Bài 22: Sóng điện từ

Tóm tắt lý thuyết

2.1. 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,…

2.2. Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

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 tập minh họa



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