Lý thuyết Xác định loại bức xạ dựa vào tần số hoặc bước sóng

A. Lí thuyết và phương pháp giải

- Dựa vào tần số (bước sóng) của các bức xạ trong thang sóng điện từ

- Tốc độ truyền sóng của sóng điện từ trong chân không là c = 3.10⁸ 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: $\mathrm{\lambda }=\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{f}}$

Với:   f: Tần số (Hz)                             

c: Tốc độ ánh sáng c = 3.10⁸ m/s                   

: Bước sóng (m)

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1. Thang của sóng điện từ được biễu diễn theo bước sóng tăng dần như hình vẽ.

a) Xác định các loại bức xạ được đánh dấu $\mathrm{A},\mathrm{B}$.

b) Mô tả ngắn gọn một ứng dụng của tia $\mathrm{X}$trong thực tiễn.

c) Chỉ ra hai đặc điểm khác nhau giữa sóng điện từ và sóng âm.

Hướng dẫn giải

a) A - tia tử ngoại; B - tia hồng ngoại.

b) Tia X bước sóng ngắn có khả năng đâm xuyên mạnh nên được ứng dụng trong việc chụp X quang chẩn đoán hình ảnh trong y học.

c) Hai đặc điểm khác nhau giữa sóng âm và sóng điện từ:

- Sóng điện từ là sóng ngang, sóng âm là sóng dọc.

- Sóng điện từ truyền được trong chân không, sóng âm không truyền được trong chân không.

Ví dụ 2: Biết tốc độ ánh sáng trong chân không là $\mathrm{c}=3{.10}^8\text{ m/s}$.

a) Tính bước sóng của một ánh sáng có tần số $\mathrm{f}=6{.10}^{14}\text{ Hz}$.

b) Bước sóng của ánh sáng này bằng bao nhiêu khi truyền trong nước có chiết suất bằng $\frac{4}{3}$?

Hướng dẫn giải

a) Bước sóng của ánh sáng: $\mathrm{\lambda }=\frac{3\cdot {10}^8}{6\cdot {10}^{14}}=5\cdot {10}^{-7}\text{ m}$.

b) Bước sóng của ánh sáng khi truyền trong nước:

${\mathrm{\lambda }}_{\text{n}}=\frac{\mathrm{v}}{\mathrm{f}}=\frac{\mathrm{c}/\mathrm{n}}{\mathrm{f}}=\frac{\mathrm{\lambda }}{\mathrm{n}}=\frac{5\cdot {10}^{-7}}{4/3}=3,75\cdot {10}^{-7}\text{ m}.$

Ví dụ 3. Mỗi bức xạ điện từ tương ứng với các tần số: 200 kHz, 100 MHz, 5.10¹⁴ Hz, 10¹⁸ Hz thuộc loại bức xạ điện từ nào?

Xác định bước sóng của mỗi bức xạ điện từ đó khi đo trong chân không.

Hướng dẫn giải

a) Bức xạ điện từ tần số 200 kHz là sóng vô tuyến có bước sóng $\mathrm{\lambda }=\frac{3{.10}^8}{200{.10}^3}=1500 \text{m}$.

b) Bức xạ điện từ tần số 100 MHz là sóng vô tuyến có bước sóng $\mathrm{\lambda }=\frac{3{.10}^8}{100{.10}^6}=3 \text{m}$.

c) Bức xạ điện từ tần số 5.10¹⁴ Hz là ánh sáng có bước sóng $\mathrm{\lambda }=\frac{3{.10}^8}{5{.10}^{14}}=6{.10}^{-7} \text{m}$.

d) Bức xạ điện từ tần số 10¹⁸ Hz là tia X có bước sóng $\mathrm{\lambda }=\frac{3{.10}^8}{{10}^{18}}=3{.10}^{-10} \text{m}$.