Công thức tính sóng điện từ và cách giải các dạng bài tập (2024) chi tiết nhất

Sóng điện từ

I. Sóng điện từ:

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

II. Các đặc điểm của sóng điện từ:

* Sóng điện từ lan truyền được trong chân không. Vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng (c ≈ 3.10⁸m/s). Sóng điện từ 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.

Trong chân không, sóng điện từ tần số f thì có bước sóng là

* Sóng điện từ là sóng ngang. 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 trong sóng điện từ luôn cùng pha với nhau.

III. Tính chất của sóng điện từ:

* Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng. Ngoài ra cũng có hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ... sóng điện từ.

* Sóng điện từ mang năng lượng. Nhờ có năng lượng mà khi sóng điện từ truyền đến một anten, nó sẽ làm cho các electron tự do trong anten dao động.

* Nguồn phát sóng điện từ rất đa dạng, có thể là bất cứ vật thể nào có thể tạo ra một điện trường hoặc một từ trường biến thiên, như tia lửa điện, dây dẫn dòng điện xoay chiều, cầu dao đóng, ngắt mạch điện ... .

IV. Tương tác với vật chất

Trong tương tác với các nguyên tử, phân tử và các hạt cơ bản, các tính chất sóng điện từ phụ thuộc ít nhiều vào bước sóng (hay năng lượng của các photon).

a) Radio

Radio có ít tương tác với vật chất vì năng lượng của photon nhỏ. Nó có thể đi vượt qua khoảng cách dài mà không mất năng lượng cho tương tác, do vậy được sử dụng để truyền thông tin, như trong kỹ thuật truyền thanh.

Khi thu nạp radio bằng ăng-ten, người ta tận dụng tương tác giữa điện trường của sóng với các vật dẫn điện. Các dòng điện sẽ dao động qua lại trong vật dẫn điện dưới ảnh hưởng của dao động điện trong sóng radio.

b) Vi sóng

Tần số dao động của vi sóng trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân tử hữu cơ có trong sinh vật và trong thức ăn. Do vậy vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi các phân tử hữu cơ và làm chúng nóng lên khi năng lượng sóng được chuyển sang năng lượng nhiệt của các phân tử. Tính chất này được sử dụng để làm lò vi sóng.

Điều này cũng nói lên rằng sử dụng thiết bị hay lò vi sóng thì cần đứng xa vùng có tác động của sóng lúc phát sóng, cỡ 1 m trở lên, vì các màn chắn không chắn hết được sóng.

Vi sóng dư tác động lên mô của ta theo hai mức độ:

* Mức nhẹ là làm biến tính một số phân tử protein trong tế bào, tức là gây sai lệch một chút cấu trúc phân tử, nó không "chết" và vẫn tham gia được vào hoạt động sống của tế bào. Nếu sai lệch này xảy ra trong phân tử ADN là nơi chứa mã di truyền, thì gọi là biến dị, và quá trình phân bào sau đó sẽ cho ra loạt các tế bào lỗi di truyền. Khi đó nếu hệ bạch huyết không đủ mạnh để loại bỏ được những tế bào lỗi này thì chúng phát triển thành ung thư.

* Mức nặng là biến tính mạnh, phân tử không còn tham dự được vào hoạt động sống. Nếu lượng phân tử bị biến tính lớn thì tế bào chết.

Khi có nhiều tế bào chết thì được gọi là "bỏng vi sóng". Số tế bào chết nằm xen với tế bào sống, và giảm dần từ mặt da vào đến bề dày skin, của sóng 2450 MHz là đến 17 mm. Hiện tượng này có thể xảy ra khi đặt laptop làm việc lên đùi, do quá gần vi sóng dư do laptop phát ra. Tổn thương vi sóng không hiện ra thành vùng rõ như bỏng nhiệt truyền thống, và nhiều người không nhận ra. Thông thường thì bạch cầu dọn được các tế bào chết, nhưng việc dọn các tế bào lỗi di truyền thì tùy thuộc vào khả năng của hệ thống bạch huyết của từng cá thể, để lại nguy cơ phát sinh ung thư.

c) Ánh sáng

Các dao động của điện trường trong ánh sáng tác động mạnh đến các tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người. Có ba loại tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người, cảm nhận 3 vùng quang phổ khác nhau (tức ba màu sắc khác nhau). Sự kết hợp cùng lúc 3 tín hiệu từ ba loại tế bào này tạo nên những phổ màu sắc phong phú. Để tạo ra hình ảnh màu trên màn hình, người ta cũng sử dụng ba loại đèn phát sáng ở 3 vùng quang phổ nhạy cảm của người.

V. Bài tập bổ sung

Câu 1: Chọn phát biểu đúng về sóng điện từ.

A. Sóng điện từ là sóng dọc.

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

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

D. Sóng điện từ có vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ luôn cùng phương với nhau.

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

A. Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó có thể bị phản xạ, khúc xạ.

B. Sóng điện từ truyền được trong chân không.

C. Sóng điện từ là sóng ngang nên nó chỉ truyền được trong chất rắn.

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

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

A. Sóng điện từ là sự lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên theo thời gian.

B. Trong sóng điện từ, điện trường và từ trường luôn dao động lệch pha nhau $\frac{\mathrm{\pi }}{2}$

C. Trong sóng điện từ, điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian với cùng chu kì.

D. Sóng điện từ dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến.

Câu 4: Tìm câu sai khi nói về vai trò của tầng điện li trong việc truyền sóng vô tuyến trên mặt đất?

A. Sóng ngắn bị hấp thụ một ít ở tầng điện li.

B. Sóng trung và sóng dài đều bị tầng điện li phản xạ với mức độ như nhau.

C. Sóng ngắn phản xạ mạnh ở tầng điện li.

D. Sóng cực ngắn không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ.

Câu 5: Sóng điện từ dùng trong thông tin vũ trụ là

A. sóng ngắn.

B. sóng dài.

C. sóng trung.

D. sóng cực ngắn.

Câu 6: Từ Trái Đất, các nhà khoa học điều khiển các xe tự hành trên Mặt Trăng nhờ sử dụng các thiết bị thu phát sóng vô tuyến. Sóng vô tuyến được dùng trong ứng dụng này thuộc dải:

A. Sóng trung.

B. Sóng cực ngắn.

C. Sóng ngắn.

D. Sóng dài.

Câu 7: Khi nói về sóng vô tuyến phát biểu nào sau đây là sai?

A. Sóng cực ngắn không truyền được trong chân không.

B. Sóng ngắn có tần số lớn hơn tần số sóng dài cực đại.

C. Sóng cực ngắn được dùng trong thông tin vũ trụ.

D. Sóng dài được dùng để thông tin dưới nước.

Câu 8: Một máy phát sóng điện từ đang phát sóng theo phương thẳng đứng hướng lên. Biết tại điểm M trên phương truyền vào thời điểm t, véc tơ cảm ứng từ đang cực đại và hướng về phía Tây. Vào thời điểm t thì véctơ cường độ điện trường đang có

A. độ lớn bằng không.

B. độ lớn cực đại và hướng về phía Đông.

C. độ lớn cực đại và hướng về phía Bắc.

D. độ lớn cực đại và hướng về phía Nam.

Câu 9: Một mạch dao động LC đang thu được sóng trung. Để mạch có thể thu được sóng dài thì phải

A. mắc nối tiếp thêm vào mạch một tụ điện có điện dung thích hợp.

B. mắc nối tiếp thêm vào mạch một điện trở thuần thích hợp.

C. mắc nối tiếp thêm vào mạch một cuộn dây thuần cảm thích hợp.

D. mắc song song thêm vào mạch một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm thích hợp.

Câu 10: 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.

Xem thêm Tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 12 khác:

• Lý thuyết Dao động điện từ là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ
• Lý thuyết Điện từ trường là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ
• Lý thuyết Truyền thông bằng sóng điện từ là gì, ngắn gọn, chi tiết, đầy đủ