Song dien tu va mot so ung dung 210560

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ ĐỀ TÀI: Giáo viên hướng dẫn: Lê Văn Hoàng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lê Thủy An Phùng Thu Hằng Nguyễn Thị Trung Kiên Lớp Lý 3A Niên khóa: 2008 - 2009 MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhóm chọn đề tài “Sóng điện từ” lí sau: _ Việc nghiên cứu “Sóng điện từ” giúp hiểu rõ cầu nối “điện – từ học” “quang học” _ “Sóng điện từ” vấn đề quan trọng Vật lý học đời sống _ “Sóng điện từ” có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật, thông tin liên lạc, y học, quân sự, đời sống hàng ngày… ĐỐI TƯƠNG NGHIÊN CỨU Học sinh sinh viên MỤC LỤC MỞ ĐẦU MỤC LỤC Chương LỊCH SỬ SÓNG ĐIỆN TỪ 1.1 Sự tiên đốn sóng điện từ Maxwell năm 1864 1.1.1 Vài nét tiêu biểu: 1.1.2 Sự tiên đốn sóng điện từ Maxwell 1.2 Heinrich Hertz xác nhận ý tưởng Maxwell 1.2.1 Vài nét tiêu biểu 1.2.2 Thí nghiệm Hertz sóng điện từ Chương PHƯƠNG TRÌNH SĨNG ĐIỆN TỪ 10 2.1 Khái niệm sóng điện từ 10 2.2 Hệ phương trình Maxwell mơ tả trường điện từ tự 10 2.3 Phương trình sóng điện từ 11 Chương PHÂN LOẠI SÓNG ĐIỆN TỪ 13 Chương ỨNG DỤNG SÓNG ĐIỆN TỪ 15 4.1 Radio waves: 15 4.1.1 Định nghĩa 15 4.1.2 Lịch sử .15 4.1.3 Ứng dụng 16 4.2 Micro waves .20 4.2.1 Định nghĩa 20 4.2.2 Tính chất 20 4.2.3 Ứng dụng: Lò vi ba 21 4.3 T- rays 22 4.3.1 Định nghĩa 22 4.3.2 Lịch sử .22 4.3.3 4.4 Ứng dụng 23 Infrared (Tia hồng ngoại) 27 4.4.1 Định nghĩa 27 4.4.2 Lịch sử .27 4.4.3 Tính chất 28 4.4.4 Ứng dụng 29 4.5 Visible light 35 4.5.1 Định nghĩa 35 4.5.2 Ứng dụng 36 4.6 Ultra Violet ( Tia tử ngoại) .40 4.6.1 Định nghĩa 40 4.6.2 Lịch sử .40 4.6.3 Tính chất 41 4.6.4 Ứng dụng 41 4.6.5 Tác hại .43 4.7 X rays .44 4.7.1 Định nghĩa 44 4.7.2 Tính chất 45 4.7.3 Ứng dụng 45 4.7.4 Tác hại .48 4.8 Gamma rays .50 4.8.1 Định nghĩa 50 4.8.2 Ứng dụng 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .56 CHƯƠNG LỊCH SỬ SĨNG ĐIỆN TỪ 1.1 Sự tiên đốn sóng điện từ Maxwell năm 1864 Hình 1.1 James Clerk 1.1.1 Maxwell Vài nét tiêu biểu: James Clerk Maxwell, sinh ngày 13 tháng năm 1831, Edinburgh, Scotland), ngày tháng 11 năm 1879 Ông nhà vật lý học người Scotland Ông đưa hệ phương trình miêu tả định luật điện trường từ trường biết đến với tên gọi hệ phương trình Maxwell Đây hệ phương trình chứng minh điện trường từ trường thành phần trường thống nhất: điện từ trường Ông chứng minh trường điện từ truyền khơng gian dạng sóng với tốc độ khơng đổi 300000 Km/s đưa giả thuyết ánh sáng sóng điện từ Có thể nói Maxwell nhà vật lý học kỷ 19 có ảnh hưởng tới vật lý kỉ 20, người đóng góp vào cơng xây dựng mơ hình toán học khoa học đại Vào năm 1931, nhân kỉ niệm 100 năm ngày sinh Maxwell, Albert Einstein ví cơng trình Maxwell “ sâu sắc hiệu mà vật lý học có từ thời Issac Newton” 1.1.2 Sự tiên đốn sóng điện từ Maxwell Hệ phương trình Maxwell bao gồm bốn phương trình, đề James Clerk Maxwell, dùng để mô tả trường điện từ tương tác chúng vật chất Bốn phương trình Maxwell mơ tả lần lượt:  Điện tích tạo điện trường nào? ( Định luật Gass)  Sự không tồn vật chất từ tích  Dịng điện tạo từ trường nào? ( Định luật Ampere)  Từ trường tạo điện trường nào? ( Định luật cảm ứng Faraday) Các công thức Maxwell vào năm 1865 bao gồm 20 phương trình với 20 ẩn số, nhiều phương trình coi nguồn gốc phương trình Maxwell ngày Các phương trình Maxwell tổng quát hóa định luật thực nghiệm người trước phát ra:  Chỉnh sửa định luật Ampere: phương trình cho chiều (x, y, z)  Định luật Gauss cho điện tích: phương trình  Mối quan hệ dịng điện tổng dịng điện dịch: phương trình cho chiều (x, y, z)  Mối quan hệ từ trường vectơ: phương trình cho chiều (x, y, z), không tồn từ tích  Mối quan hệ điện trường vô hướng vectơ: phương trình cho chiều (x, y, z), định luật Faraday  Mối quan hệ điện trường trường dịch chuyển: phương trình cho chiều (x, y, z)  Định luật Ohm mật độ dòng điện điện trường: phương trình cho chiều (x, y, z)  Phương trình cho tính liên tục: phương trình Các phương trình nguyên Maxwell viết lại Oliver Heaviside Willard Gibbs vào năm 1884 dạng phương trình vectơ Sự thay đổi diễn tả tính đối xứng trường cách biểu diễn tốn học Những cơng thức có tính đối xứng nguồn gốc hai bước nhảy lớn vật lý đại Thuyết tương đối hẹp Vật lý lượng tử Maxwell mở rộng cơng trình Michael Faraday nhận thấy mối liên hệ khăng khít điện từ làm cho loại sóng điện từ trường nên tồn Thật vậy, hệ phương trình Maxwell cho phép đốn trước tồn sóng điện từ , có nghĩa có thay đổi yếu tố cường độ dịng điện, mật độ điện tích…sẽ sinh sóng điện từ truyền khơng gian 1.2 Heinrich Hertz xác nhận ý tưởng Maxwell Năm 1888, Heinrich Hertz làm thí nghiệm phát sóng điện từ xác nhận ý tưởng Maxwell Hình 1.2 Heinrich Hertz 1.2.1 Vài nét tiêu biểu Heinrich Rudolph Hertz, nhà vật lý học người Đức, người có cơng tìm sóng điện từ hiệu ứng quang điện, sinh Hamburg ngày 22-2-1857 Đầu tiên, ông học trường Đại học Tổng hợp Berlin, học trò xuất sắc nhà bác học Helmholtz Hertz nghiên cứu tĩnh điện học điện từ, góp phần to lớn vào việc chế tạo máy vô tuyến điện Năm 1887, ông công bố báo dao động điện nhanh Hertz chế tạo máy phát dao động điện cao tần, gọi "bộ rung Hertz" "bộ cộng hưởng" để phát dao động điện Với thiết bị trên, ơng xác lập trình cảm ứng tương tác mạch điện Năm 1888, ơng thu sóng điện từ thuyết Maxwell tiên đoán chứng minh sóng điện từ đồng với sóng ánh sáng, di chuyển ánh sáng điện nhanh tia Cathode xuyên qua ván hay nhôm mỏng Năm 1889, Hertz trở thành giáo sư trường Đại học Bonn Năm 1891, ông tổng kết cơng trình mình, khẳng định lý thuyết Maxwell Ơng khám phá nhiều tính chất ánh sáng tử ngoại, nghiên cứu điện động lực môi trường chuyển động, chế tạo dao động tử hở Kết cơng trình nghiên cứu Hertz ghi chép tập hợp lại tập kỷ yếu sau: Tạp tuyển, Nghiên cứu lan truyền lực điện Nguyên lý học Ông Bonn ngày 1-1-1894, có 37 tuổi Để ghi nhớ cơng lao Hertz, người ta dùng tên ông để đặt cho đơn vị tần số 1.2.2 Thí nghiệm Hertz sóng điện từ Hình 1.3 Thí nghiệm hertz sóng điện từ 10 Nối nguồn xoay chiều cao tần vào hai đầu hai ống dây tự cảm L L’, hai đầu lại L L’ nối với hai kim loại có hai cầu kim loại A,B gần Khi điều chỉnh hiệu điện khoảng cách A , B cho có tượng phóng điện A, B điểm không gian lân cận A B có cặp vectơ cường độ điện trường cường độ từ trường biến thiên theo thời gian Sự tạo thành sóng điện từ: Hình 1.4 Sóng điện từ tự Kết thí nghiệm Hertz giải thích hai luận điểm Maxwell Khi có phóng điện, điện trường A B giảm, biến đổi theo thời gian, theo luận điểm thứ hai Maxwell, điện trường biến đổi sinh từ trường nghĩa điểm M, M1,M2,… xuất vectơ cường độ từ trường , …cũng biến đổi theo thời gian Theo luận điểm thứ Maxwell, từ trường biến đổi theo thời gian lại sinh điện trường xốy, điểm M, M1,M2 …lại xuất vectơ cường độ điện trường Như vậy, q trình phóng điện A B cặp vectơ ln chuyển hố cho truyền từ điểm tới điểm khác khơng gian, q trình truyền tạo thành sóng điện từ Sóng điện từ trường điện từ biến đổi truyền không gian