Giải Câu hỏi trang 36 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Điều kiện để thu được hình ảnh sắc nét khi chụp X-quang

Ảnh X-quang thực chất là *bóng* (hình chiếu) của các bộ phận cơ thể do chùm tia X đi qua rồi in lên phim (hoặc đầu thu). Ảnh sắc nét khi rìa bóng gọn, không bị nhòe. Có hai nguyên nhân chính làm nhòe ảnh: vùng nửa tối (bán bóng, penumbra) do nguồn phát có kích thước và sự xê dịch của vật trong lúc chụp. Muốn ảnh nét phải hạn chế đồng thời cả hai nguyên nhân này.

1. Tiêu điểm (nguồn phát) tia X phải nhỏ, gần như một nguồn điểm

Trong ống Cu-lít-giơ (Coolidge), tia X phát ra từ vùng anôt bị chùm electron bắn phá. Vùng này càng nhỏ thì nguồn càng giống một nguồn điểm. Nếu nguồn có kích thước $d$ thì mỗi điểm trên nguồn tạo một bóng dịch đi chút ít, chồng lên nhau tạo vùng nửa tối có bề rộng

$$p = d\cdot\frac{b}{a},$$

trong đó $a$ là khoảng cách nguồn–vật, $b$ là khoảng cách vật–phim. Nguồn càng nhỏ ($d$ nhỏ) thì $p$ càng nhỏ, rìa bóng càng gọn, ảnh càng nét.

2. Bộ phận cần chụp phải đặt sát phim (đầu thu)

Theo công thức trên, khoảng cách vật–phim $b$ càng nhỏ thì bán bóng $p$ càng hẹp. Đồng thời độ phóng đại

$$M = \frac{a+b}{a}$$

càng gần $1$, nên bóng ít bị phóng to và ít méo. Vì vậy phải áp sát bộ phận chụp vào phim.

3. Nguồn tia X phải đặt đủ xa vật

Khoảng cách nguồn–vật $a$ càng lớn thì $p = d\,b/a$ càng nhỏ và $M$ càng gần $1$. Nguồn ở xa cũng làm chùm tia tới vật gần như song song, giảm nhòe và giảm méo hình.

4. Bệnh nhân phải giữ hoàn toàn yên trong suốt thời gian chụp

Mọi chuyển động của cơ thể trong lúc chụp (kể cả do thở, nhịp tim) đều làm bóng dịch trên phim trong lúc phơi, khiến ảnh bị nhòe.

5. Thời gian phơi sáng (thời gian chụp) phải đủ ngắn

Thời gian chụp ngắn hạn chế ảnh hưởng của các cử động không chủ ý, giúp ảnh không bị nhòe; thường yêu cầu bệnh nhân nín thở trong khoảnh khắc chụp.

Tóm lại: tiêu điểm tia X nhỏ (gần nguồn điểm), vật đặt sát phim, nguồn đặt xa vật, bệnh nhân đứng (nằm) yên và thời gian phơi sáng ngắn — khi đó bán bóng và sự nhòe do chuyển động đều nhỏ, thu được ảnh X-quang sắc nét.

Đáp số