Năng lượng sóng, cường độ sóng và sóng điện từ

Nguồn điểm phát sóng đều với công suất $P=10$ W, bỏ qua hấp thụ. Tính $I$ tại $r=2$ m và $r=4$ m; so sánh biên độ.

Giải. $I_1=\dfrac{10}{4\pi\cdot2^2}\approx0{,}199\,\text{W/m}^2$; $I_2=\dfrac{10}{4\pi\cdot4^2}\approx0{,}0497\,\text{W/m}^2$, nhỏ hơn $4$ lần. Biên độ tỉ lệ $\dfrac{A_2}{A_1}=\dfrac24=0{,}5$.

Đo được cường độ $I=0{,}020\,\text{W/m}^2$ tại điểm cách nguồn điểm $5{,}0$ m. Tính công suất của nguồn.

Giải. $P=4\pi r^2I=4\pi\cdot25\cdot0{,}020\approx6{,}28$ W.

Ở khoảng cách $3$ m, cường độ là $1{,}0\,\text{mW/m}^2$. Ở khoảng cách nào cường độ còn $0{,}25\,\text{mW/m}^2$? Biên độ lúc đó bằng bao nhiêu lần so với ở $3$ m?

Giải. Giảm $4$ lần nên $r_2=3\sqrt4=6$ m. Biên độ giảm $\sqrt4=2$ lần, bằng $0{,}5$ lần.

Một ô cửa diện tích $0{,}50\,\text{m}^2$ đặt vuông góc phương truyền nhận sóng có $I=0{,}020\,\text{W/m}^2$. Năng lượng sóng qua cửa trong $60$ s?

Giải. $E=ISt=0{,}020\cdot0{,}50\cdot60=0{,}60$ J.

Tính bước sóng của: lò vi sóng $f=2{,}45$ GHz; sóng FM $f=100$ MHz; Wi-Fi $f=2{,}4$ GHz.

Giải. $\lambda=\dfrac cf$: $\dfrac{3\cdot10^8}{2{,}45\cdot10^9}\approx0{,}122$ m $=12{,}2$ cm; $\dfrac{3\cdot10^8}{10^8}=3{,}0$ m; $\dfrac{3\cdot10^8}{2{,}4\cdot10^9}=0{,}125$ m $=12{,}5$ cm.

Ánh sáng lục có $\lambda=500$ nm. Tính tần số; thuộc vùng nào trong thang sóng? Tia X có $\lambda=0{,}10$ nm có tần số bao nhiêu?

Giải. $f=\dfrac{3\cdot10^8}{500\cdot10^{-9}}=6{,}0\cdot10^{14}$ Hz, vùng ánh sáng nhìn thấy ($380\ldots760$ nm). Tia X: $f=\dfrac{3\cdot10^8}{0{,}10\cdot10^{-9}}=3{,}0\cdot10^{18}$ Hz.