Soạn mới giáo án Vật lí 11 KNTT bài 11: Sóng điện từ

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh hai nhà vật lí người Anh: Michael Faraday và James Clerk Maxwell cho HS quan sát và giới thiệu.

Dựa vào các thí nghiệm nghiên cứu về mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường, nhà bác học Faraday đã xây dựng lí thuyết điện từ. Maxwell đã mở rộng lí thuyết này và dựa vào đó tiên đoán điện từ trường biến thiên sẽ lan truyền khắp không gian dưới dạng sóng.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK, tìm hiểu về sóng điện từ.

- GV đặt câu hỏi:

+ Sóng điện từ là gì?

+ Thang sóng điện từ là gì?

- GV lưu ý: Các thiết bị như ti vi, điện thoại di động, lò vi sóng đều sử dụng sóng điện từ.

- Sau khi HS trả lời, GV nhận xét và kết luận về sóng điện từ, yêu cầu HS ghi bài vào vở.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr44)

Một vệ tinh thông tin (vệ tinh địa tĩnh) chuyển động trên quỹ đạo tròn ngay phía trên xích đạo của Trái Đất, quay cùng hướng và cùng chu kì tự quay của Trái Đất ở độ cao 36 600 km so với đài phát trên mặt đất. Đài phát nằm trên đường thẳng nối vệ tinh và tâm Trái Đất. Coi Trái Đất là một hình cầu có bán kính R = 6 400 km. Vệ tinh nhận sóng truyền hình từ đài phát rồi phát lại tức thời tín hiệu đó về Trái Đất. Biết sóng có bước sóng   λ = 0,5 m; tốc độ truyền sóng c = 3.108 m/s. Tính khoảng thời gian lớn nhất mà sóng truyền hình đi từ đài phát đến một điểm trên mặt Trái Đất, vẽ hình minh hoạ.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. SÓNG ĐIỆN TỪ

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

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

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

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr44)

Thông tin được đài phát phát đi, vệ tinh thu nhận tín hiệu đó và phát trở lại trái đất. Các điểm trên mặt đất sẽ nhận được thông tin đó thông qua đầu thu tín hiệu.

Khoảng thời gian lớn nhất mà sóng truyền hình đi từ đài phát đến một điểm trên mặt Trái Đất tương ứng với thời gian sóng truyền từ điểm D đến A sau đó từ A về B.

Độ dài đoạn AB là:

km

Thời gian cần tìm:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh thang sóng điện từ (Hình 11.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm 3 -4 người, nghiên cứu SGK, tìm hiểu về thang sóng điện từ và điền thông tin vào Bảng.

- Sau khi hoàn thành Bảng, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr45, 46)

Câu hỏi (SGK – tr45)

So sánh tần số của ánh sáng đỏ và ánh sáng tím.

Câu hỏi (SGK – tr46)

1. Giải thích tại sao mỗi khi cho phóng hồ quang người thợ hàn cần mặt nạ che mặt (Hình 11.5).

2. Giải thích tại sao Mặt Trời là một nguồn năng lượng khổng lồ phát ra tia tử ngoại mà con người và các sinh vật trên Trái Đất vẫn có thể sinh sống dưới ánh mặt trời đươc.

- GV đặt câu hỏi:

+ Liệt kê các bậc, độ lớn bước sóng của các bức xạ chủ yếu trong thang sóng điện từ.

+ Nhận xét về tần số (hay bước sóng) của các loại sóng điện từ.

­- GV lưu ý: Không có sự phân chia rõ ràng giữa các dải trong thang sóng điện từ. Ví dụ, sóng vi ba đôi khi được coi là sự chia nhỏ sóng vô tuyến, dãy gồm tia X và tia  trùng nhau.

- Sau khi HS thảo luận, trả lời, GV nhận xét và kết luận về thang sóng điện từ, yêu cầu HS ghi bài vào vở.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

II. THANG SÓNG ĐIỆN TỪ

1. Ánh sáng nhìn thấy

- Dải bước sóng của ánh sáng nhìn thấy là một phần của thang sóng điện từ.

- 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 0,38 μm đến 0,76 μm.

- Nguồn phát ra ánh sáng nhìn thấy như: Mặt Trời, một số loại đèn, tia chớp,…

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr45)

Tần số của ánh sáng đỏ (4.10⁴ Hz) nhỏ hơn tần số của ánh sáng tím (7.10⁴ Hz).

2. Tia hồng ngoại (IR)

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

- 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, điốt hồng ngoại...

3. Tia tử ngoại (UV)

- Tia tử ngoại là sóng điện tử không nhìn thấy có bước sóng ngắn hơn bước sóng nằm trong khoảng từ 10 nm đến 400 nm.

- Nguồn phát tia tử ngoại: Vật có nhiệt độ trên 2000⁰C thì phát được tia tử ngoại, nhiệt độ của vật càng cao thì bước sóng tử ngoài càng nhỏ. Hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân là nguồn phát tia tin ngoại mạnh.

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.

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr46)

1. Nguyên nhân do hồ quang điện phát ra tia tử ngoại, mà ánh sáng tử ngoại có bước sóng ngắn có thể làm tổn hại đến các tế bào mắt có thể gây mù mắt nên người thợ cần phải có thiết bị bảo hộ, đeo mặt nạ khi hàn hồ quang điện.

2. Nguyên nhân do xung quanh Trái Đất có bầu khí quyển (được chia thành các tầng như đối lưu, bình lưu,…), khi tia tử ngoại từ Mặt Trời phát ra đến gặp bầu khí quyển của Trái Đất thì bị phản xạ hoặc bị hấp thụ gần như hoàn toàn nên con người và các sinh vật trên Trái Đất vẫn có thể sinh sống dưới ánh nắng mặt trời được.

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 chuẩn 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

- 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 gamma giúp phát hiện, các khuyết tật bằng hình ảnh rõ ràng với độ chính xác cao.