Giải bài tập Vật lí lớp 11 Bài 11: Sóng điện từ
Khởi động trang 44 Vật Lí 11: Chỉ với một chiếc điện thoại thông minh hay chiếc máy tính được kết nối với internet, ta có thể trao đổi thông tin với nhau trên khắp toàn cầu. Vậy tại sao thông tin lại có thể lan truyền được trong không gian?
Lời giải:
Thông tin lại có thể lan truyền được trong không gian vì thông tin được lan truyền đi dưới dạng sóng điện từ.
I. Sóng điện từ
Câu hỏi trang 44 Vật Lí 11: 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.
Lời giải:
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:
Thời gian cần tìm:
II. Thang sóng điện từ
Câu hỏi trang 45 Vật Lí 11: So sánh tần số của ánh sáng đỏ và ánh sáng tím.
Lời giải:
Tần số của ánh sáng đỏ (4.104 Hz) nhỏ hơn tần số của ánh sáng tím (7.104 Hz).
Câu hỏi 1 trang 46 Vật Lí 11: Giải thích tại sao mỗi khi cho phóng hồ quang người thợ hàn cần mặt nạ che mặt (Hình 11.5).
Lời giải:
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.
Câu hỏi 2 trang 46 Vật Lí 11: 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 nắng mặt trời được.
Lời giải:
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.
Hoạt động trang 47 Vật Lí 11: Bảng 11.1 cho biết phạm vi của bước sóng trong chân không của các dải chính tạo nên thang sóng điện từ. Hãy xác định phạm vi của tần số tương ứng với các dải bước sóng đó.
Lời giải:
Sử dụng công thức:
|
Bảng 11.1. Bước sóng trong chân không của thang sóng điện từ |
||
|
Loại bức xạ |
Phạm vi bước sóng |
Phạm vi tần số (Hz) |
|
Sóng vô tuyến |
Từ 1 m đến 100 km |
Từ 3.103 đến 3.108 |
|
Sóng vi ba |
Từ 1 mm đến 1 m |
Từ 3.108 đến 3.1011 |
|
Tia hồng ngoại |
Từ 0,76 µm đến 1 mm |
Từ 3.1011 đến 3,9.1014 |
|
Ánh sáng nhìn thấy |
Từ 0,38 µm đến 0,76 µm |
Từ 3,9.1014 đến 7,9.1014 |
|
Tia tử ngoại |
Từ 10 nm đến 400 nm |
Từ 7,5.1014 đến 3.1016 |
|
Tia X |
Từ 30 pm đến 3 nm |
Từ 1017 đến 1019 |
Hoạt động 1 trang 47 Vật Lí 11: Nêu tên sóng điện từ trong chân không ứng với mỗi bước sóng.
a) 1 km;
b) 3 cm;
c) 5 μm;
d) 500 nm;
e) 50 nm;
g) 10-12 m.
Lời giải:
a) 1 km – Sóng vô tuyến
b) 3 cm – Sóng vi ba
c) 5 μm – Tia hồng ngoại
d) 500 nm – Ánh sáng nhìn thấy
e) 50 nm – Tia tử ngoại
g) 10-12 m – Tia X
Hoạt động 2 trang 47 Vật Lí 11: Nêu loại sóng điện từ ứng với mỗi tần số sau:
a) 200 kHz;
b) 100 MHz;
c) 5.1014 Hz;
d) 1018 Hz.
Lời giải:
a) 200 kHz – Sóng vô tuyến
b) 100 MHz – Sóng vô tuyến
c) 5.1014 Hz – Ánh sáng nhìn thấy
d) 1018 Hz – Tia X.
Em có thể trang 47 Vật Lí 11: Nhận biết được các loại bức xạ trong thang sóng điện từ dựa vào bước sóng hoặc tần số của nó.
Lời giải:
Dựa vào bảng số liệu bước sóng và tần số của các loại bức xạ nằm trong thang sóng điện từ ta có thể biết được bức xạ đã cho thuộc loại bức xạ nào trong thang sóng điện từ.
|
Bảng 11.1. Bước sóng trong chân không của thang sóng điện từ |
||
|
Loại bức xạ |
Phạm vi bước sóng |
Phạm vi tần số (Hz) |
|
Sóng vô tuyến |
Từ 1 m đến 100 km |
Từ 3.103 đến 3.108 |
|
Sóng vi ba |
Từ 1 mm đến 1 m |
Từ 3.108 đến 3.1011 |
|
Tia hồng ngoại |
Từ 0,76 µm đến 1 mm |
Từ 3.1011 đến 3,9.1014 |
|
Ánh sáng nhìn thấy |
Từ 0,38 µm đến 0,76 µm |
Từ 3,9.1014 đến 7,9.1014 |
|
Tia tử ngoại |
Từ 10 nm đến 400 nm |
Từ 7,5.1014 đến 3.1016 |
|
Tia X |
Từ 30 pm đến 3 nm |
Từ 1017 đến 1019 |
|
Tia gamma |
Từ 10-5 nm đến 0,1 nm |
Từ 3.1018 đến 3.1022 |
Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 10: Thực hành: Đo tần số của sóng âm
Bài 11: Sóng điện từ
Bài 12: Giao thoa sóng
Bài 13: Sóng dừng
Bài 14: Bài tập về sóng