Tia X là một loại bức xạ điện từ có bước sóng cực ngắn và năng lượng cao, được phát hiện vào cuối thế kỷ 19. Tìm hiểu tia X là gì không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các ứng dụng của nó trong y học, mà còn mở ra nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học khác. Tia X có khả năng xuyên qua nhiều vật liệu, vì vậy nó thường được sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh, như chụp X-quang, để phát hiện bệnh tật trong cơ thể con người. Cùng tìm hiểu lý thuyết và bài tập tia X trong chương trình học nhé.
Mục lục
Tìm hiểu Tia X là gì?
- Chùm tia electron có chứa một năng lượng lớn hay còn được gọi là chùm tia ca tốt có chưa một tia bức xạ gọi là Tia X.
- Mỗi chùm tia ca tốt này khi có năng lượng lớn đập vào một vật rắn sẽ ra tia X sau khi đập vào vật đó.
- Tia X được coi là một loại bức xạ điện từ có thể nhìn xuyên qua da và quan sát bên trong. Các chùm tia X ngày càng mạnh hơn với sự tiến bộ của công nghệ. Từ đó có khả năng theo dõi tế bào sinh học, tiêu diệt tế bào ung thư.
Cơ chế hoạt động phát ra tia X
Ống Rownghen được dùng để phát ra tia X thuở xưa, nhưng ngày nay người ta dùng ống Cu-lit-giơ thay thế:
Ống Rơn-gien
- Có cấu tạo để chứa khí có áp thuất thấp hình cấu phía bên trong bao gồm ba điện cực gồm:
- Ca tốt là chòm cầu để các electron tập trung lại hình cầu sau khi bật ra.
- Điện cực dương đối diện Catot ở thành bình bên kia là Anot.
- Điện cực thường được nối với Anot đối Catot, ở bề mặt đó có chứa một kim loại mà khối lượng nguyên tử lớn, nóng chảy khó xảy ra.
Cách hoạt động:
Hiệu điện thế không đổi được đặt vào giữa anot và catot trong khoảng vài chục kV, electron sẽ bứt ra và tăng tốc mạnh từ catot. Ở đối âm cực, khi đập vào thì các electron bị hãm lại rồi phát ra tia X, gọi là bức xạ hãm.
Ống Cu-lit-giơ
- Cấu tạo gồm chân không bên trong và bình hình cầu, có hai điện cực:
- Chòm cầu catot giúp tập trung về tâm hình cầu các electron.
- Nung nóng catot bằng một dây tím từ một nguồn điện riêng.
- Điện cực dương từ anot, mà trên bề mặt là kim loại nguyên tử lượng lớm, nóng chảy khó xảy ra. Anot giải nhiệt bằng cách cho dòng nước chảy nhờ ống nhỏ luồn vào bên trong.
- Cách hoạt động: Giữa hai cực ống đặt một hiệu điện thế, tại đây electron được tăng tốc mạnh đập vào anot qua lớp vỏ nguyên tử rồi ở trong lớp vỏ trong cùng sau khi tương tác với các electron sẽ phát ra tia X.
- Từ vài chục đến 120kV là hiệu điện thế hai cực của ống Cu-lit-giơ phát ra.
- Hiệu điện thế ở hai cực của ống Cu-lít-giơ từ vài chục kV đến khoảng 120 kV.
- Hiện nay có thể có nhiều loại ống khác để phát ra tia X nhưng về cơ bản cấu trúc vẫn giống ống Cu-lit-giơ ban đầu.
Bản chất, tính chất và công dụng của tia X
Bản chất
- Đây là sóng điện từ có bước sóng ngắn. Bước sóng của tia X sẽ rơi vào 10-3 A0 cho đến 1 A0 (1A0 = 10-10m), nghĩa là tương đương dãy tần số 3×1016 HZ cho đến 3×1019 Hz, có năng lượn là 120eV cho đến 120keV.
- Bản chất của tia X cũng là một loại sóng điện từ với bước sóng rơi vào khoảng 10-11m hoặc 10-8m.
Tính chất
Sau đây là các tính chất đặc trưng nhất của tia X
- Có thể đâm xuyên mạnh.
- Kính ảnh sẽ bị tác dụng lên (khi chụp X Quang sẽ bị làm đen đi).
- Một số chất có thể bị làm phát quang.
- Ion hóa không khí cũng là một trong những hậu quả của tia X.
- Các tế bào có thể bị hủy diệt và tác dụng sinh lý.
Công dụng
Tia X có một số công dụng phổ biến như sau:
- Có thể dùng để chuẩn đoán và chữa bệnh trong y học.
- TÌm ra những khuyến thể trong các vật đúc kim loại, tinh thể được sử dụng trong công nghiệp.
- Trong giao thông được sử dụng để kiểm tra hành lý của hành khách đi máy bay.
- Trong phòng thí nghiệm, được dùng dể nghiên cứu thành phần cũng như cấu trúc của vật rắn.
Ứng dụng của tia X (Tia Rơn-ghen)
Sau đây là các ứng dụng thông dụng nhất của tia Rơn-ghen, tia X trong hai lĩnh vực thông dụng nhất được áp dụng là y học và công nghệ cơ khí.
Ứng dụng trong y học
Trong y học, tia X được sử dụng trong các máy X Quang, Ct-scanner, PET-CT, máy ùng để xạ trị.
⇒ Trực tiếp có ích trong việc chuẩn đoán hay điều trị bệnh.
Ứng dụng trong công nghệ cơ khí
Trong công nghiệp cơ khí, tia X được sử đụng để kiểm tra tạp chất trong sản phẩm. Khi tia X quét qua sản phẩmcó thể phát hiện sản phẩm có đạt chuẩn chất lượng hay không, bằng một lượt đồ xám phản chiếu trên bộ cảm biến. Từ đó, giúp cho việc phân loại sản phẩm chưa đạt yêu cầu, đủ tiêu chuẩn được dễ dàng hơn.
Thang sóng điện từ
Các loại sóng như sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, tử ngoại, tia X khác nhau về bước sóng hoặc tần số sẽ tạo nên một phổ liên tục là thang sóng điện từ. Ta có bảng thang sóng điện từ như sau:
Một số bài tập trắc nghiệm về tia X (có đáp án)
Bài 1: Điện áp giữa an nốt và ka tốt trong một ống rơn-ghen là 2000V. Tính bước sóng ngắn nhất ống có thể phát ra của tia rơn-ghen?
A. 4,68.10-10m
B. 5,25.10-10m
C. 4,68.10-10m
D. 6,21.10-10m
Đáp án: D
Bài 2: Tia X phát ra bước sóng ngắn nhất là 0,05nm với ống Cu-lit-gio có điện thế hoạt động ít nhất là
A. 24,84kV B. 25kV C. 10kV D. 30kV
Đáp án: A
Bài 3: Hiệu điện thế giữa hai cực khi tần số lớn nhất từ ống Rơn-ghen từ chùm phát xạ là 4.1018Hz
A. 16,46 kV B. 16,56 kV C. 16,66 kV D. 16,76 V
Đáp án: B
Bài 4: Một chất có quang xạ phát xạ là đặc trưng cho
A. Chất ấy
B. Thành phần hóa học của nó
C. Thành phần nguyên tố của nó
D. Cấu tạo phân tử của nó
Đáp án: C
Bài 5: Tìm phát biểu đúng:
Tia hồng ngoại, tử ngoại và Rơn-ghen có điểm chung là
A. Bản chất là sóng điện từ
B. Tác dụng là ion hóa không khí
C. Tốc độ bằng nhau trong chân không
D. Gây ra hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ
Đáp án: B
Bài 6: Tia X được ứng dụng nhiều là nhờ
A. Có thể xuyên qua vải, gỗ, cơ mềm
B. Làm đen phim ảnh
C. Phát quang các chất
D. Hủy diệt tế bào
Đáp án: A
Bài 7: Các lá kim loại bị tia X xuyên qua
A. Dễ dàng với mọi tia và mọi lá
B. Bước sóng càng nhỏ thì càng dễ
C. Kim loại có nguyên tử càng lớn thì càng dễ
D. Bước sóng càng nhỏ càng khó
Đáp án: B
Bài 8: Trong chụp điện, chiếu điện người ta sử dụng tia Rơn-ghen làm gì?
A. Phát quang chất
B. Kính ảnh bị tác dụng mạnh lên
C. Đâm xuyên mạnh
D. Cả ba tính trên
Đáp án: C
Bài 9: Đặc trưng của một chất có quang phổ vạch phát xạ là
A. Chính nó
B. Thành phần hóa học của nó
C. Thành phần nguyên tố của nó
D. Cấu tạo phân tử của nó
Đáp án: C
Bài 10: Trên trái Đất, quang phổ của mặt trời mà ta thu được là
A. Liên tục.
B. Vạch phát xạ.
C. Lớp khí quyển của Mặt Trời, vạch hấp thụ
D. Lớp khí quyển của Trái Đất, vạch hấp thụ
Đáp án: C
Toàn bộ kiến thức về tia X trong chương trình Vật Lý 12 đã được ONTHIDGNL tổng hợp. Hy vọng rằng, với kiến thức này, các em có thể nắm vững hơn phần lý thuyết và thành thạo các dạng bài tập phục vụ cho học tập cũng như trong quá trình ôn thi tốt nghiệp THPT môn Vật Lý sắp tới nhé!
Theo dõi MXH của Onthidgnl để update nhiều tài liệu miễn phí nhé:
FB: https://www.facebook.com/onthidgnlcom
