Giải bài tập SGK Vật lý 12 Bài 22: Sóng điện từ

Sóng điện từ là gì? Nêu những đặc điểm của sóng điện từ.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa và các đặc điểm của sóng điện từ.

Hướng dẫn giải

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

- Các đặc điểm:

+ Sóng điện từ lan truyền trong chân không và trong các điện môi.

+ Sóng điện từ là sóng ngang, có thành phần vecto điện trường \(\overrightarrow E \)  vuông góc với thành phần vecto cảm ứng từ  \(\overrightarrow B \) và cùng vuông góc với với phương truyền sóng, ba vecto \(\overrightarrow E \), \(\overrightarrow B \) và  \(\overrightarrow v\) tạo thành một tam diện thuận.

+ Dao động của điện trường và từ trường trong sóng điện từ luôn luôn cùng pha.

+ Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì sóng điện từ cũng bị phản xạ, khúc xạ.

+ Sóng điện từ mang năng lượng.

Nêu những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được các đặc điểm của sóng vô tuyến khi truyền trong khí quyển.

Hướng dẫn giải

- Sóng vô tuyến bị môi trường không khí hấp thụ. Chỉ có những sóng điện từ nằm trong một số vùng tương đối hẹp là không bị môi trường không khí hấp thụ. Các vùng này gọi là dải sóng vô tuyến.

+ Sóng dài: có năng lượng thấp, bị các vật trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít, do đó sóng dài và cực dài được dùng trong thông tin liên lạc dưới nước (VD: liên lạc giữa các tàu ngầm,...). Tuy nhiên, chúng bị yếu đi rất nhanh khi đi ra xa khỏi nguồn phát, vì vậy nguồn phát phải có công suất lớn.

+ Sóng trung: Ban ngày bị hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa. Ban đêm sóng ít bị hấp thụ, phản xạ tốt ở tầng điện li nên sóng có thể truyền đi xa. Sóng trung được dùng trong vô tuyến truyền thanh (thường sử dụng chỉ trong phạm vi một quốc gia). Tuy nhiên, về ban ngày thì ta chỉ bắt được các đài ở gần, còn về ban đêm sẽ bắt được các đài ở xa hơn (ban đêm nghe đài sóng trung rõ hơn ban ngày).

+ Sóng ngắn: có năng lượng lớn, bị phản xạ nhiều lần giữa tầng điện ly và mặt đất. Do đó một đài phát sóng ngắn có công suất lớn có thể truyền sóng tới mọi điểm trên Trái Đất. Sóng ngắn thường được dùng trong liên lạc vô tuyến hàng hải và hàng không, các đài phát thanh,...

+ Sóng cực ngắn: không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ, nó xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ. Sóng cực ngắn thường được dùng trong việc điều khiển bằng vô tuyến, trong vô tuyến truyền hình, trong thông tin vũ trụ,...

- Chú ý: Vô tuyến truyền hình dùng các sóng cực ngắn, không truyền được xa trên mặt đất, không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ, nó xuyên qua tầng điện li. Muốn truyền hình đi xa, người ta phải đặt các đài tiếp sóng trung gian, hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu rồi phát trở về Trái Đất.

Hãy chọn câu đúng.

Nhiều khi ngồi trong nhà không thể dùng được điện thoại di động vì không có sóng. Nhà đó chắc chắn phải là:

A. nhà sàn

B. nhà lá

C. nhà gạch

D. nhà bêtong

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được ứng dụng của sóng vô tuyến dùng trong điện thoại và đặc điểm của sóng vô tuyến khi truyền trong không khí.

Hướng dẫn giải

- Vì sóng điện thoại thực chất là sóng ngắn, bị phản xạ khi gặp môi trường được coi như là dẫn điện tốt. ... Vì vậy, sóng điện thoại khi gặp nhà bê tông sẽ bị phản xạ nên bên trong nhà sóng rất yếu hoặc có thể mất sóng.

- Chọn đáp án D.

Sóng điện từ có tần số 12 MHz thuộc loại sóng nào dưới đây?

A. Sóng dài

B. Sóng trung

C. Sóng ngắn

D. Sóng cực ngắn

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được các đặc điểm và phân loại sóng điện từ.

Hướng dẫn giải

- Sóng ngắn có tần số trong khoảng 3000KHz - 30MHz 

- Chọn đáp án C.

Trong các hình sau, hình nào diễn tả đúng phương và chiều của cường độ điện trường E, cảm ứng từ B và tốc độ truyền sóng V của một sóng điện từ?

A. Hình a      B. Hình b      C. Hình c      D. Hình d

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm của sóng điện từ: các vecto cường độ điện trường \(\overrightarrow E \), cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) và tốc độ truyền sóng \(\overrightarrow v \) đôi một vuông góc với nhau.

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án C.

Tính tần số của các sóng ngắn có bước sóng 25m, 31m và 41m. Biết tốc độ truyền sóng điện từ là 3.108 m/s.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: \(\lambda = \frac{c}{f} \Rightarrow f = \frac{{{{3.10}^8}}}{\lambda }\) để tìm tần số

Hướng dẫn giải

- Bước sóng là:   \(\lambda = \frac{c}{f} = \frac{{{{3.10}^8}}}{f} \)

- Tần số là: \( f = \frac{{{{3.10}^8}}}{\lambda }\)

- Với λ = 25m ,tần số là: \(f = \frac{{{{3.10}^8}}}{\lambda } = \frac{{{{3.10}^8}}}{{25}} = 12MHz\)

- Với λ = 31m, tần số là: \(f = \frac{{{{3.10}^8}}}{\lambda } = \frac{{{{3.10}^8}}}{{31}} = 9,68MHz\)

- Với λ = 41m, tần số là: \(f = \frac{{{{3.10}^8}}}{\lambda } = \frac{{{{3.10}^8}}}{{41}} = 97,32MHz\)