ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Indukcja i prąd przemiennyklasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/fizyka/fale-elektromagnetyczne-i-widmo/

Fizyka · Indukcja i prąd przemienny · kl. 3 · zakres rozszerzony

Fale elektromagnetyczne i widmo

Zmienne pola elektryczne i magnetyczne wzajemnie się podtrzymują i biegną przez próżnię jako fala – od fal radiowych po promieniowanie gamma.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Skąd się bierze fala

  • Zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne (to istota indukcji), a zmienne pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne. Te dwa efekty się podtrzymują i zaburzenie rozchodzi się samo, także w próżni.
  • Źródłem fal są ładunki poruszające się ze zmienną prędkością, np. elektrony drgające w antenie nadajnika.
  • Oznaczenia: c — prędkość światła w próżni, c ≈ 3,00·108 m/s; λ — długość fali [m]; f — częstotliwość [Hz].
Zapamiętaj

Fala elektromagnetyczna jest poprzeczna: wektory E i B są prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się. W próżni c = λ · f.

cEBλE ⟂ B ⟂ kierunek rozchodzenia; w próżni c = λ·f
Fala elektromagnetyczna: E i B drgają prostopadle do siebie i do kierunku rozchodzenia się
  • Światło też jest falą elektromagnetyczną (zob. temat o świetle w klasie II).

2Widmo

zakresdługość fali λprzykładradiowepowyżej ok. 1 mradio, TV, telefoniamikrofaleok. 1 mm – 1 mkuchenka, Wi-Fi, radarpodczerwień780 nm – 1 mmpilot, termowizjawidzialne380–780 nmwidzenienadfiolet10–380 nmopalanie, sterylizacjarentgenowskie0,01–10 nmzdjęcia RTGgamma< ok. 0,01 nmradioterapiaw dół: λ maleje, częstotliwość f rośniew próżni wszystkie mają prędkość c (granice umowne)
Widmo fal elektromagnetycznych: od fal radiowych do promieniowania gamma długość fali maleje, a częstotliwość rośnie
  • Fale radiowe → mikrofale → podczerwień → światło widzialne (ok. 380–780 nm) → nadfiolet → promieniowanie rentgenowskie → gamma. Im krótsza fala, tym większa częstotliwość.
  • W próżni wszystkie te fale mają tę samą prędkość c; różnią się długością fali i częstotliwością, a przez to sposobem wytwarzania i oddziaływaniem z materią.
Sprawdź, czy rozumiesz

Co jest źródłem fal radiowych w antenie nadajnika?

3Przykłady

  • Dane: fala radiowa, f = 100 MHz = 108 Hz.
  • Wzór: λ = c przez f.
  • Obliczenia: λ = 3·108 przez 108 m = 3 m.
  • Odpowiedź: λ = 3 m (to pasmo radia UKF FM).
  • Przykład 2. Światło o λ = 600 nm = 6·10−⁠7 m: f = c przez λ = 3·108 przez 6·10−⁠7 Hz = 5·1014 Hz.
Uwaga na błąd

„fale elektromagnetyczne potrzebują ośrodka, jak dźwięk”

Fale EM rozchodzą się w próżni; ośrodka wymagają fale mechaniczne, np. dźwięk.

✎Ściąga: Fale elektromagnetyczne i widmo

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Fala elektromagnetyczna jest poprzeczna: wektory E i B są prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się. W próżni c = λ · f.
  • Oznaczenia: c — prędkość światła w próżni, c ≈ 3,00·108 m/s; λ — długość fali [m]; f — częstotliwość [Hz].
  • Fale radiowe → mikrofale → podczerwień → światło widzialne (ok. 380–780 nm) → nadfiolet → promieniowanie rentgenowskie → gamma. Im krótsza fala, tym większa częstotliwość.
  • Dane: fala radiowa, f = 100 MHz = 108 Hz.
  • Wzór: λ = c przez f.
  • Obliczenia: λ = 3·108 przez 108 m = 3 m.
  • Odpowiedź: λ = 3 m (to pasmo radia UKF FM).
  • Przykład 2. Światło o λ = 600 nm = 6·10−⁠7 m: f = c przez λ = 3·108 przez 6·10−⁠7 Hz = 5·1014 Hz.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Jak rozchodzi się fala elektromagnetyczna w próżni?

    1. AWcale się nie rozchodzi, bo potrzebuje ośrodka
    2. BZ prędkością dźwięku
    3. CZ prędkością c ≈ 3·108 m/s, jednakową dla wszystkich częstotliwości
    4. DZ prędkością tym większą, im większa częstotliwość
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Z prędkością c ≈ 3·108 m/s, jednakową dla wszystkich częstotliwości – Fale EM nie wymagają ośrodka, a w próżni wszystkie mają prędkość c.

  2. Wektory E i B w fali elektromagnetycznej są

    1. Arównoległe do siebie
    2. Bprostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się
    3. Cstałe w czasie
    4. Drównoległe do kierunku rozchodzenia się
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się – Fala EM jest poprzeczna: E ⟂ B, a oba są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się.

  3. Zmienne pole magnetyczne wytwarza

    1. Apole elektryczne
    2. Bwyłącznie ciepło
    3. Cstałe pole grawitacyjne
    4. Dstały ładunek
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: pole elektryczne – To zjawisko indukcji elektromagnetycznej; analogicznie zmienne pole elektryczne wytwarza magnetyczne.

  4. Co jest źródłem fal radiowych w antenie nadajnika?

    1. AStały prąd w antenie
    2. BElektrony drgające w antenie
    3. CŁadunki spoczywające na antenie
    4. DMagnes trwały w antenie
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Elektrony drgające w antenie – Ładunki poruszające się ze zmienną prędkością wytwarzają zmienne pola, które się rozchodzą.

  5. Który zakres widma ma największą częstotliwość?

    1. Afale radiowe
    2. Bmikrofale
    3. Cpromieniowanie gamma
    4. Dświatło widzialne
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: promieniowanie gamma – Promieniowanie gamma ma najkrótsze fale, więc największą częstotliwość.

  6. Długość fali radiowej o częstotliwości 100 MHz wynosi

    1. A300 m
    2. B0,33 m
    3. C30 m
    4. D3 m
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 3 m – λ = c/f = 3·108/108 m = 3 m (300 m wychodzi, gdy 100 MHz potraktuje się jak 1 MHz).

  7. Częstotliwość światła o długości fali 600 nm to około

    1. A1,8·102 Hz
    2. B5·105 Hz
    3. C2·10−⁠15 Hz
    4. D5·1014 Hz
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 5·1014 Hz – f = c/λ = 3·108/(6·10−⁠7) Hz = 5·1014 Hz (5·105 Hz wychodzi bez zamiany nm na m).

  8. Zakres światła widzialnego to w przybliżeniu

    1. A3–30 mm
    2. B380–780 nm
    3. C0,01–0,1 nm
    4. D1–10 µm
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 380–780 nm – Oko widzi fale od fioletu (ok. 380 nm) do czerwieni (ok. 780 nm).

Cały dział „Indukcja i prąd przemienny”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytańFiszki · 9🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 3

Ładunek elektryczny i pole elektryczneKondensator – magazyn energii polaPrawo CoulombaNatężenie pola elektrycznegoEnergia potencjalna, potencjał i napięciePrzewodnik w polu i kondensator płaskiNatężenie, napięcie i prawo OhmaOpór przewodnika i charakterystyki I(U)I prawo Kirchhoffa i napięcia ogniwOpór zastępczy i II prawo KirchhoffaSEM i opór wewnętrzny ogniwaMoc, energia i dane znamionoweCiepło Joule’a–LenzaDioda i instalacja domowaMagnesy i linie pola magnetycznegoIndukcja magnetycznaSiła magnetyczna na ładunek i przewodnik z prądemSiła Lorentza i siła elektrodynamicznaTor cząstki, silnik i przewody równoległeFerromagnetyki i pole magnetyczne ZiemiIndukcja elektromagnetyczna i prądnicaStrumień, SEM indukcji i reguła LenzaPrąd przemiennyWartości skuteczne napięcia i natężeniaTransformator i przesył energiiNatężenie faliDyfrakcja i interferencja na szczelinachSiatka dyfrakcyjnaEfekt Dopplera – wzórZałamanie światła i kąt granicznySoczewki cienkie i obrazyPolaryzacja, prawo Malusa i laserFoton, widma i poziomy energii atomuZjawisko fotoelektryczne i jonizacjaIzotopy i promieniowanie jądroweCzas połowicznego rozpaduDeficyt masy i energia wiązaniaRozszczepienie, synteza i energia gwiazdPromieniowanie jonizujące a organizmFizyka współczesna – treści fakultatywneDoświadczenia z klasy III i opis wynikuDoświadczenia R, model i uzasadnienieRuch harmoniczny – wychylenie, prędkość, przyspieszenieSprężyna, wahadło, energia i rezonansBilans cieplny i przemiany fazoweGaz doskonały – równanie Clapeyrona i przemianyModel kinetyczny gazu i ciepło moloweSilniki cieplne i II zasada termodynamiki