ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບການແຜ່ກະຈາຍຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນແນວຄວາມຄິດຫຼັກໃນຟີຊິກທີ່ອະທິບາຍວ່າຄື້ນ, ເຊັ່ນ: ແສງ, ຄື້ນວິທະຍຸ, ແລະ ລັງສີເອັກ, ເດີນທາງຜ່ານອະວະກາດ ແລະ ວັດຖຸແນວໃດ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບຕົວຢ່າງ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂຂອງມັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ຈຸດປະສົງຂອງບົດຄວາມນີ້ແມ່ນເພື່ອໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດນີ້ ແລະ ເພື່ອຝຶກທັກສະການແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບມັນ.
ເຂົ້າໃຈຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແມ່ນຄື້ນທີ່ເຄື່ອນທີ່ຜ່ານອະວະກາດ, ເຊິ່ງມີພະລັງງານໄຟຟ້າ ແລະ ແມ່ເຫຼັກ. ຄື້ນເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ຕ້ອງການຕົວກາງເພື່ອແຜ່ລາມ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນສາມາດເດີນທາງຜ່ານສູນຍາກາດໄດ້. ຕົວຢ່າງຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າປະກອບມີ ແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້, ແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດ, ຄື້ນວິທະຍຸ, ຄື້ນໄມໂຄເວຟ, ລັງສີເອັກ, ແລະ ລັງສີແກມມາ.
ອົງປະກອບຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າປະກອບດ້ວຍສະໜາມໄຟຟ້າ (E) ແລະ ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ (B) ທີ່ສັ່ນສະເທືອນໃນຮູບຊາຍຝັ່ງ ແລະ ຕັ້ງສາກກັນ ແລະ ຕັ້ງສາກກັບທິດທາງຂອງການແຜ່ກະຈາຍຄື້ນ. ຄວາມໄວຂອງການແຜ່ກະຈາຍຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໃນສູນຍາກາດແມ່ນຄວາມໄວຂອງແສງ \(c\) ເຊິ່ງປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ \(3 \ຄູນ 10^8\) ແມັດຕໍ່ວິນາທີ.
Contoh Soal ແລະ Pembahasan
ຄຳຖາມທີ 1: ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໃນສູນຍາກາດ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າມີຄວາມຍາວຄື້ນ ∙ (\lambda = 500) nm (ນາໂນແມັດ). ຈົ່ງຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ຄວາມໄວຂອງແສງໃນສູນຍາກາດ \(c\) ແມ່ນ \(3 \ຄູນ 10^8\) m/s. ຄວາມຍາວຄື້ນ \(\lambda\) ແມ່ນ 500 nm, ຫຼື 500 x \(10^{-9}\) m. ພວກເຮົາຮູ້ວ່າຄວາມໄວຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນຜົນຄູນຂອງຄວາມຖີ່ (f) ແລະຄວາມຍາວຄື້ນ (\(\lambda\)).
\[
c = f ຄູນ ແລມບດາ
\]
ເພື່ອຊອກຫາຄວາມຖີ່, ພວກເຮົາຈັດລຽງສູດຂ້າງເທິງຄືນໃໝ່ເປັນ:
\[
f = \frac{c}{\lambda}
\]
ແທນຄ່າຂອງ \(c\) ແລະ \(\lambda\):
\[
f = \frac{3 \ຄູນ 10^8 \, \text{ມ/ວິນາທີ}}{500 \ຄູນ 10^{-9} \, \text{ມ}}
\]
\[
f = \frac{3 \ຄູນ 10^8}{500 \ຄູນ 10^{-9}}
\]
\[
f = \frac{3 \ຄູນ 10^8}{5 \ຄູນ 10^{-7}}
\]
\[
f = \frac{3}{5} \ຄູນ 10^{15}
\]
\[
f = 0.6 ຄູນ 10^{15}
\]
\[
f = 6 x 10^{14} Hz
\]
ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນແມ່ນ \(6 \ຄູນ 10^{14}\) Hz.
ຄຳຖາມທີ 2: ຄວາມເຂັ້ມຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ຄວາມເຂັ້ມສະເລ່ຍ \(I\) ຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນໄດ້ມາຈາກ:
\[
I = \frac{1}{2} \epsilon_0 c E_0^2
\]
ບ່ອນທີ່ \( \epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} \, \text{C}^2/(\text{N} \cdot \text{m}^2)\) ແມ່ນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງສູນຍາກາດ, \(c\) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງແສງ, ແລະ \(E_0\) ແມ່ນຄວາມກວ້າງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ. ຖ້າຄວາມກວ້າງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ \(E_0\) ຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນ \(100 \, \text{V/m}\), ໃຫ້ກຳນົດຄວາມເຂັ້ມຂອງຄື້ນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ແທນຄ່າທີ່ຮູ້ຈັກເຂົ້າໃນສູດຄວາມເຂັ້ມ:
\[
I = \frac{1}{2} \epsilon_0 c E_0^2
\]
\[
I = \frac{1}{2} (8.85 ຄູນ 10^{-12}) (3 ຄູນ 10^8) (100)^2
\]
\[
I = \frac{1}{2} (8.85 ຄູນ 10^{-12}) (3 ຄູນ 10^8) (10^4)
\]
\[
I = \frac{1}{2} (8.85 ຄູນ 10^{-12}) (3 ຄູນ 10^{12})
\]
\[
I = \frac{1}{2} (26.55 \ຄູນ 10^{0})
\]
\[
I = 13.275 ວ/ມ^2
\]
ສະນັ້ນ, ຄວາມເຂັ້ມສະເລ່ຍຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນ \(13.275 \, \text{W/m}^2\).
ຄຳຖາມທີ 3: ໂພລາໄລເຊຊັນຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ມີຂົ້ວເສັ້ນຊື່ມີສະໜາມໄຟຟ້າຂອງມັນມຸ່ງໄປຕາມແກນ x ແລະສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງມັນມຸ່ງໄປຕາມແກນ y. ຖ້າຄວາມກວ້າງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນ \(E_0 = 500 \, \text{V/m}\) ແລະຄວາມກວ້າງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ \(B_0\) ແມ່ນບໍ່ຮູ້, ໃຫ້ກຳນົດຂະໜາດຂອງ \(B_0\).
ເປບບາຮາຊານ:
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ສະໜາມແມ່ເຫຼັກໃນຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າມີດັ່ງນີ້:
\[
E_0 = c B_0
\]
ດ້ວຍຄ່າ \( E_0 = 500 \, \text{V/m} \) ແລະ \( c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s} \):
\[
B_0 = \frac{E_0}{c}
\]
ແທນຄ່າຂອງ \(E_0\) ແລະ \(c\):
\[
B_0 = \frac{500}{3 \ຄູນ 10^8}
\]
\[
B_0 = \frac{500}{3} \ຄູນ 10^{-8}
\]
\[
B_0 = 1.67 ຄູນ 10^{-6} \, \text{T}
\]
ສະນັ້ນ, ຄວາມກວ້າງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ \(B_0\) ແມ່ນ \(1.67 \ຄູນ 10^{-6} \, \text{T} \).
ສະຫຼຸບ
ການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກສ໌ທີ່ມີການນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງຕັ້ງແຕ່ການສື່ສານຈົນເຖິງການປິ່ນປົວທາງການແພດ. ໂດຍການເຮັດວຽກກ່ຽວກັບບັນຫາເຊັ່ນດຽວກັບຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາຫວັງວ່າຈະໄດ້ຮັບຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບລັກສະນະຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວຄື້ນ, ຄວາມຖີ່, ຄວາມເຂັ້ມ, ແລະ ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ໜັກແໜ້ນກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດເຫຼົ່ານີ້ກະກຽມພວກເຮົາໃຫ້ປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍໃນວົງວິຊາການ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບໃນຂົງເຂດເຕັກໂນໂລຢີ ແລະ ອຸດສາຫະກຳຕ່າງໆ.
