Question

黑光诱虫灯是应用物理学原理治理害虫的一种专用设备，其结构和工作电路与普通的日光灯的基本相同，区别只是黑光诱虫灯灯管的材料和其内壁上所涂的荧光粉不同．有的黑光诱虫灯的灯管外侧加一层高压电网杀灭害虫，如图所示，有的是直接利用自然水源（如养鱼池等）杀灭害虫．黑光诱虫灯在正常工作时，会发出波长为365nm的“光”，尽管这种“光”，人眼看不见，一些害虫却看得见．具有趋光特性的害虫见到这种“光”后即纷纷飞来，为进一步杀灭害虫创造条件．
（1）为什么人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”，它发出的是红外线还是紫外线？[人的视觉频率范围：（0.43～0.75）×10¹⁵Hz]
（2）尽管人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”，但技术人员仍然不允许我们用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管．这是为什么？
（3）通常一盏H-40型40W的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的果园范围约35亩．小胖家承包有400亩果园，在果园里安装的这种黑光诱虫灯每年工作约150天，每天工作约10小时，电价按每度电0.5元计算，则每年需要为这些黑光诱虫灯交多少元电费？
（4）请解释上述两种黑光诱虫灯是如何杀灭害虫的．

Answer

（1）利用波速、波长和频率的关系式计算出黑光诱虫灯发出“光”的频率，比较该灯发出“光”的频率是否在人的视觉频率范围内，判断人能否看到、是什么光．
（2）黑光诱虫灯发出的是紫外线，紫外线对皮肤、眼睛有害．
（3）先求出果园共需的灯量，再利用电功的计算公式计算出果园的灯每年消耗的电量，即可求得所交电费．
（4）黑光诱虫灯的灯管外侧加一层高压电网杀灭害虫，是利用了高压触电杀虫；直接利用自然水源（如养鱼池等）杀灭害虫，是利用了灯在水面中的像来诱虫，从而使虫落入水中被灭杀．
【解析】
（1）λ=365nm=3.65×10-7m，
黑光诱虫灯发出的“光”的频率：，
由于0.82×1015Hz＞0.75×1015Hz．即黑光诱虫灯发出的“光”不在人的视觉频率范围内，所以人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”．
由于黑光诱虫灯发出的“光”的频率比可见光中频率最高的紫光还高，所以黑光诱虫灯发出的“光”是紫外线．（2分）
（2）尽管黑光诱虫灯发出的紫外线不能引起人的视觉，但由于紫外线能灼伤眼睛的视网膜，损伤人的视力．所以不允许用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管．（2分）
（3）由于，所以至少需要在果园里安装12盏这种型号的黑光诱虫灯．
12盏黑光诱虫灯的总功率：P=12×40W=480W=0.48kW
每年工作时间：t=150×l0h=1500h
每年消耗电能：W=pt=-0.48×1500kwh=720kwh
每年需交电费：720×0.5元=360元（2分）
（4）前一种方法是害虫被黑光诱虫灯发出的紫外线诱惑，在飞向灯管的过程中接触高压电网，被灭杀；
后一种方法是黑光诱虫灯经水面成像，害虫飞向水中黑光诱虫灯的像落入水中被灭杀．（2分）