Giải Vật Lí 12 Bài 22: Sóng điện Từ - SoanVan.NET

Nội dung bài gồm:

• I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
• II. GIẢI BÀI TẬP
• Giải câu 1: Sóng điện từ là gì? Nêu những đặc...
• Giải câu 2: Nêu những đặc điểm của sự truyền sóng...
• Giải câu 3: Hãy chọn câu đúng...
• Giải câu 4: Sóng điện từ có tần số 12 MHz thuộc...
• Giải câu 5: Trong các hình sau, hình nào diễn...
• Giải câu 6: Tính tần số của các sóng ngắn có...

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Sóng điện từ

Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

Đặc điểm:

• Lan truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và chân không. Là sóng duy nhất lan truyền được trong chân không.
• Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng c = 3.108 m/s.
• Sóng điện từ là sóng ngang. $\overrightarrow{E}$ và $\overrightarrow{B}$ luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng $\overrightarrow{v}$.
• Ba vecto $\overrightarrow{E}$, $\overrightarrow{B}$, $\overrightarrow{v}$ luôn tạo thành một tam diện thuận tại mọi thời điểm.
• Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.
• Sóng điện từ cũng có các tính chất của sóng cơ như: Phản xạ, khúc xạ, giao thoa, ... Và cũng tuân theo các quy luật truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ,...
• Sóng điện từ mang năng lượng.
• Phổ sóng rộng
• Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin liên lạc được gọi là sóng vô tuyến. Người ta chia sóng vô tuyết ra làm 4 loại theo bước sóng: Sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài.

II. Đặc điểm của sóng vô tuyến

Sóng dài:

• Tần số: f = 3 – 300 KHz (Bước sóng từ 1km – 100 km).
• Có năng lượng nhỏ nên không truyền đi xa được.
• Ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất và trong nước.

Sóng trung:

• Tần số: 0,3 – 3 MHz (Bước sóng 100 m – 1 km).
• Ban ngày sóng trung bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được.
• Ban đêm  bị tầng điện li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được, được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm.

Sóng ngắn:

• Tần số: 3 – 30 MHz (Bước sóng 10 m – 100 m).
•  Có năng lượng lớn
• Bị tầng điện li và mặt đất phản xạ mạnh. Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất. Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất.

Sóng cực ngắn:

• Tần số: 30 – 30 000 MHz (Bước sóng từ 0,01 m – 10 m).
• Có năng lượng rất lớn
• Không bị tầng điện li phản xạ hay hấp thụ
• Được dùng trong thông tin vũ trụ.

III. Truyền sóng điện từ trong khí quyển

Tầng điện li là một lớp khí quyển, trong đó các phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời.

Các phân tử không khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn.

Không khí nói chung cũng hấp thụ mạnh sóng ngắn. Tuy  nhiên trong vùng tương đối hẹp các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị hấp thụ.

Các sóng ngắn phản xạ tốt trong các môi trường được coi như dẫn điện tốt như: tầng điện li, mặt đất, mặt nước biển, ... Do đó, các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Sóng điện từ là gì? Nêu những đặc...

Sóng điện từ là gì? Nêu những đặc điểm của sóng điện từ.

Bài giải:

Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

Đặc điểm:

• Lan truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và chân không. Là sóng duy nhất lan truyền được trong chân không.
• Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng c = 3.108 m/s.
• Sóng điện từ là sóng ngang. $\overrightarrow{E}$ và $\overrightarrow{B}$ luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng $\overrightarrow{v}$.
• Ba vecto $\overrightarrow{E}$, $\overrightarrow{B}$, $\overrightarrow{v}$ luôn tạo thành một tam diện thuận tại mọi thời điểm.
• Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.
• Sóng điện từ cũng có các tính chất của sóng cơ như: Phản xạ, khúc xạ, giao thoa, ... Và cũng tuân theo các quy luật truyền thẳng, giao thoa, khúc xạ,...
• Sóng điện từ mang năng lượng.
• Phổ sóng rộng
• Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin liên lạc được gọi là sóng vô tuyến. Người ta chia sóng vô tuyết ra làm 4 loại theo bước sóng: Sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài.

Giải câu 2: Nêu những đặc điểm của sự truyền sóng...

Nêu những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển.

Bài giải:

Những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển:

• Các phân tử không khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn.
• Không khí nói chung cũng hấp thụ mạnh sóng ngắn. Tuy  nhiên trong vùng tương đối hẹp các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị hấp thụ.
• Các sóng ngắn phản xạ tốt trong các môi trường được coi như dẫn điện tốt như: tầng điện li, mặt đất, mặt nước biển, ... Do đó, các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất.

Giải câu 3: Hãy chọn câu đúng...

Hãy chọn câu đúng

Nhiều khi ngồi trong nhà không thể dùng được điện thoại di động, vì không có sóng. Nhà đó chắc chắn phải là

A. Nhà sàn.

B. Nhà lá.

C. Nhà gạch.

D. Nhà bê tông.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải thích: Vì sóng điện thoại thực chất là sóng ngắn, bị phản xạ khi gặp môi trường được coi như là dẫn điện tốt.

Nhà bê tông bên trong có sắt thép để kiên cố hơn vì vậy cũng có thể coi như dẫn điện tốt.

Vì vậy, sóng điện thoại khi gặp nhà bê tông sẽ bị phản xạ nên bên trong nhà sóng rất yếu hoặc có thể mất sóng.

Giải câu 4: Sóng điện từ có tần số 12 MHz thuộc...

Sóng điện từ có tần số 12 MHz thuộc loại sóng nào dưới đây ?

A. Sóng dài

B. Sóng trung

C. Sóng ngắn

D. Sóng cực ngắn.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Giải thích: Các bạn tham khảo nội dung lí thuyết tại đây. 

Giải câu 5: Trong các hình sau, hình nào diễn...

Trong các hình sau, hình nào diễn tả đúng phương và chiều của cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$, cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ và tốc độ truyền sóng $\overrightarrow{v}$ của một sóng điện từ?

A. Hình 22.4a

B. Hình 22.4b

C. Hình 22.4c

D. Hình 22.4d

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Giải thích: Ba vecto $\overrightarrow{E}$, $\overrightarrow{B}$, $\overrightarrow{v}$ luôn tạo thành một tam diện thuận tại mọi thời điểm.

Giải câu 6: Tính tần số của các sóng ngắn có...

Tính tần số của các sóng ngắn có bước sóng 25 m, 31 m, 41 m. Biết tốc độ truyền sóng điện từ là  3.108 m/s.

Bài giải:

Ta có: $\lambda  = \frac{v}{f}$ $\Rightarrow $ $f = \frac{v}{\lambda } = \frac{c}{\lambda }$ (Tốc độ truyền sóng điện từ bằng tốc độ ánh sáng c = 3.108 (m/s).

Áp dụng công thức trên, ta có các kết quả sau:

Với $\lambda  = 25$ (m) thì $f = 12.10^{6}$ (Hz) hay $f = 12$ (MHz).

Với $\lambda  = 31$ (m) thì $f = 9,68.10^{6}$ (Hz) hay $f = 9,68$ (MHz).

Với $\lambda  = 41$ (m) thì $f = 7,32.10^{6}$ (Hz) hay $f = 7,322$ (MHz).