Vì sao khí nhà kính chặn tia hồng ngoại

Dò phổ hồng ngoại và xác định các dải hấp thụ khiến $\ce{CO2}$, $\ce{H2O}$, $\ce{CH4}$ và $\ce{O3}$ giữ nhiệt của Trái Đất.

Mục tiêu

Gắn mỗi dải hấp thụ IR với một dao động phân tử, và giải thích cửa sổ khí quyển.

Dụng cụ và hoá chất

Biểu đồ truyền qua IR mô phỏng từ 200 đến 4000 cm$^{-1}$ với bộ chọn khí.

Giải thích

Phân tử chỉ hấp thụ IR khi dao động làm đổi momen lưỡng cực. $\ce{N2}$ và $\ce{O2}$ đối xứng không hấp thụ, nên không khí phần lớn trong suốt; $\ce{H2O}$ gấp khúc, $\ce{CO2}$ thẳng, $\ce{CH4}$ tứ diện và $\ce{O3}$ gấp khúc đều có dao động hoạt động IR. Dải 15 µm của $\ce{CO2}$ trùng đỉnh bức xạ đi ra của Trái Đất ($T \approx 288$ K, $\lambda_{max} \approx 10$ µm theo định luật Wien), nên tăng $\ce{CO2}$ làm dày tấm chăn đúng chỗ đau nhất. Cửa sổ 8–12 µm là lối thoát giúp bề mặt không quá nóng — mây và ozon che một phần.

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.