Giải chi tiết Vật lí 11 chân trời mới bài 7: Sóng điện từ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Tại một số vùng xa xôi, đôi khi ta không thể sử dụng điện thoại để liên lạc bởi điện thoại đang nằm ngoài vùng phủ sóng của đài phát sóng. Vậy sóng mà các đài phát sóng di động đang phát là sóng gì và có tính chất như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Sóng mà các nhà đài phát sóng di động là sóng điện từ và sóng điện từ có các đặc tính như giao thoa, cộng hưởng, triệt tiêu, nhiễu,… và có thể lan truyền đi xa trong môi trường nước, chân không và không khí. 

1. ĐỊNH NGHĨA VÀ TÍNH CHẤT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu hỏi 1: So sánh sóng điện tử và sóng cơ về: môi trường truyền, tốc độ truyền, sóng ngang hay sóng dọc.

Hướng dẫn trả lời:

Câu hỏi 2: Khi sóng điện từ truyền qua hai môi trường khác nhau, bước sóng của nó có bị thay đổi không? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

Trong các môi trường khác nhau, tần số của sóng điện từ không đổi, nhưng tốc độ truyền sóng thay đổi nên bước sóng của sóng điện từ cũng thay đổi khi truyền trong các môi trường khác nhau do $v=\frac{c}{n}$

Câu hỏi 3: Dựa vào Hình 7.2 và cho biết bước sóng của vùng ánh sáng nhìn thấy.

Hướng dẫn trả lời:

Bước sóng của vùng ánh sáng nhìn thấy là từ 380 nm đến 760 nm.

2. THANG SÓNG ĐIỆN TỪ

Câu hỏi 4: Dựa vào số liệu trong Hình 7.2, xác định tần số của ánh sáng nhìn thấy.

Hướng dẫn trả lời:

Ta có: $f=\frac{c}{\lambda}$

Tần số của ánh sáng nhìn thấy là xấp xỉ từ $3,95.10^{14}Hz$ đến $7,89.10^{14}Hz$

Luyện tập: Vào thời điểm năm 2022, điện thoại di động ở Việt Nam sử dụng sóng điện từ có tần số trong khoảng từ 850 MHz đến 2 600 MHz. Tính bước sóng của sóng điện từ tương ứng với dải tần số này. Mắt chúng ta có thể thấy được các sóng này không? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời:

Ta có: $\lambda=\frac{c}{f}$
Bước sóng của sóng điện từ tương ứng với dải tần số là từ 0,115 m đến 0,353 m 
Mắt chúng ta không thể nhìn thấy sóng này vì sóng này có bước sóng và tần số nằm ngoài khoảng ánh sáng nhìn thấy.

Vận dụng: Tìm hiểu và giải thích vì sao khi sử dụng tia X để chụp ảnh trong y khoa như Hình 7.3, ta có thể thấy được xương của bàn tay.

Hướng dẫn trả lời:
Năng lượng của ánh sáng tỉ lệ nghịch với bước sóng; bước sóng càng nhỏ thì năng lượng càng lớn, vì vậy tia X (có bước sóng khoảng $10^-10 m) có năng lượng lớn và có khả năng đâm xuyên qua một số chất có nguyên tử lượng nhỏ như da, thịt, nhưng bị cản lại một phần bởi xương. Thành phần tia X đâm xuyên ion hoá và làm đen tấm phim, phần bị xương cản lại không tới được tấm phim hoặc ion hoá ít nên tấm phim vẫn có màu trắng, từ đó hình thành hình ảnh chụp X-quang.

BÀI TẬP

Bài 1: Hình 7P.1 mô tả các hiện tượng xảy ra đối với sóng vô tuyến có các tần số khác nhau do tác dụng của tầng điện li ở khí quyển.