Phổ hồng ngoại thường kèm theo với các kênh khả kiến, tuy nhiên có một vùng hồng ngoại không thuộc dạng này. Đó là hồng ngoại gì?

Để xác định loại sóng điện từ, ta cần tính bước sóng \(\lambda\) của photon, sau đó so sánh với thang sóng điện từ. Bước 1: Tính tần số \(f\) của photon: Ta có công thức năng lượng của photon: \(E = hf\), trong đó: * \(E\) là năng lượng của photon (J) * \(h = 6,626 × 10^{-34} Js\) là hằng số Planck * \(f\) là tần số của photon (Hz) Từ đó suy ra: \(f = \frac{E}{h} = \frac{3,61 × 10^{-22}}{6,626 × 10^{-34}} ≈ 5,45 × 10^{11} Hz\) Bước 2: Tính bước sóng \(\lambda\) của photon: Ta có công thức liên hệ giữa tốc độ ánh sáng \(c\), tần số \(f\) và bước sóng \(\lambda\): \(c = \lambda f\), trong đó: * \(c = 3 × 10^8 m/s\) là tốc độ ánh sáng trong chân không * \(\lambda\) là bước sóng (m) Từ đó suy ra: \(\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 × 10^8}{5,45 × 10^{11}} ≈ 5,5 × 10^{-4} m = 550 μm\) Bước 3: Xác định loại sóng điện từ: Bước sóng \(\lambda ≈ 550 μm\) nằm trong vùng hồng ngoại của thang sóng điện từ. Vậy đáp án đúng là B.

Thứ tự các tầng khí quyển từ thấp đến cao là: Tầng đối lưu (Troposphere) → Tầng bình lưu (Stratosphere) → Tầng giữa (Mesosphere) → Tầng nhiệt (Thermosphere) → Tầng ngoài (Exosphere). Như vậy, thứ tự từ cao xuống thấp là: Tầng ngoài (Exosphere) → Tầng giữa (Mesosphere) → Tầng đối lưu (Troposphere).

Sóng điện từ từ Mặt Trời khi đi qua khí quyển Trái Đất có thể tương tác với các thành phần của khí quyển theo nhiều cách khác nhau. Có ba loại tương tác chính sau:

1. Hấp thụ: Một số bước sóng của sóng điện từ bị hấp thụ bởi các phân tử khí trong khí quyển. Ví dụ, tầng ozone hấp thụ phần lớn tia cực tím (UV) từ Mặt Trời. Hơi nước và carbon dioxide hấp thụ tia hồng ngoại.
2. Tán xạ: Sóng điện từ có thể bị tán xạ bởi các phân tử khí, các hạt bụi và các giọt nước trong khí quyển. Tán xạ làm thay đổi hướng đi của sóng. Có hai loại tán xạ chính là tán xạ Rayleigh (xảy ra với các bước sóng ngắn hơn nhiều so với kích thước của hạt tán xạ, như ánh sáng xanh bị tán xạ nhiều hơn, giải thích tại sao bầu trời có màu xanh) và tán xạ Mie (xảy ra với các hạt có kích thước tương đương hoặc lớn hơn bước sóng).
3. Khúc xạ: Khi sóng điện từ đi vào một môi trường mới (ví dụ, từ không gian vào khí quyển) với mật độ khác, vận tốc của sóng thay đổi và gây ra hiện tượng khúc xạ. Điều này làm cho ánh sáng bị bẻ cong khi đi qua khí quyển.

Vậy nên, có 3 loại tương tác chính.

Khí quyển tương tác với sóng điện từ thông qua ba hiện tượng chính:

• Tán xạ: Sóng điện từ bị lệch hướng khi gặp các hạt trong khí quyển (như bụi, hơi nước).
• Hấp thụ: Một số bước sóng điện từ bị hấp thụ bởi các phân tử khí trong khí quyển (ví dụ: ozone hấp thụ tia cực tím).
• Khúc xạ: Sóng điện từ bị thay đổi hướng truyền khi đi qua các lớp không khí có mật độ khác nhau.

Do đó, đáp án B là chính xác nhất.

Hiện tượng tán xạ xảy ra khi sóng điện từ (trong trường hợp này là ánh sáng từ Mặt Trời) tương tác với các hạt trong khí quyển. Sự tương tác này làm cho ánh sáng bị phân tán theo nhiều hướng khác nhau. Nhờ có hiện tượng tán xạ, chúng ta mới có thể nhìn thấy các hạt khí trong khí quyển, vì ánh sáng bị tán xạ từ các hạt này đến mắt chúng ta. Ánh sáng xanh lam bị tán xạ nhiều hơn các màu khác, đó là lý do bầu trời có màu xanh.

• Hấp thụ là quá trình năng lượng của sóng điện từ bị chuyển hóa thành năng lượng khác (ví dụ: nhiệt) khi đi qua vật chất.
• Khúc xạ là hiện tượng sóng điện từ bị đổi hướng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác có chiết suất khác nhau.
• Phát xạ là quá trình vật chất tự phát ra sóng điện từ.