Chương II. Sóng

Bài 11. Sóng điện từ

Tìm hiểu về sóng điện từ, đặc điểm và ứng dụng của sóng điện từ trong đời sống.

🟡 Trung bình 45 phút

Lý thuyết Sóng điện từ

1 1. Sóng điện từ

Định nghĩa: Sóng điện từ là sự lan truyền của điện trường và từ trường biến thiên trong không gian.

Đặc điểm:

Là sóng ngang
Truyền được trong chân không với tốc độ c = 3×10⁸ m/s
Không cần môi trường vật chất
Mang năng lượng

Cấu tạo: Gồm vectơ điện trường E và vectơ từ trường B dao động vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền.

2 2. Phổ điện từ

Các loại sóng điện từ (theo tần số tăng dần):

Sóng vô tuyến: f < 3×10⁹ Hz, λ > 0,1m
Sóng microwave: 3×10⁹ - 3×10¹¹ Hz
Hồng ngoại: 3×10¹¹ - 4×10¹⁴ Hz
Ánh sáng thấy được: 4×10¹⁴ - 7,5×10¹⁴ Hz
Tử ngoại: 7,5×10¹⁴ - 3×10¹⁶ Hz
Tia X: 3×10¹⁶ - 3×10¹⁹ Hz
Tia gamma: f > 3×10¹⁹ Hz

3 3. Tốc độ và năng lượng sóng điện từ

Tốc độ trong chân không:

$$c = 3 \times 10^8 \text{ m/s}$$

Tốc độ trong môi trường:

$$v = \frac{c}{n}$$

với n là chiết suất môi trường.

Năng lượng photon:

$$E = hf = \frac{hc}{\lambda}$$

với h = 6,626×10⁻³⁴ J.s (hằng số Planck)

4 4. Ứng dụng của sóng điện từ

Sóng vô tuyến: Truyền thanh, truyền hình, wifi, bluetooth

Microwave: Lò vi sóng, radar, thông tin vệ tinh

Hồng ngoại: Điều khiển từ xa, camera hồng ngoại, y tế

Ánh sáng: Chiếu sáng, quang hợp, laze

Tử ngoại: Diệt khuẩn, chiếu X-quang giả, kiểm tra tiền

Tia X: Chụp X-quang y tế, soi khuyết tật

Tia gamma: Trị ung thư, diệt khuẩn thực phẩm

Các dạng bài tập

1 Dạng 1: Tính bước sóng và tần số

Phương pháp giải

Phương pháp:

c = λf = 3×10⁸ m/s
λ = c/f

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1: Sóng radio có tần số 100MHz. Tính bước sóng.

GIẢI

Giải:

λ = c/f = 3×10⁸/(100×10⁶) = 3 m

VÍ DỤ 2

Ví dụ 2: Ánh sáng đỏ có λ = 700nm. Tính tần số.

GIẢI

Giải:

f = c/λ = 3×10⁸/(700×10⁻⁹) ≈ 4,3×10¹⁴ Hz

2 Dạng 2: Tính năng lượng photon

Phương pháp giải

Phương pháp:

E = hf = hc/λ
h = 6,626×10⁻³⁴ J.s

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1: Tính năng lượng photon ánh sáng xanh λ = 500nm.

GIẢI

Giải:

E = hc/λ = (6,626×10⁻³⁴×3×10⁸)/(500×10⁻⁹)

E ≈ 4×10⁻¹⁹ J ≈ 2,5 eV

3 Dạng 3: Bài toán thực tế

Phương pháp giải

Phương pháp:

Nhận diện loại sóng điện từ
Áp dụng công thức sóng

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1 (Thực tế): Wifi 2,4GHz có bước sóng bao nhiêu? Tại sao tường có thể làm减弱 sóng wifi?

GIẢI

Giải:

λ = 3×10⁸/(2,4×10⁹) = 0,125 m = 12,5 cm

Tường bê tông chứa sắt hấp thụ và phản xạ sóng điện từ, làm giảm cường độ tín hiệu.

VÍ DỤ 2

Ví dụ 2 (Thực tế): Lò vi sóng hoạt động ở 2,45GHz. Tại sao chọn tần số này?

GIẢI

Giải:

Tần số 2,45GHz được chọn vì:

- Nước hấp thụ tốt ở tần số này → sinh nhiệt hiệu quả

- Đủ năng lượng để làm nóng thực phẩm

- Không quá cao để chi phí sản xuất hợp lý

VÍ DỤ 3

Ví dụ 3 (Thực tế): Tia X trong y tế có λ khoảng 0,1nm. Tính năng lượng photon. Giải thích khả năng xuyên thấu.

GIẢI

Giải:

E = hc/λ = (6,626×10⁻³⁴×3×10⁸)/(0,1×10⁻⁹) ≈ 2×10⁻¹⁵ J ≈ 12500 eV

Năng lượng lớn cho phép tia X xuyên qua mô mềm nhưng bị cản lại bởi xương (chụp X-quang).

Sẵn sàng thử thách bản thân?

Hoàn thành 15 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài

Làm bài tập ngay

Các bài học trong chương: Chương II. Sóng

Bài 8. Mô tả sóng

🟡 45p

Bài 9. Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

🟡 45p

Bài 10. Thực hành: Đo tần số của sóng âm

🟡 45p

Bài 11. Sóng điện từ

🟡 45p

Bài 12. Giao thoa sóng

🔴 45p

Bài 13. Sóng dừng

🔴 45p

Bài 14. Bài tập về sóng

🔴 45p

Bài 15. Thực hành: Đo tốc độ truyền âm

🟡 45p