Что нужно знать
Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве изменения электрического и магнитного полей, которые могут существовать и распространяться без материальной среды. Они возникают при ускоренном движении электрических зарядов, например при колебаниях зарядов в антенне. Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью света: c = 300 000 000 м/с. В веществе их скорость обычно меньше, чем в вакууме. Основными характеристиками электромагнитной волны являются длина волны (λ), частота (ν) и скорость распространения (c); они связаны формулой c = λ · ν, где длина волны измеряется в метрах (м), частота — в герцах (Гц), а скорость — в метрах в секунду (м/с). Электромагнитные волны отражаются, преломляются и могут поглощаться различными веществами. К электромагнитным волнам относятся радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Например, радиоволны используются для передачи сигналов от радиостанции к приёмнику. Типичная ошибка учеников — считать, что для распространения электромагнитных волн обязательно нужен воздух или другая материальная среда, хотя они распространяются 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?
- Распространяющиеся в пространстве изменения электрического и магнитного полей
- Распространение колебаний частиц вещества
- Движение электрических зарядов только по проводнику
- Передачу тепла от одного тела к другому
Электромагнитная волна представляет собой распространяющиеся изменения электрического и магнитного полей. Для её распространения не требуется материальная среда.
2. Какова скорость распространения электромагнитных волн в вакууме?
- 30 000 000 м/с
- 300 000 000 м/с
- 3 000 000 м/с
- 300 000 м/с
В вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света, приблизительно равной 3 · 10^8 м/с.
3. В каких единицах измеряется частота электромагнитной волны?
- В джоулях
- В метрах
- В герцах
- В метрах в секунду
Частота показывает количество колебаний за одну секунду и измеряется в герцах (Гц).
4. Какое условие необходимо для возникновения электромагнитных волн?
- Наличие только постоянного магнитного поля
- Наличие неподвижного электрического заряда
- Нагревание любого проводника
- Ускоренное движение электрических зарядов
Электромагнитные волны возникают при ускоренном движении электрических зарядов. Например, их излучают колеблющиеся заряды в передающей антенне.
5. Какая из перечисленных волн относится к электромагнитным?
- Радиоволна
- Волна на поверхности воды
- Звуковая волна в воздухе
- Волна сжатия в пружине
Радиоволны являются разновидностью электромагнитных волн. Звуковые волны и волны на воде относятся к механическим.
6. Что происходит с частотой электромагнитной волны при увеличении её длины в одной и той же среде?
- Частота не изменяется
- Частота уменьшается
- Частота увеличивается
- Частота становится равной скорости волны
Скорость волны в одной и той же среде постоянна, а длина волны и частота связаны обратной зависимостью: c = λ · ν. Поэтому при увеличении длины волны частота уменьшается.
7. Радиостанция передаёт сигнал с помощью антенны. Какие волны используются для передачи сигнала на расстояние?
- Волны на поверхности воды
- Звуковые
- Радиоволны
- Упругие волны
Радиостанция создаёт электромагнитные радиоволны, которые распространяются в пространстве и принимаются антенной радиоприёмника.
8. Длина электромагнитной волны в вакууме равна 3 м. Какова её частота? Скорость света принять равной 3 · 10^8 м/с.
- 10 МГц
- 900 МГц
- 300 МГц
- 100 МГц
Используем формулу ν = c / λ. ν = 3 · 10^8 / 3 = 10^8 Гц = 100 МГц.
9. Частота электромагнитной волны равна 6 · 10^7 Гц. Какова длина волны в вакууме? Скорость света принять равной 3 · 10^8 м/с.
Используем формулу λ = c / ν. λ = 3 · 10^8 / (6 · 10^7) = 5 м.
10. За какое время электромагнитная волна пройдёт в вакууме расстояние 600 км? Скорость света принять равной 3 · 10^8 м/с.
- 0,02 с
- 0,002 с
- 0,0002 с
- 0,2 с
Переведём расстояние: 600 км = 600 000 м. Используем формулу t = s / c. t = 600 000 / (3 · 10^8) = 0,002 с.
11. Электромагнитная волна распространяется в вакууме с частотой 5 · 10^8 Гц. Какова её длина?
Используем формулу λ = c / ν. λ = 3 · 10^8 / (5 · 10^8) = 0,6 м.
12. Какое утверждение о распространении электромагнитных волн является правильным?
- Они не могут распространяться через вакуум
- Они распространяются только в воздухе
- Они распространяются только в жидкостях и газах
- Они могут распространяться в вакууме и в веществе
Электромагнитные волны не нуждаются в материальной среде, поэтому могут распространяться в вакууме. Они также проходят через различные вещества, хотя их скорость и интенсивность могут изменяться.