Намунаҳои саволҳо дар бораи спектри мавҷҳои электромагнитӣ
Пендахулуан
Спектри электромагнитӣ диапазони ҳама намудҳои радиатсияи электромагнитӣ мебошад. Радиатсияи электромагнитӣ энергияест, ки дар фазо ба шакли мавҷҳо мегузарад. Намунаҳои радиатсияи электромагнитӣ нури намоёнеро, ки мо мебинем, мавҷҳои радиоӣ, ки барои муошират истифода мешаванд ва нурҳои рентгенӣ, ки дар тиб истифода мешаванд, дар бар мегиранд. Дар ин мақола якчанд мисолҳои масъалаҳои муҳокимаи спектри электромагнитӣ оварда шудаанд, то ба фаҳмидани мафҳумҳои асосӣ ва татбиқи онҳо дар ҳаёти ҳаррӯза кумак кунанд.
Спектри мавҷҳои электромагнитӣ
Пеш аз он ки ба саволҳои намунавӣ ва муҳокима гузарем, биёед спектри электромагнитиро мухтасар баррасӣ кунем. Ин спектр вобаста ба дарозии мавҷ ё басомад ба якчанд намуд тақсим мешавад, яъне:
1. Мавҷҳои радиоӣ: Дарозии мавҷҳо аз тақрибан 1 миллиметр то 100 километрро ташкил медиҳад. Дар алоқаи радиоӣ ва телевизионӣ истифода мешавад.
2. Микроволновкаҳо: Дарозии мавҷ аз 1 миллиметр то 1 метрро ташкил медиҳад. Дар радар ва микроволновкаҳо истифода мешавад.
3. Инфрасурх: Дарозии мавҷ аз 700 нанометр то 1 миллиметр аст. Дар идоракунии дурдаст, камераҳои биниши шабона ва сенсорҳои гармӣ истифода мешавад.
4. Нури намоён: Дарозии мавҷ аз тақрибан 400 то 700 нанометр аст. Ин спектрест, ки чашми инсон онро дида метавонад.
5. Ултрабунафш: Дарозии мавҷҳо аз 10 то 400 нанометр. Дар стерилизатсия ва ошкоркунии криминалистӣ истифода мешавад.
6. Рентген: Дарозии мавҷҳо аз 0.01 то 10 нанометр аст. Дар аксбардории тиббӣ истифода мешавад.
7. Шуоъҳои гамма: Дарозии мавҷ камтар аз 0.01 нанометр. Дар табобати саратон истифода мешавад.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Саволи 1
Савол: Антеннаи радиоӣ бо басомади 100 МГц кор мекунад. Дарозии мавҷи он чанд аст?
Муҳокима:
Рӯшан аст:
– Басомад (f) = 100 МГц = 100 x 10^6 Гц
– Суръати рӯшноӣ (с) = 3 x 10^8 м/с
Формулаи истифодашуда чунин аст:
\[ \lambda = \frac{c}{f} \]
\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{100 \times 10^6 \text{ Hz}} \]
\[ \lambda = 3 \text{ метр} \]
Пас, дарозии мавҷи сигнали радио 3 метр аст.
Саволи 2
Савол: Агар дарозии мавҷи нури инфрасурх 900 нм бошад, басомади он чанд аст?
Муҳокима:
Рӯшан аст:
– Дарозии мавҷ (λ) = 900 нм = 900 x 10^-9 метр
– Суръати рӯшноӣ (с) = 3 x 10^8 м/с
Формулаи истифодашуда чунин аст:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{900 \times 10^{-9} \text{ metr}} \]
\[ f = 3.33 \times 10^{14} \text{ Hz} \]
Пас, басомади шуоъҳои инфрасурх 3.33 x 10^14 Гц аст.
Саволи 3
Савол: Басомади нури ултрабунафш 8 x 10^14 Гц аст. Дарозии мавҷи он чанд аст?
Муҳокима:
Рӯшан аст:
– Басомад (f) = 8 x 10^14 Гц
– Суръати рӯшноӣ (с) = 3 x 10^8 м/с
Формулаи истифодашуда чунин аст:
\[ \lambda = \frac{c}{f} \]
\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{8 \times 10^14 \text{ Hz}} \]
\[ \lambda = 3.75 \times 10^{-7} \text{ metr} \]
\[ \lambda = 375 \text{ nm} \]
Пас, дарозии мавҷи нури ултрабунафш 375 нм аст.
Саволи 4
Савол: Манбаъ микроволновкаҳоро бо дарозии мавҷи 5 см мебарорад. Басомади он чанд аст?
Муҳокима:
Рӯшан аст:
– Дарозии мавҷ (λ) = 5 см = 0.05 метр
– Суръати рӯшноӣ (с) = 3 x 10^8 м/с
Формулаи истифодашуда чунин аст:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{0.05 \text{ metr}} \]
\[ f = 6 \times 10^9 \text{ Hz} \]
Пас, басомади микроволновкаҳо 6 x 10^9 Гц ё 6 ГГц аст.
Саволи 5
Савол: Нури кабуд дарозии мавҷи тақрибан 450 нм дорад. Энергияи фотон аз ин нури кабуд чанд аст?
Муҳокима:
Рӯшан аст:
– Дарозии мавҷ (λ) = 450 нм = 450 x 10^-9 метр
– Суръати рӯшноӣ (с) = 3 x 10^8 м/с
– Доимии Планк (h) = 6.626 x 10^-34 Ҷс
Формулаи истифодашуда чунин аст:
\[ E = hf \]
Бо:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{450 \times 10^{-9} \text{ metr}} \]
\[ f = 6.67 \times 10^{14} \text{ Hz} \]
\[E = 6.626 \times 10^{-34} \text{ Js} \times 6.67 \times 10^{14} \text{ Hz} \]
\[ E = 4.42 \times 10^{-19} \text{ Joules} \]
Пас, энергияи фотони нури кабуд 4.42 x 10^-19 Ҷоул аст.
Хулоса
Спектри электромагнитӣ намудҳои гуногуни радиатсияро бо дарозии мавҷҳо ва басомадҳои гуногун дар бар мегирад. Дар ин мақола, мо якчанд масъалаҳои мисолиро, ки қисматҳои гуногуни ин спектрро, аз мавҷҳои радиоӣ то нури ултрабунафш, фаро мегиранд, баррасӣ кардем. Бо фаҳмидани мафҳумҳо ва ҳисобҳои асосӣ, мо метавонем ин донишро дар соҳаҳои гуногуни илмӣ ва технологӣ, аз қабили коммуникатсия, тиб ва дигар барномаҳо татбиқ кунем. Умедворем, ки масъалаҳои мисолии дар боло овардашуда ба шумо дар фаҳмидани беҳтари спектри электромагнитӣ кӯмак кардаанд.
Тавсияҳои иловагии машқ
Машқҳои иловагӣ ҳамеша барои тақвияти фаҳмиши шумо аз мафҳумҳои омӯхтаатон муфиданд. Инҳоянд чанд саволҳои иловагӣ, ки шумо метавонед санҷед:
1. Антеннаи телевизион сигналеро бо дарозии мавҷи 75 см қабул мекунад. Басомади онро муайян кунед.
2. Дарозии мавҷи нури сурх 650 нм аст. Энергияи он чанд аст?
3. Басомади печи микроволновка 10 ГГц аст. Дарозии мавҷи онро муайян кунед.
4. Дарозии мавҷи шуоъҳои рентгенӣ 0.1 нм аст. Басомади онҳоро ҳисоб кунед.
5. Басомади нури сабз 5.5 x 10^14 Гц аст. Дарозии мавҷи онро муайян кунед.
Кор кардан дар болои масъалаҳои бештар ба тақвияти фаҳмиш ва малакаҳои шумо дар мавзӯи спектри мавҷҳои электромагнитӣ мусоидат мекунад.
