Tài liệu Bài giảng Vật lý_ Dao động, Sóng điện từ docx

1 DAO DAO ĐỘNG – SÓNG ĐIỆN TỪ ĐỘNG – SÓNG ĐIỆN TỪ 2 Nội dung Nội dung B B ản chất của ánh sáng ản chất của ánh sáng 1. Bản chất sóng của ánh sáng 2. Bản chất hạt của ánh sáng 3 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ Xét 1 khung dao động (gồm mạch điện kín có tụ Xét 1 khung dao động (gồm mạch điện kín có tụ điện C, mắc với cuộn dây có độ tự cảm L) nối với điện C, mắc với cuộn dây có độ tự cảm L) nối với nguồn điện £ để nạp điện. nguồn điện £ để nạp điện. • K K 2 2 1 1 E E C C L L 4 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ Nếu cung cấp năng lượng cho khung dao động thì Nếu cung cấp năng lượng cho khung dao động thì trong khung xuất hiện 1 dạng dao động gọi là dao động trong khung xuất hiện 1 dạng dao động gọi là dao động điện. Có 2 ht ec nl điện. Có 2 ht ec nl • + + Tích điện cho tụ (dưới dạng điện trường) Tích điện cho tụ (dưới dạng điện trường) • + + Gây dđiện cứng trong cuộn cảm L (dưới dạng Gây dđiện cứng trong cuộn cảm L (dưới dạng năng lượng từ trường) năng lượng từ trường) • 5 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ k k → → (1) tích điện cho tụ (1) tích điện cho tụ k k → → (2) có dòng điện trong dây dẫn khi đóng k(2) (2) có dòng điện trong dây dẫn khi đóng k(2) tụ sẽ phóng điện qua L, dòng điện tăng từ từ tụ sẽ phóng điện qua L, dòng điện tăng từ từ 0 0 → → Imax (gt ở bàn tụ hết điện tích nghóa là q = 0 Imax (gt ở bàn tụ hết điện tích nghóa là q = 0   tụ điện phóng điện hoàn toàn) tụ điện phóng điện hoàn toàn) Như vậy năng lượng điện trường biến thành năng Như vậy năng lượng điện trường biến thành năng lượng từ trường. lượng từ trường. Do ht tự cắm dòng điện không tắt ngay mà tắt Do ht tự cắm dòng điện không tắt ngay mà tắt dần sau 1 chu kỳ bản dưới tích điện (+) bản trên tích dần sau 1 chu kỳ bản dưới tích điện (+) bản trên tích điện (-) điện (-) T t π = 6 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ Sau khi Sau khi q = qmax (k (1)) trong mạch xuất q = qmax (k (1)) trong mạch xuất hiện dòng cứ ngược chiều với dòng điện làm dòng hiện dòng cứ ngược chiều với dòng điện làm dòng điện trong mạch giảm từ Imax điện trong mạch giảm từ Imax → → 0 0 → → năng lượng năng lượng từ trường biến thành năng lượng điện trường. từ trường biến thành năng lượng điện trường. Nửa chu kỳ tiếp tục lại phóng điện và xét Nửa chu kỳ tiếp tục lại phóng điện và xét (q = 0, I = I (q = 0, I = I max max ) ) Năng lượng điện trường Năng lượng điện trường → → năng lượng từ trường năng lượng từ trường 2 T t = 3T t π = 7 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ • Khi t = T, q = q Khi t = T, q = q max max , L = 0 , L = 0 • Như vậy q, I trong mạch biến đổi tuần hoàn theo Như vậy q, I trong mạch biến đổi tuần hoàn theo thời gian thời gian max 0 sin( )q q t ω ϕ = + max 0 sin( )I I t ω ϕ = + 8 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ • Trường hợp lý tưởng (dây dẫn trong mạch không có điện trở Trường hợp lý tưởng (dây dẫn trong mạch không có điện trở điện trường và từ trường không bò kích thích: năng lượng trong điện trường và từ trường không bò kích thích: năng lượng trong khung dao động không đổi) lúc đó ta có dao động điện từ điều khung dao động không đổi) lúc đó ta có dao động điện từ điều hòa hòa • Trên thực tế dao động tự do của khung dao động là dao Trên thực tế dao động tự do của khung dao động là dao động tắt dần (vì dây dẫn có điện trở R, năng lượng bò khuếch động tắt dần (vì dây dẫn có điện trở R, năng lượng bò khuếch tán). tán). • Để có dao động duy trì ta phải bổ sung năng lượng cho Để có dao động duy trì ta phải bổ sung năng lượng cho khung dao động khung dao động → → khung sẽ dao động dạng dao động cưỡng bức. khung sẽ dao động dạng dao động cưỡng bức. • Nếu tần số cưỡng bức f Nếu tần số cưỡng bức f cb cb = tần số khung f = tần số khung f k k có hiện tượng cộng có hiện tượng cộng hưởng. hưởng. 9 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ • Giả sử hiệu điện thế 2 đầu tụ: Giả sử hiệu điện thế 2 đầu tụ: sđđ cảm ứng. ε tc=cư Theo đònh luật Kirchoff II: U = ε cư (+) q U c = £d d L dt dt θ = − = £ 0 q d L c dt + = 2 2 1 0 d I dq L c dt dt + = 1 0I I CL + = 10 1. 1. Dao động điện từ Dao động điện từ • Đặt Đặt hay hay • gọi là tần số góc riêng của khung dao động gọi là tần số góc riêng của khung dao động • Hay Hay • (nghiệm của phương trình (+)) (nghiệm của phương trình (+)) Chu kỳ Chu kỳ Ứng dụng của khung dao động trong vô tuyến điện, điện từ . Ứng dụng của khung dao động trong vô tuyến điện, điện từ . 2 0 1 LC ω = 0 1 LC ω = 2 0 0I I ω ⇒ + = max 0 sin( )I I t ω ϕ = + 0 0 2 2 n T n LC ω = = [...]... sáng là sóng điện từ 14 2 Sóng điện từ •Vận tốc truyền sóng trong môi trường có chiết suất n (n>1) c c v= = 1) n ε0µ •Vì ánh sáng là sóng điện từ → IAS ~ biên độ dao động dt • I = kA2 (A là biên độ của sóng) r •Cảm giác ta nhìn thấy được chính do £ gây ra •Theo Mắcxoen sóng ánh sáng là 1 phần của thang sóng điện từ 15 2 Sóng điện từ Thang sóng điện từ: •KH chứng minh rằng: Sóng điẹn từ theo... các sóng cơ học P lan truyền trong chân không được r Véctơ cường độ điện trườn£ luôn luôn g r uu r uu r r vuông góc với véctơ từ trường H (£ ⊥ H ) và £ uu r và H vuông góc phương truyền sóng 12 2 Sóng điện từ Trong sóng điện từ nếu có 1 tần số duy nhất thì gọi là sóng điện từ đơn sắc ε0: hằng số điện • 1 ε : hằng số điện môi • v= µ0: hằng số từ • εε 0 µµ0 µ : độ từ của môi trường • 13 2 Sóng điện từ. ..2 Sóng điện từ •Nếu khung dao động mở ra thì điện trường hoặc từ trường lan ra trong không gian xung quanh tạo thành sóng điện từ •Theo 2 luận điểm của Mắcxoen:  Điện trường b/t làm sinh ra từ trường b/t  Từ trường b/t làm sinh ra điện trường b/t •Cứ như thế sóng lan truyền 11 2 Sóng điện từ •Đặc điểm (tính chất) Sóng điện từ có thể lan truyền trong chân không... điện từ: •KH chứng minh rằng: Sóng điẹn từ theo λ khác nhau mà nó thể hiện bản chất khác Từ sóng vô tuyến điện đến ánh sáng hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia roghen (tia X), tia γ đều có bản chất sóng điện từ chúng chỉ khác ở γ 16 2 Sóng điện từ 102 Sóng VTĐ Sóng hồng ngoại Quang phổ thấy được Sóng tử ngoại Tia Rơnghen 100 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 Tia Gamma 10-12 17 Trình bày Phùng . 2. 2. Sóng điện từ Sóng điện từ Thang sóng điện từ: Thang sóng điện từ: • KH chứng minh rằng: Sóng điẹn từ theo KH chứng minh rằng: Sóng điẹn từ theo λ. 2. 2. Sóng điện từ Sóng điện từ • Nếu khung dao động mở ra thì điện trường hoặc từ trường lan ra trong không gian xung quanh tạo thành sóng điện từ. •