễn ra bằng cách sử dụng sự kết hợp của ba nguyên tắc này.

[Dẫn nhiệt]

Khi bạn làm nóng đầu một thanh kim loại, nhiệt lượng sẽ truyền dần sang đầu kia.
Sự truyền nhiệt qua vật liệu này được gọi là dẫn nhiệt.
Độ dẫn nhiệt thay đổi tùy theo chất. Kim loại là chất dẫn nhiệt tốt.
Chất khí nói chung là chất dẫn nhiệt kém.
Do đó, vật liệu xốp có độ dẫn nhiệt thấp hơn vật liệu dày đặc và vật liệu này được sử dụng làm chất cách nhiệt.
Dẫn nhiệt là hiện tượng tạo ra dòng nhiệt (lượng năng lượng đi qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian) tỷ lệ với gradient nhiệt độ bên trong một chất mà không có sự chuyển động của chất đó và được biểu thị bằng công thức sau là định luật Fourier.

q = Thông lượng nhiệt W/m2
k = Độ dẫn nhiệt W/mK
T = Nhiệt độ K
X= Vị trí m
q=-k x dT/dX

[Đối lưu nhiệt]

Khi nước hoặc không khí (lỏng hoặc khí) được làm nóng từ phía dưới, phần nóng lên sẽ nở ra, trở nên loãng hơn và dâng lên, trong khi phần trên lạnh hơn đi xuống. Hành động này được lặp lại và nhiệt độ của toàn bộ tăng lên.
Đối lưu là phương pháp truyền nhiệt bằng sự chuyển động của chất lỏng và chất khí.
Đối lưu nhiệt mô tả sự truyền nhiệt tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ và mô tả dòng nhiệt với các hiện tượng vật lý khác như dòng vật chất, ngưng tụ, bay hơi và thay đổi nồng độ.
dq = lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian (W/m2)
h = hệ số truyền nhiệt
Tf = nhiệt độ chất lỏng
Ts= là nhiệt độ của bề mặt rắn
dq=h(Tf − Ts)

[Bức xạ nhiệt]

Bức xạ nhiệt là phương pháp truyền nhiệt không cần môi trường trung gian như nhiệt mặt trời (sóng điện từ) truyền trực tiếp xuống mặt đất và làm trái đất nóng lên.
Lúc này, nhiệt được vật liệu hấp thụ trực tiếp dưới dạng sóng điện từ, làm tăng nhiệt độ của vật liệu.
Sự truyền nhiệt của tia hồng ngoại xa (kích hoạt sự dao động lẫn nhau của các nguyên tử tạo thành vật chất) chính xác là bức xạ nhiệt.
Nếu có chất khí trong môi trường trung gian như nitơ (N2) hoặc oxy (O2) thì tia hồng ngoại xa sẽ không bị hấp thụ, nhưng nếu đó là chất khí có tính phân cực như carbon dioxide (CO2) hoặc hơi nước (H2O). ), Nó được hấp thụ bởi khí.
Bức xạ nhiệt là năng lượng phát ra từ các bề mặt rắn dưới dạng sóng điện từ theo định luật Planck và sự trao đổi năng lượng đó tuân theo định luật Kirchhoff.
Định luật chính liên quan đến nhiệt độ là định luật Stefan Boltzmann, phát biểu rằng năng lượng bức xạ của vật đen tỷ lệ với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ của vật.

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

3. Loại tia hồng ngoại

[Loại tia hồng ngoại]

Tia hồng ngoại là sóng điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng đỏ và ngắn hơn sóng vô tuyến có bước sóng milimet, có bước sóng khoảng 0,7μm – 1000μm.
Tia hồng ngoại được chia thành ba loại tùy theo bước sóng: hồng ngoại gần, Hồng ngoại giữa và hồng ngoại xa.
Hoặc, nó được chia thành hai phần, cận hồng ngoại gần và hồng ngoại xa, ở mức 3 μm.
Mỗi phân loại bước sóng hơi khác nhau tùy thuộc vào các hiệp hội và hiệp hội học thuật.

[Hồng ngoại gần]

Hồng ngoại gần là sóng điện từ có bước sóng khoảng 0,7 – 2,5 μm, gần với phổ nhìn thấy được.
Vì nó có các đặc tính tương tự như ánh sáng khả kiến ​​nên nó được sử dụng làm “ánh sáng vô hình” trong camera hồng ngoại, liên lạc hồng ngoại và điều khiển từ xa cho các thiết bị gia dụng.

[Hồng ngoại giữa]

Hồng ngoại giữa là sóng điện từ có bước sóng khoảng 2,5 – 4 μm (2,5-10 μm trong lĩnh vực thiên văn) và đôi khi được phân loại là một phần của hồng ngoại gần

[Hồng ngoại xa]

Hồng ngoại xa là sóng điện từ có bước sóng khoảng 4 – 1000 μm (3 – 1000 μm theo Hiệp hội Hồng ngoại Xa) và có các tính chất tương tự như sóng vô tuyến.
Tia hồng ngoại luôn được phát ra từ các vật thể, hiện tượng này gọi là bức xạ vật đen, nhiệt độ của vật thể càng cao thì tia hồng ngoại phát ra càng mạnh và bước sóng cực đại của bức xạ tỷ lệ nghịch với nhiệt độ.
Bước sóng cực đại của tia hồng ngoại phát ra từ một vật thể ở nhiệt độ phòng 20oC là khoảng 10μm.

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

2. Tia hồng ngoại là gì?

Ánh sáng không nhìn thấy được bằng mắt thường nhưng có khả năng làm nóng mọi vật được gọi là “hồng ngoại” vì nó tồn tại “bên ngoài màu đỏ.”
Tia hồng ngoại là “sóng điện từ” như “tia X”, “Tia tử ngoại”, “Phổ nhìn thấy được”, “Vi ba” và “sóng vô tuyến”.

Sóng điện từ là sóng được hình thành do sự thay đổi của điện trường và từ trường trong không gian.
Điện trường và từ trường luân phiên sinh ra lẫn nhau thông qua cảm ứng điện từ, tạo ra trạng thái trong đó không gian tự dao động, sự dao động tuần hoàn này của điện từ trường lan truyền trong không gian xung quanh dưới dạng sóng ngang, tạo ra năng lượng, là một loại hiện tượng bức xạ.
Vì vậy, nó còn được gọi là bức xạ điện từ.
Bởi vì bản thân không gian dao động với năng lượng, người ta cho rằng sóng có thể lan truyền ngay cả trong chân không, nơi không có vật chất (môi trường) để truyền sóng.
Các hướng rung động được tạo ra bởi điện trường và từ trường của sóng điện từ vuông góc với nhau và hướng truyền của sóng điện từ cũng vuông góc với hướng này.
Về cơ bản, nó truyền thẳng trong không gian và các hiện tượng như hấp thụ, khúc xạ, tán xạ, nhiễu xạ, giao thoa và phản xạ xảy ra trong không gian nơi vật chất tồn tại.
Người ta cũng quan sát thấy hướng di chuyển bị bẻ cong do sự biến dạng không gian như trường hấp dẫn.

Tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không có giá trị không đổi là 299.792.458 m/s (xấp xỉ 300.000 km/s) bất kể hướng và tốc độ của người quan sát, đã được xác nhận bằng nhiều thí nghiệm khác nhau nên gọi là tốc độ ánh sáng. trong chân không và là một trong những hằng số vật lý quan trọng nhất.
Dựa trên nguyên lý không đổi của tốc độ ánh sáng, Einstein đã xây dựng nên thuyết tương đối đặc biệt, lý thuyết này đã thay đổi hoàn toàn khái niệm về thời gian và không gian.
Tốc độ của sóng điện từ truyền qua một chất (môi trường) là tốc độ ánh sáng trong chân không chia cho chiết suất của chất đó, bằng khoảng 41% tốc độ ánh sáng.
Khúc xạ xảy ra theo nguyên lý Huygens vì tốc độ truyền thay đổi khi sóng điện từ truyền qua ranh giới các vật liệu có chiết suất khác nhau. Ống kính sử dụng điều này.
Lưu ý rằng chiết suất của một chất thường thay đổi theo bước sóng của sóng điện từ và hiện tượng này gọi là sự tán sắc.
Sở dĩ cầu vồng có bảy màu là vì khi ánh sáng mặt trời xuyên qua những giọt nước nhỏ như sương mù, ánh sáng tím có bước sóng ngắn bị khúc xạ nhiều hơn ánh sáng đỏ có bước sóng dài do bị tán sắc.
Tính chất của sóng điện từ được xác định bởi bước sóng, biên độ (cường độ của trường điện từ bằng bình phương biên độ), hướng truyền, mặt phẳng phân cực (phân cực) và pha.
Theo thứ tự bước sóng giảm dần, chúng được phân loại thành tia gamma, tia X, tia tử ngoại, phổ nhìn thấy được, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến.
Ánh sáng khả kiến ​​(0,4μm – 0,7μm) là một phạm vi sóng điện từ cực kỳ hẹp.
Quá trình khám phá khác nhau tùy thuộc vào “bước sóng” và sự hiểu biết có hệ thống mà chúng ta có ngày nay dựa trên
Max Karl Ernst Ludwig Planck (nhà vật lý người Đức 23 tháng 4 năm 1858 – 4 tháng 10 năm 1947) đã sáng tạo ra thuyết lượng tử.

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

 

1. Khám phá tia hồng ngoại

[Mục lục khoa học về tia hồng ngoại ]

1. Khám phá tia hồng ngoại
2. Tia hồng ngoại là gì?
3. Loại tia hồng ngoại
4. Sưởi ấm là gì?
5. Bốn định luật cơ bản của bức xạ
6. Tốc độ hấp thụ tia hồng ngoại xa
7. Phát tia hồng ngoại xa
8. So sánh tia hồng ngoại xa và tia hồng ngoại gần
9. Những lưu ý khi sử dụng tia hồng ngoại xa (Q&A)
10. Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của vật liệu chính

Khoa học về tia hồng ngoại1 Khám phá tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại được phát hiện bởi một thiên tài đa tài.

Ngài Frederick William Herschel

Ngài Frederick William Herschel (15 tháng 11 năm 1738 – 25 tháng 8 năm 1822) là một nhà thiên văn học người Anh đến từ Hanover, Đức, người, nhạc sĩ, nhà chế tạo kính thiên văn. Ông có nhiều thành tựu trong thiên văn học, bao gồm việc phát hiện ra Sao Thiên Vương, khám phá các mặt trăng của Sao Thổ và nghiên cứu về chuyển động riêng của các ngôi sao.
Friedrich Wilhelm Herschel sinh ra ở Hanover, là con thứ tư trong một gia đình có 10 anh chị em trong một gia đình Do Thái.
Năm 14 tuổi, anh gia nhập đội Vệ binh Hanoverian, nơi cha anh, Isaac và anh cả Jacob, từng là người chơi oboe.
Lúc đó nước Anh và Tuyển hầu tước Hanover đang là liên minh dưới thời vua George II nên dàn nhạc được lệnh chuyển về Anh.
Anh ấy học tiếng Anh trong một thời gian ngắn và ở tuổi 17, anh ấy chuyển đến Anh và lấy tên là Frederick William Herschel.
Ở Anh, Herschel có một sự nghiệp thành công với tư cách là giáo viên dạy nhạc và chỉ huy ban nhạc.
Herschel chơi violin, oboe và sau đó là đàn organ.
Khi làm việc với âm nhạc, Herschel ngày càng quan tâm đến toán học và thậm chí còn nghiên cứu cả thiên văn học.
Vào khoảng 34 tuổi, ông bắt đầu tham gia nghiêm túc vào lĩnh vực thiên văn học, bắt đầu chế tạo kính thiên văn của riêng mình và làm quen với nhà thiên văn học Neville Maskeline.
Herschel quan sát mặt trăng, đo chiều cao của các ngọn núi trên mặt trăng và biên soạn danh mục các sao đôi.
Bước ngoặt trong cuộc đời Herschel đến vào ngày 13 tháng 3 năm 1781, khi ông 42 tuổi.
Vào ngày này, tôi phát hiện ra sao Thiên Vương tại nhà tôi ở số 19 phố New King, Bath.
Khám phá này đã khiến ông trở thành người nổi tiếng và ông đã cống hiến hết mình cho việc nghiên cứu thiên văn học.
Herschel đã chế tạo hơn 400 kính thiên văn trong suốt cuộc đời của mình. Kính thiên văn lớn nhất và nổi tiếng nhất trong số này là kính thiên văn phản xạ có tiêu cự 40 feet (12 m) và khẩu độ 49 1/2 inch (126 cm).
Herschel phát hiện ra rằng bằng cách che khuất một phần khẩu độ của kính thiên văn, có thể thu được độ phân giải góc rất cao.
Nguyên lý này tạo thành nền tảng của giao thoa kế trong thiên văn học ngày nay.
Vào ngày 11 tháng 2 năm 1800, Herschel 62 tuổi đang thử nghiệm một bộ lọc để quan sát các vết đen mặt trời.
Tôi nhận thấy rằng việc sử dụng bộ lọc màu đỏ tạo ra rất nhiều nhiệt.
Herschel phát hiện ra sự phát xạ hồng ngoại của ánh sáng mặt trời bằng cách đặt một nhiệt kế bên cạnh ánh sáng đỏ trong quang phổ khả kiến ​​qua lăng kính.
Nhiệt kế này ban đầu được thiết kế để đo và kiểm soát nhiệt độ không khí trong phòng thí nghiệm.
Herschel bị sốc khi thấy nó có nhiệt độ cao hơn quang phổ nhìn thấy được.
Các thí nghiệm tiếp theo Herschel kết luận rằng phải có những dạng ánh sáng vô hình ngoài quang phổ nhìn thấy được.

 


Hershel trong những năm cuối đời

 

Sơ đồ thí nghiệm của Herschel

Nhà vật lý người Đức Johann Wilhelm Ritter (1776-1810), lấy cảm hứng từ các thí nghiệm của Herschel, đã phát hiện ra tia cực tím vào năm 1801 bằng cách sử dụng bạc clorua, phản ứng với ánh sáng.