Что нужно знать
Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве переменные электрическое и магнитное поля, которые переносят энергию. Они возникают при движении заряженных частиц с ускорением и могут распространяться как в веществе, так и в вакууме. В вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света: c = 3 · 10^8 м/с. Основными характеристиками волны являются длина волны λ (м), частота ν (Гц) и период T (с), связанные соотношениями c = λν и T = 1 / ν. При переходе электромагнитной волны из одной среды в другую её частота не изменяется, а скорость и длина волны могут измениться. Электромагнитные волны поперечные: векторы напряжённости электрического поля и магнитной индукции перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны. К электромагнитным волнам относятся радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Например, радиоволны используются для передачи информации от радиостанции к радиоприёмнику. Типичная ошибка учеников — считать, что электромагнитным волнам обязательно нужна материальная среда для распространения, хотя они могут распространяться и в вакууме.
Тест: 12 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют электромагнитной волной?
- Распространение в пространстве переменных электрического и магнитного полей
- Колебания частиц вещества без переноса энергии
- Распространение механических деформаций в упругой среде
- Распространение в пространстве только постоянного электрического поля
Электромагнитная волна представляет собой распространяющиеся в пространстве взаимосвязанные переменные электрическое и магнитное поля, переносящие энергию.
2. В каких единицах СИ измеряется частота электромагнитной волны?
- В метрах (м)
- В герцах (Гц)
- В секундах (с)
- В метрах в секунду (м/с)
Частота показывает количество колебаний за одну секунду. Единица измерения частоты в СИ — герц (Гц).
3. Как распространяются электромагнитные волны в вакууме?
- Со скоростью, равной скорости звука
- Со скоростью, зависящей от массы источника
- Со скоростью света, приблизительно 3 · 10^8 м/с
- Только при наличии материальной среды
В вакууме все электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью c ≈ 3 · 10^8 м/с.
4. Какое утверждение правильно характеризует электромагнитную волну?
- Она является продольной и не переносит энергию
- Она является продольной и распространяется только в газах
- Она является поперечной, но распространяется только в жидкостях
- Она является поперечной и может распространяться в вакууме
Электромагнитные волны являются поперечными: электрическое и магнитное поля перпендикулярны направлению распространения. Для их распространения материальная среда не требуется.
5. Какое явление используется при передаче радиосигнала от радиостанции к радиоприёмнику?
- Распространение электромагнитных волн
- Передача механических колебаний через воздух
- Распространение звуковых волн в вакууме
- Распространение тепловых потоков
Радиостанция излучает электромагнитные волны, которые распространяются в пространстве и принимаются антенной радиоприёмника.
6. Как изменяется длина электромагнитной волны при увеличении её частоты в вакууме?
- Увеличивается пропорционально частоте
- Уменьшается обратно пропорционально частоте
- Не изменяется
- Всегда становится равной периоду колебаний
Из соотношения c = λν следует, что при постоянной скорости света длина волны обратно пропорциональна частоте.
7. Частота электромагнитной волны равна 100 МГц. Какова её длина волны в вакууме?
Используем формулу λ = c / ν. λ = (3 · 10^8) / (100 · 10^6) = 3 м.
8. Длина электромагнитной волны в вакууме равна 6 м. Определите её частоту.
- 1,8 · 10^9 Гц
- 5 · 10^6 Гц
- 2 · 10^8 Гц
- 5 · 10^7 Гц
Используем формулу ν = c / λ. ν = (3 · 10^8) / 6 = 5 · 10^7 Гц.
9. Период электромагнитных колебаний равен 2 · 10^-6 с. Чему равна частота?
- 5 · 10^5 Гц
- 2 · 10^-6 Гц
- 5 · 10^-7 Гц
- 2 · 10^6 Гц
Используем формулу ν = 1 / T. ν = 1 / (2 · 10^-6) = 5 · 10^5 Гц.
10. Электромагнитная волна распространяется в вакууме со скоростью 3 · 10^8 м/с. За какое время она пройдёт расстояние 600 км?
- 2 · 10^-9 с
- 2 · 10^-3 с
- 5 · 10^-3 с
- 2 · 10^-6 с
Переведём расстояние: 600 км = 6 · 10^5 м. Используем формулу t = s / c. t = (6 · 10^5) / (3 · 10^8) = 2 · 10^-3 с.
11. Электромагнитная волна переходит из вакуума в прозрачную среду. Как изменяются её частота и длина волны, если скорость распространения в среде уменьшается?
- Частота увеличивается, длина волны уменьшается
- Частота уменьшается, длина волны не изменяется
- Частота не изменяется, длина волны уменьшается
- Частота не изменяется, длина волны увеличивается
При переходе через границу сред частота волны сохраняется. Из соотношения v = λν следует, что при уменьшении скорости длина волны также уменьшается.
12. Какой из перечисленных видов электромагнитного излучения имеет наибольшую частоту?
- Инфракрасное излучение
- Радиоволны
- Видимый свет
- Гамма-излучение
В электромагнитном спектре гамма-излучение имеет наибольшую частоту среди перечисленных видов. При увеличении частоты уменьшается длина волны.