Bài 22: Sóng điện từ

a. Sóng điện từ là gì? 

• Khái niệm: Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

b. Các đặc điểm của sóng điện từ 

• Sóng điện từ lan truyền được trong chân không và trong các điện môi. Tốc độ của sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng \(c=3.10^{8}(m/s)\). Tốc độ của sóng điện từ trong điện môi thì nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.

• Sóng điện từ là sóng ngang: và luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.

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

• Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km được dùng trong thông tin vô tuyến nên gọi là các sóng vô tuyến. Người ta chia sóng vô tuyến thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài

c. Tính chất và ứng dụng của sóng điện từ.

• Sóng điện từ có các tính chất sau:

  • Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng.

  • Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa và nhiễu xạ.

Nguồn phát sóng điện từ (còn gọi là chấn tử) rất đa dạng, có thể là bất cứ vật thể nào tạo ra một điện trường hoặc một từ trường biến thiên như: tia lửa điện, dây dẫn điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch điện,…

a. Các vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ

• Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn nên các sóng này không thể truyền đi xa.

• Trong một số vùng tương đối hẹp, các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị không khí hấp thụ.

b. Sự phản xạ của các sóng ngắn trên tầng điện li

• Tầng điện li là một lớp khí quyển, trong đó các phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời.. Tầng điện li kéo dài từ độ cao khoảng 80km đến 800km.

• Các sóng ngắn vô tuyến phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển.

• Nhờ có sự phản xạ liên tiếp trên tầng điện li và trên mặt đất mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất

Bài 1:

Mạch dao động của một máy thu thanh với cuộn dây có độ tự cảm \(L=5.10^{-6}H\), tụ điện có điện dung  \(C=2.10^{-8}F\) ; điện trở thuần R = 0. Hãy cho biết máy đó thu được sóng điện từ có bước sóng bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có: \(\lambda =2\pi c\sqrt{LC}=600m\)

Bài 2: 

Mạch thu sóng của một máy thu thanh đơn giản gồm một cuộn dây có độ tự cảm L và một tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh để tụ có điện dung \({C_1}\) thì mạch thu được sóng điện từ có bước sóng \({\lambda _1} = 16m.\) Điều chỉnh để tụ có điện dung \({C_2}\) thì mạch thu được sóng điện từ có bước sóng  \({\lambda _2} = 12m.\) Điều chỉnh để tụ có điện dung \(C = {C_1} + 3{C_2}\) thì mạch sẽ thu được sóng điện từ có bước sóng \(\lambda\) bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:

• Ta có:  

\(\lambda =2\pi.c\sqrt{LC}\Rightarrow \lambda ^2\sim C\)
\(C=C_1+3C_2\Rightarrow \lambda ^2=\lambda ^2_1+3\lambda _2^2\)
\(\Rightarrow \lambda =\sqrt{16^2+3.12^2}=26,2m\)

Bài 3: 

Chọn câu phát biểu đúng

A. Sóng điện từ cũng mang năng lượng                                

B. Sóng điện từ chỉ truyền trong môi trường vật chất

C. Trong không khí, sóng điện từ có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang                    

D. Sóng điện từ chỉ dùng để truyền tải thông tin liên lạc trong môi trường không khí hoặc chân không.

Hướng dẫn giải:

• Chọn đáp án A

  • Sóng điện từ cũng mang năng lượng           

Bài 4: 

Khi nói về quá trình sóng điện từ, điều nào sau đây là không đúng?

A.  Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng.

B.  Véctơ cường độ điện trường và véctơ cảm ứng từ luôn vuông góc với phương truyền sóng.

C.  Trong quá trình truyền sóng, điện trường và từ trường luôn dao động vuông pha nhau.

D. Trong chân không, bước sóng của sóng điện từ tỉ lệ nghịch với tần số sóng.

Hướng dẫn giải:

• Chọn đáp án B

  • Véctơ cường độ điện trường và véctơ cảm ứng từ luôn vuông góc với phương truyền sóng là phát biểu sai vì Điện trường và từ trường luôn dao động cùng pha

Xem Video giải BT Bài 22 trang 115 SGK Vật lý 12 tại: https://www.youtube.com/watch?v=pA298Q_foYc&index=3&list=PLb86fQcyLH4TFmmHHO09-Il6RWTS4Ga0T 

Cùng với Điện từ trường, Sóng điện từ​ là 1 trong những kiến thức quan trọng nhất của chương 4- Dao động và sóng điện từ. Qua bài giảng Sóng điện từ này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như : 

• Nêu được định nghĩa sóng điện từ.

• Nêu được các đặc điểm của sóng điện từ.

• Nêu được đặc điểm của sự truyền sóng điện từ trong khí quyển.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 22 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Sóng điện từ

  • A. Là sóng dọc hoặc sóng ngang.
  • B. Là điện từ trường lan truyền trong không gian.
  • C. Có điện trường và từ trường tại một điểm dao động cùng phương
  • D. Không truyền được trong chân không.

• Câu 2:

  Mạch dao động của một máy thu thanh với cuộn dây có độ tự cảm \(L=5.10^{-6}(H)\), tụ điện có điện dung \(2.10^{-8}(F)\); điện trở thuần R = 0. Hãy cho biết máy đó thu được sóng điện từ có bước sóng bằng bao nhiêu? 

  • A. 300m
  • B. 400m
  • C. 500m
  • D. 600m

• Câu 3:

  Phát biểu nào sau đây là sai về sóng điện từ ?

  • A. Sóng điện từ mang năng lượng tỉ lệ với luỷ thừa bậc 4 của tần số.
  • B. Sóng điện từ là sóng ngang.                        
  • C. Sóng điện từ có đầy đủ các tính chất giống sóng cơ.
  • D.  Giống như sóng cơ, sóng điện từ cần môi trường vật chất đàn hồi để lan truyền.

• Câu 4:

  Một mạch thu sóng điện từ gồm cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm không đổi và tụ điện có điện dung biến đổi. Để thu được sóng có bước sóng 90 m, người ta phải điều chỉnh điện dung của tụ là 300 pF. Để thu được sóng 91 m thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị nào?

  • A. 306,7 pF.
  • B. 206,7 pF.
  • C. 206,7 pF.
  • D. 106,7 pF.

Câu 5- Câu 11: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 22 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 22.5 trang 58 SBT Vật lý 12

Bài tập 22.6 trang 58 SBT Vật lý 12

Bài tập 22.7 trang 59 SBT Vật lý 12

Bài tập 22.8 trang 59 SBT Vật lý 12

Bài tập 22.9 trang 59 SBT Vật lý 12

Bài tập 22.10 trang 59 SBT Vật lý 12

Bài tập 22.11 trang 59 SBT Vật lý 12

Bài tập 1 trang 132 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 2 trang 132 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 3 trang 132 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 4 trang 132 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 5 trang 132 SGK Vật lý 12 nâng cao

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!