Lý 12 Bài 22: Sóng điện Từ

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Sóng điện từ

a. Sóng điện từ là gì?

Khái niệm: Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

b. Các đặc điểm của sóng điện từ

• Sóng điện từ lan truyền được trong chân không và trong các điện môi. Tốc độ của sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng \(c=3.10^{8}(m/s)\). Tốc độ của sóng điện từ trong điện môi thì nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.

• Sóng điện từ là sóng ngang: và luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.

• Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.

• Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km được dùng trong thông tin vô tuyến nên gọi là các sóng vô tuyến. Người ta chia sóng vô tuyến thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài

c. Tính chất và ứng dụng của sóng điện từ.

- Sóng điện từ có các tính chất sau:

• Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng.

• Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa và nhiễu xạ.

- Nguồn phát sóng điện từ (còn gọi là chấn tử) rất đa dạng, có thể là bất cứ vật thể nào tạo ra một điện trường hoặc một từ trường biến thiên như: tia lửa điện, dây dẫn điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch điện,…

1.2. Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

a. Các vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ

• Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn nên các sóng này không thể truyền đi xa.

• Trong một số vùng tương đối hẹp, các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị không khí hấp thụ.

b. Sự phản xạ của các sóng ngắn trên tầng điện li

• 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.. Tầng điện li kéo dài từ độ cao khoảng 80km đến 800km.

• Các sóng ngắn vô tuyến phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển.

• Nhờ có sự phản xạ liên tiếp trên tầng điện li và trên mặt đất mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất

2. Bài tập minh họa

Câu 1: Sóng điện từ có tần số 12MHz thuộc loại sóng nào dưới đây ?

A. Sóng dài

B. Sóng trung

C. Sóng ngắn

D. Sóng cực ngắn

Hướng dẫn giải

Ta có : \(\lambda\) = \(\frac{v}{f} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{{{12.10}^6}}}\) = 25m.

Tra bảng thang sóng điện từ, sóng này là sóng ngắn.

⇒ Chọn đáp án C

Câu 2: Tính tần số của các sóng ngắn có bước sóng 25m, 31m, 41m. Biết tốc độ truyền sóng điện từ là 3.108 m/s.

Hướng dẫn giải

Với λ = 25m thì \(f=\frac{c}{\lambda }\) = 12.106 Hz = 12 MHz

Với λ = 31m thì \(f=\frac{c}{\lambda }\) = 9,68.106 Hz = 9,68 MHz

Với λ = 41m thì \(f=\frac{c}{\lambda }\) = 7,32.106 Hz = 7,32 MHz

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Để truyền các tín hiệu truyền hình vô tuyến, người ta thường dùng các sóng điện từ có bước sóng bao nhiêu?

Câu 2: Một anten vệ tinh có công suất phát sóng là 1570 W hướng về một vùng của Trái Đất. Tín hiệu nhận được từ vệ tinh ở vùng đó trên mặt đất có cường độ là 5.10-10W/m2. Bán kính đáy của hình nón tiếp xúc với mặt đất được vệ tinh phủ sóng là bao nhiêu?

Câu 3: Sóng điện từ có tần số f = 300 MHz thuộc loại nào?

Câu 4: Nêu nguyên tắc phát sóng điện từ.

Câu 5: Kí hiệu các loại sóng điện từ như sau: (1) sóng dài ; (2) sóng trung ; (3) sóng ngắn ; (4) sóng cực ngắn. Những sóng điện từ nào kể trên đều bị tầng điện li phản xạ với mức độ khác nhau?

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Một mạch chọn sóng là mạch dao động LC có L = 2 mH, C = 8 pF. Lấy π2 = 10. Mạch trên thu được sóng vô tuyến có bước sóng nào dưới đây trong môi trường không khí?

A. λ = 120 m. B. λ = 240 m.

C. λ = 12 m. D. λ = 24 m.

Câu 2: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sóng điện từ?

A. Điện tích dao động không thể bức xạ sóng điện từ.

B. Tốc độ của sóng điện từ trong chân không nhỏ hơn nhiều lần so với tốc độ của ánh sáng trong chân không.

C. Tần số của sóng điện từ bằng 2 lần tần số dao động của điện tích.

D. Khi một điện tích điểm dao động thì sẽ có điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về sóng điện từ?

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

B. Sóng điện từ không lan truyền được trong chân không.

C. Sóng điện từ là sóng ngang.

D. Dao động của điện từ trường và từ trường trong sóng điện từ luôn đồng pha nhau

Câu 4: Sóng vô tuyến nào sau đây không bị phản xạ ở tần điện li?

A. Sóng trung

B. Sóng ngắn

C. Sóng cực ngắn

D. Sóng dài

Câu 5: Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm chung giữa sóng điện từ và sóng cơ:

A. Có vận tốc lan truyền phụ thuộc vào môi trường truyền sóng.

B. Truyền được trong chân không.

C. Mang năng lượng tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của tần số sóng.

D. Đều là sóng dọc.

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Sóng điện từ Vật lý 12 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Cùng với Điện từ trường, Sóng điện từ​ là 1 trong những kiến thức quan trọng nhất của chương 4- Dao động và sóng điện từ. Qua bài giảng Sóng điện từ này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Nêu được định nghĩa sóng điện từ.

• Nêu được các đặc điểm của sóng điện từ.

• Nêu được đặc điểm của sự truyền sóng điện từ trong khí quyển.