Title CHỦ ĐỀ 10 . SÓNG ĐIỆN TỪ - GV.docx ✅

Chủ đề 10: SÓNG ĐIỆN TỪ I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Sóng điện từ a. Định nghĩa: Sóng điện từ là quá trình truyền đi trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn trong không gian theo thời gian. Điện từ trường là một trường thống nhất gồm hai thành phần điện trường biến thiên và từ trường biến thiên. b. Đặc điểm của sóng điện từ: - Sóng điện từ truyền được trong các môi trường vật chất và cả trong chân không với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng (c = 3.10 8 m/s) đây là khác biệt so với sóng cơ. - Lan truyền được trong các điện môi. Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong các điện môi nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi. - Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ và giao thoa. - Sóng điện từ là sóng ngang, có mang năng lượng. Trong quá trình lan truyền E→ và B→ luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. - Tại mỗi điểm dao động của điện trường và từ trường luôn cùng pha với nhau. Cả E→ và B→ cùng biến thiên tuần hoàn theo không gian và thời gian và cùng tần số. - Nguồn phát sóng điện từ có thể là bất kỳ vật nào phát ra điện trường hoặc từ trường biến thiên như: tia lửa điện, cầu dao đóng ngắt mạch điện… - Khi truyền từ môi trường này sang môi trường kia thì tần số góc, chu kì, tần số không thay đổi. c. Công thức tính bước sóng: - Bước sóng trong chân không: vc c.T ff - Khi sóng điện từ truyền trong môi trường chiết suất n : ccc.T v nn.fn
2. Thang sóng điện từ - Toàn bộ thang sóng điện từ, từ sóng dài nhất (hàng chục km) đến sóng ngắn nhất (cỡ 10 -12 m đến 10 -15 m) đã được khám phá và sử dụng. - Bức xạ có bước sóng càng ngắn, thì tần số càng lớn, mang năng lượng càng lớn và ngược lại. BẢNG TÓM TẮT CÁC LOẠI SÓNG ĐIỆN TỪ Ánh sáng nhìn thấy Tia hồng ngoại (IR) Tia tử ngoại (UV) Sóng vô tuyến Tia X (tia Rontghen) Tia gamma BẢN CHẤT Là những bức xạ điện từ mà có thể nhìn thấy được bằng mắt thường Là những bức xạ điện từ mà mắt không nhìn thấy được nhưng có bước sóng khác nhau. BƯỚC SÓNG(Tron g chân không) 0,38 m đến 0,76 m 0,76 m đến 1 mm 10 nm đến 400 nm 1 mm đến 100 km 30 pm đến 3 nm 10 -5 nm đển 0,1 nm NGUỒN PHÁT Mặt Trời, một số loại đèn, tia chóp, ngọn lửa,.. 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,... Vật có nhiệt độ trên 2000°C thì phát ra tia tử ngoại, nhiệt độ của vật càng cao thì bước sóng càng nhỏ. Hồ quang điện, đèn hơi thuỷ ngân là nguồn phát tia tử ngoại mạnh. Chúng được phát ra từ an ten và được sử đụng để "mang" các thông tin như âm thanh, hình ảnh đi rất xa. 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 (ống Cu- lít-giơ) Trên Trái Đất, tia gamma thường sinh ra bởi sự phân rã gamma từ đồng vị phóng xạ tự nhiên và bức xạ thứ cấp từ các tương tác với các hạt trong tia vũ trụ.
ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG Ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất 0,76 m (tần số và năng lượng nhỏ nhất). Ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất 0,38 m (tần số và năng lượng lớn nhất). - Tác dụng nổi bật là tác dụng nhiệt → sưởi ấm, sấy khô. - Gây ra một số phản ứng hóa học - Biến điệu sóng điện từ cao tần. - Tác dụng lên kính ảnh. - Kích thích nhiều phản ứng hóa học. - Ion hóa không khí. - Tác dụng sinh học: hủy diệt tế bào da. Được phân thành 4 loại: sóng dài, sóng trung, sóng ngắn, sóng cực ngắn. + Sóng dài có bước sóng lớn hơn 1 km, dùng trong thông tin dưới nước. + Sóng trung có bước sóng từ 100 m đến 1 km. dùng trong thông tin truyền thanh truyền hình địa phương. + Sóng ngắn có bước sóng từ 10 m đến 100 m, sóng ngắn phản xạ tốt ở tầng điện li và mặt đất, dùng thông tin truyền hình mặt đất. + Sóng cực ngắn có bước sóng từ vài mm đến 10 m, có khả năng đâm xuyên tầng điện li, dùng trong thông tin vệ tinh, vũ trụ. Sóng vi ba (bước sóng khoảng vài cm) được sử dụng cho viễn thông quốc tế và chuyển tiếp truyền hình qua vệ tinh - Tính chất nổi bật của tia X là khả năng đâm xuyên mạnh. - Làm đen phim ảnh - Làm phát quang một số chất. - Ion hóa không khí. - Chụp ảnh bên trong sản phẩm. - Kiểm tra hành lý khách đi máy bay. - Tìm vết nứt trên bề mặtt kim loại. Trong y học, tia garnma 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 ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp. Tia gamma giúp phát hiện, các khuyết tật bằng hình ảnh rõ ràng với độ chính xác cao. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP 1. Xác định loại bức xạ dựa vào tần số hoặc bước sóng - Dựa vào tần số (bước sóng. của các bức xạ trong thang sóng điện từ để xác định loại sóng điện từ và ngược lại.
- Tốc độ truyền sóng của sóng điện từ trong chân không là c = 3.10 8 m/s. - Trong mọi môi trường vật chất, tốc độ truyền của sóng điện từ đều nhỏ hơn c. - Công thức xác định tần số của bức xạ: c f  Với: f: Tần số (Hz) c: Tốc độ ánh sáng c = 3.10 8 m/s λ: Bước sóng (m) - Bước sóng của ánh sáng khi truyền trong môi trường có chiết suất n là: n vc/n ffn   2. Bài toán đo khoảng cách, tốc độ * Đo khoảng cách: Gọi t là thời gian từ lúc phát sóng cho đến lúc thu được sóng phản xạ thì thời gian một lần truyền đi là t/2 và khoảng cách là 8t 3.10. 2ℓ * Đo tốc độ: Giả sử một vật đang chuyển động về phía người quan sát. - Thời gian từ lúc phát sóng (người quan sát) đến lúc nhận sóng phản xạ từ vật trở lại lần đo 1 là t 1 ; Sau thời gian Δt đo lần thứ hai, Thời gian từ lúc phát sóng (người quan sát) đến lúc nhận sóng phản xạ từ vật trở lại lần đo 2 là t 2 . - Để đo tốc độ của nó ta thực hiện phép đo khoảng cách ở hai thời điểm cách nhau một khoảng thời gian Δt: 81 1 12 82 2 t 3.10 2 v tt 3.10 2          ℓ ℓℓ ℓ 3. Bài toán về vệ tinh địa tĩnh - Thông tin được đài phát phát đi, vệ tinh thu nhận tín hiệu đó và phát trở lại trái đất. Các điểm trên mặt đất sẽ nhận được thông tin đó thông qua đầu thu tín hiệu. - Cường độ sóng mà máy thu vô tuyến ở mặt đất ngay phía dưới vệ tinh thu được: 2 P I 4r  Ví dụ 1: Cho biết tần số của ánh sáng đỏ và tần số của ánh sáng tím lần lượt là 760 nm và 380 nm. Hãy xác định tần số của vùng ánh sáng nhìn thấy?