BÀI 11. SÓNG ĐIỆN TỪ
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 11. SÓNG ĐIỆN TỪ
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Câu hỏi khởi động
Khởi động: Chỉ với một chiếc điện thoại thông minh hay chiếc máy tính được kết nối với internet, ta có thể trao đổi thông tin với nhau trên khắp toàn cầu. Vậy tại sao thông tin lại có thể lan truyền được trong không gian?
Trả lời: Vì các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính đều sử dụng sóng điện từ mà sóng điện từ có thể lan truyền trong không gian.
Sóng điện từ
Tìm hiểu
+ Các thiết bị như ti vi, điện thoại di động, lò vi sóng đều sử dụng sóng điện từ. + Dựa vào các thí nghiệm nghiên cứu về mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường, nhà bác học Faraday đã xây dựng lí thuyết điện từ. Lí thuyết này đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi cho tới ngày nay. + Maxwell đã mở rộng lí thuyết này và dựa vào đó tiên đoán điện từ trường biến thiên sẽ lan truyền khắp không gian dưới dạng sóng. Sóng này gọi là sóng điện từ.
Ảnh
Định nghĩa
Định nghĩa: Sóng điện từ là điện từ lan truyền trong không gian. Sóng điện từ là sóng ngang.
Ảnh
Câu hỏi tình huống
Câu hỏi: Một vệ tinh thông tin (vệ tinh địa tĩnh) chuyển động trên quỹ đạo tròn ngay phía trên xích đạo của Trái Đất, quay cùng hướng và cùng chu kì tự quay của Trái Đất ở độ cao 36.600 km so với đài phát trên mặt đất. Đài phát nằm trên đường thẳng nối vệ tinh và tâm Trái Đất. Coi Trái Đất là một hình cầu có bán kính R = 6.400 km. Vệ tinh nhận sóng truyền hình từ đài phát rồi phát lại tức thời tín hiệu đó về Trái Đất. Biết sóng có bước sóng λ = 0,5 m; tốc độ truyền sóng c = 3.latex(10^8) m/s. Tính khoảng thời gian lớn nhất mà sóng truyền hình đi từ đài phát đến một điểm trên mặt Trái Đất, vẽ hình minh hoạ.
- - Đáp án
Đáp án: + Khoảng cách từ vệ tinh đến điểm xa nhất trên mặt Trái Đất là :
Ảnh
Ảnh
+ Khoảng thời gian lớn nhất mà sóng truyền hình đi từ đài phát đến một điểm trên mặt Trái Đất là:
Ảnh
Thang sóng điện từ
Tìm hiểu về thang sóng
+ Sự khác nhau về bước sóng (hay tần số) của các loại sóng điện từ đã dẫn đến sự khác nhau về tính chất và tác dụng của chúng. + Toàn bộ thang sóng điện từ, từ sóng dài nhất (hàng chục km) đến sóng ngắn nhất cỡ: latex(10^(-12)) m đến latex(10^(-15)) m đã được khám phá và sử dụng (Hình 11.3).
Ảnh
1. Ánh sáng nhìn thấy
+ Dải bước sóng của ánh sáng nhìn thấy là một phần của thang sóng điện từ (Hình 11.3). Quang phổ của ánh sáng nhìn thấy là một dải màu biến thiên liên tục từ tím đến đỏ. Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy nằm trong khoảng từ 0,38 pm đến 0,76 pm, trong đó ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất khoảng 0,76 km, ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất khoảng 0,38 pm. + Nguồn phát ra ánh sáng nhìn thấy như: Mặt Trời, một số loại đèn, tia chớp, ngọn lửa...
Câu hỏi tình huống
Câu hỏi 1: So sánh tần số của ánh sáng đỏ và ánh sáng tím.
Đáp án: Ta có:
Ảnh
Vậy tần số của ánh sáng đỏ nhỏ hơn tần số của ánh sáng tím.
2. Tia hồng ngoại (IR)
+ Tia hồng ngoại là sóng điện từ không nhìn thấy có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,76 m đến 1 mm. + Nguồn phát tia hồng ngoại: Vật có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh thì phát được tia hồng ngoại ra môi trường. Nguồn thông dụng là bóng đèn dây tóc, bếp gas, bếp than, điốt hồng ngoại,... + Tia hồng ngoại có tính chất tuân theo các định luật truyền thẳng, phản xạ và gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.
3. Tia tử ngoại (UV)
- Tia tử ngoại là sóng điện từ không nhìn thấy có bước sóng ngắn hơn bước sóng nằm trong khoảng từ 10 nm đến 400 nm. - Nguồn phát tia tử ngoại: Vật có nhiệt độ trên 2000 °C thì phát được tia tử ngoại, nhiệt độ của vật càng cao thì bước sóng tử ngoại càng nhỏ. Hồ quang điện, đèn hơi thuỷ ngân là nguồn phát tia tử ngoại mạnh. - Tia tử ngoại có tính ch tác dụng lên phim ảnh, kích thích sự phát quang của nhiều chất, làm ion hóa không khí, có tác dụng sinh học,...
4. Sóng vô tuyến
+ Sóng vô tuyến có bước sóng nằm trong khoảng từ 1 mm đến 100 km. Chúng được phát ra từ an ten và được sử dụng để "mang" các thông tin như âm thanh, hình ảnh đi rất xa. Sóng này bị phản xạ bởi tầng điện li trước khi tới máy thu (Hình 11.4).
Ảnh
Câu hỏi tình huống 1
Câu hỏi 1: Giải thích tại sao mỗi khi cho phóng hồ quang người thợ hàn cần mặt nạ che mặt (Hình 11.5).
Đáp án: Vì bức xạ phát ra từ hồ quang điện lúc hàn điện chứa rất nhiều tia tử ngoại có thể làm hỏng giác mạc của mắt và gây ung thư da, do đó thợ hàn phải có mặt nạ chuyên dụng che mắt và mặt lúc thao tác hàn.
Ảnh
Câu hỏi tình huống 2
Câu hỏi 2: Giải thích tại sao Mặt Trời là một nguồn năng lượng khổng lồ phát ra tia tử ngoại mà con người và các sinh vật trên Trái Đất vẫn có thể sinh sống dưới ánh nắng mặt trời được.
Đáp án: Ánh sáng Mặt Trời bị hấp thụ một phần trên bầu khí quyển Trái Đất và được cản lại nhờ tầng Ozon, chỉ một phần nhỏ hơn tới được bề mặt Trái Đất, nên con người vẫn có thể sống được dưới ánh Mặt Trời.
5. Tia X (tia Rơn ghen)
+ Tia X có bước sóng ngắn hơn tia tử ngoại (khoảng tư 30 pm đến 3 nm). + Nguồn phát tia X: Tia X được tạo ra khi các electron chuyển động với tốc độ cao tới đập vào tấm kim loại có nguyên tử lượng lớn trong ống tia X (Hình 18.2). + Tian X còn được sử dụng trong công nghiệp để tìm khuyết tật trong các vật đúc bằng kim loại.
Ảnh
6. Tua gamma (ϒ)
+ Tia gamma có bước sóng ngắn nhất trong thang sóng điện từ, khoảng tư latex(10^(-5)) nm đến 0,1 nm. + Trong ý học, tia gamma được dùng trong phẫu thuật, điều trị các căn bệnh liên quan đến khối u, dị dạng mạch máu, các bệnh chức năng của não. + Tia gamma còn được sử dụng rong công nghiệp giúp phát hiện ra các khuyết tật của sản phẩm bằng hình ảnh rõ ràng với độ chính xác cao.
Bài tập luyện tập
Bài tập 1
Hoạt động 1: Bảng 11.1 cho biết phạm vi của bước sóng trong chân không của các dải chính tạo nên thang sóng điện tử. Hãy xác định phạm vi của tần số tương ứng với các dải bước sóng đó.
Đáp án:
Ảnh
Bài tập 2
Hoạt động 2: Nêu tên sóng điện từ trong chân không ứng với mỗi bước sóng. a) 1 km b) 3 cm c) 5 μm d) 500 nm e) 50 nm g) latex(10^(−12)) m
Đáp án:
Hình vẽ
Bài tập 3
Hoạt động 3: Nêu lại sóng điện từ ứng với mỗi tần số sau: a) 200 kHz b) 100 MHz c) 5.latex(10^14) Hz d) latex(10^18) Hz
Đáp án: a) 200 kHz là sóng vô tuyến b) 100 MHz là sóng vi ba c) 5.latex(10^14) Hz là ánh sáng nhìn thấy d) latex(10^18) Hz là tia X
Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Ôn lại các kiến thức vừa học. Làm thêm bài tập trong sách bài tập. Chuẩn bị trước bài sau.
- Cảm ơn
Ảnh