Lý thuyết Sóng điện từ (Kết nối tri thức 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 11: Sóng điện từ

A. Lý thuyết Sóng điện từ

I. Sóng điện từ

- Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. Sóng điện từ là sóng ngang

- Tốc độ của tất cả các sóng điện từ truyền trong chân không có giá trị 3.108m/s, đúng bằng tốc độ ánh sáng trong chân không

=> Ánh sáng là sóng điện từ

- Sóng điện từ gồm một dải rộng tần số (hoặc bước sóng), gọi là thang sóng điện từ

II. Thang sóng điện từ

- 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 công dụng của chúng

1. Ánh sáng nhìn thấy

- 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 0,38μm đến 0,76μm, ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất khoảng 0,76μm, ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất khoảng 0,38μm

- Nguồn phát: Mặt Trời, một số loại đèn, tia chớp, ngọn lửa,…

2. Tia hồng ngoại (IR)

- Tia hồng ngoại là sóng điện từ không nhìn thấy có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,76μm đến 1nm

- 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, diot hồng ngoại,…

- Tia hồng ngoại có tính chất tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ và gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường. Đặc trưng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt

- Ứng dụng phổ thông nhất của tia hồng ngoại là sử dụng trong các điều khiển từ xa; bếp điện, lò nướng,...

3. Tia tử ngoại (UV)

- Tia tử ngoại là sóng điện từ không nhìn thấy có 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 chất tác dụng lên phim ảnh, kích thích sự phát quang của nhiều chất, làm ion hoá không khí, có tác dụng sinh học..

- Tia tử ngoại được ứng dụng vào công nghệ diệt khuẩn, tiệt trùng thực phẩm trước khi đóng gói, khử trùng dụng cụ y tế, tìm vết nứt trên bề mặt của các vật kim loại...

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

- Trong đó, sóng VHF (Very High Frequency) (bước sóng rất ngắn) tử 1 m đến 10 m và sóng UHF (Ultra High Frequency) (bước sáng cực ngắn) từ 10 cm đến 1 m có thể truyền thẳng đến máy thu, không bị phản xạ bởi tầng điện li. Chúng được sử dụng cho các đài phát thanh và truyền hình địa phương.

- Sóng vi ba (bước sóng khoảng vài cm) được sử dụng cho viễn thông quốc tế và chuyển tiếp truyền hình qua vệ tinh thông tin và cho mạng điện thoại di động qua tháp vi ba.

5. Tia Rơn ghen (Tia X)

- Tia X có bước sóng nhỏ hơn tia tử ngoại (khoảng từ 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

- Ngoài các công dụng về chẩn đoán và chữa trị một số bệnh trong y học, tia X còn được sử dụng trong công nghiệp để tìm khuyết tật trong các vật đúc bằng kim loại và trong các tinh thể, sử dụng trong giao thông để kiểm tra hành lí của hành khách khi đi máy bay...

6. Tia Gamma (γ)

-  Tia gamma có bước sóng nhỏ nhất trong thang sóng điện tử, khoảng từ 10-5 nm đến 0,1 nm

- Trong y 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.

- Bên cạnh lĩnh vực y tế, tia gamma còn được ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp, Tia gammua giúp phát hiện các khuyết tật bằng hình ảnh rõ ràng với độ chính xác cao.

Sơ đồ tư duy về “Sóng điện từ”

B. Trắc nghiệm Sóng điện từ

Câu 1. Trong công nghiệp cơ khí, dựa vào tính chất nào sau đây của tia tử ngoại mà người ta dò tìm vết nứt trên bề mặt kim loại:

A. Kích thích nhiều phản ứng hóa học.

B. Kích thích phát quang nhiều chất.

C. Tác dụng lên phim ảnh.

D. Làm ion hóa không khí và nhiều chất khác.

Câu 2: Bước sóng của bức xạ da cam trong chân không là 600 nm thì tần số của bức xạ đó là

A. 5.1012 Hz.

B. 5.1013 Hz.

C. 5.1014 Hz.

D. 5.1015 Hz.

Câu 3: Một sóng điện từ có tần số 60 GHz thì có bước sóng trong chân không là

A. 5 mm.

B. 5 cm.

C. 500 μm.

D. 50 μm.

Câu 4. Tác dụng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng

A. quang điện.

B. thắp sáng.

C. nhiệt.

D. hóa học (làm đen phim ảnh).

Câu 5. Tia tử ngoại không có tính chất nào sau đây ?

A. Quang điện.

B. Thắp sáng.

C. Kích thích sự phát quang.

D. Sinh lí.

Câu 6. Trong các máy lọc nước RO ở các hộ gia đình hiện nay, bức xạ được sử dụng để tiêu diệt hoặc làm biến dạng hoàn toàn vi khuẩn là

A. tia hồng ngoại.

B. sóng vô tuyến.

C. ánh sáng nhìn thấy.

D. tia tử ngoại.

Câu 7. Cơ thể con người ở nhiệt độ khoảng 370 C phát ra những bức xạ nào sau đây ?

A. Tia X.

B. Bức xạ nhìn thấy.

C. Tia hồng ngoại.

D. Tia tử ngoại.

Câu 8. Tại sao người thợ hàn hồ quang phải cần “mặt nạ” che mặt, mỗi khi cho phóng hồ quang?

A. 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.

B. Bức xạ phát ra từ hồ quang điện lúc hàn điện chứa rất nhiều tia hồng ngoại có thể làm nóng cơ thể.

C. Bức xạ phát ra từ hồ quang điện lúc hàn điện chứa rất nhiều tia tử ngoại có thể làm ion hóa không khí xung quanh thợ hàn.

D. Bức xạ phát ra từ hồ quang điện lúc hàn điện chứa rất nhiều tia hồng ngoại có thể kích thích các phản ứng hóa học không có ích trong cơ thể con người.

Câu 9. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại có tính chất chung nào sau đây:

A. truyền được trong chân không

B. dùng trong y học điều trị còi xương

C. dùng trong công nghiệp và đời sống để sấy, sưởi

D. gây ra phản ứng quang hợp

Câu 10: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ?

A. Sóng điện từ là sóng ngang.

B. Khi sóng điện từ lan truyền, vectơ cường độ điện trường luôn vuông góc với vectơ cảm ứng từ.

C. Khi sóng điện từ lan truyền, vectơ cường độ điện trường luôn cùng phương với vectơ cảm ứng từ.

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