Tài liệu Sóng điện từ và việc bảo vệ môi trường

A. ĐẶT VẤN ĐỀ Bảo vệ môi trường là một trong nhiều mối quan tâm mang tính toàn cầu. Ở nước ta, bảo vệ môi trường cũng đang là vấn đề được quan tâm sâu sắc. Nghị quyết số 41/NQ-TƯ ngày 15 tháng 11 năm 2004 của Bộ chính trị về tăng cường công tác bảo vệ môi trường trong thời kì đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước; Quyết định số 1363/QĐ-TTg ngày 17 tháng 10 năm 2001 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt đề án : “Đưa các nội dung bảo vệ môi trường vào hệ thống giáo dục quốc dân” và Quyết định số 256/2003/QĐ-TTg ngày 02 tháng 12 năm 2003 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chiến lược Bỏa vệ môi trường quốc gia đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 đã tọa cơ sở pháp lí vững chắc cho những nỗ lực và quyết tâm bảo vệ môi trường theo định hướng phát triển một tương lai bền vững của đất nước. Khi nói đến ô nhiễm môi trường thì chúng ta thường nghĩ đến những vấn đề như ô nhiễm bầu không khí do khí thải CO 2 ra môi trường từ các nhà máy công nghiệp, các động cơ; nguồn nước bị ô nhiễm, rác thải bừa bãi,…Nhưng chúng ta lại không để ý đến một nhân tố cũng gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người hằng ngày, đó là “Sóng điện từ”. Chính vì vậy, tác giả xin được mạnh dạn viết đề tài “Sóng điện từ và việc bảo vệ môi trường” . Mục đích của đề tài là giới thiệu cho các em một bức tranh toàn cảnh về sóng điện từ, nhằm trang bị cho các em những kiến thức hết sức bổ ích về lĩnh vực này. Mặt khác buổi học ngoại khóa sẽ cung cấp cho các em những hiểu biết cơ bản về tác hại của sóng điện từ đối với sức khỏe của con người. Để từ đó các em có những hành động, việc làm thiết thực, có ý thức cao trong việc bảo vệ môi trường nói chung và không gian sinh sống trong từng gia đình nói riêng. Các em biết cách sử dụng một cách hợp lí các thiết bị thu và phát sóng điện từ từ các vật dụng sinh hoạt hằng ngày trong gia đình như: Tivi, lò vi sóng, máy vi tính …, và đặc biệt là điện thoại di động – vật bất li thân đối với hầu hết tất cả mọi người trong cuộc sống hiện nay. 1 Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song bài viết không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Tác giả kính mong nhận được sự đóng góp những ý kiến quý báu của quý thầy cô, các bạn đồng nghiệp và bạn đọc. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. THỰC TRẠNG 1.1. Những vấn đề chung Có thể khẳng định rằng, chúng ta đang sống trong một “biển” bức xạ điện từ. Bên cạnh những lợi ích hết sức to lớn mà sóng điện từ mang lại, thì nó cũng được mệnh danh là một “sát thủ tàng hình”. Khoa học đã chứng minh sóng điện từ đối với những người mẫn cảm là thủ phạm gây chứng mất ngủ hoặc ngủ mê mệt, chuột rút, ngứa ngáy, đổ mồ hôi, tim đập nhanh, đau lưng...Từ trường của chiếc máy vi tính - tuỳ theo thời gian bạn tiếp xúc – có thể gây mụn trứng cá, eczema, nhức mắt,... Ánh sáng nhân tạo trong nhà phát ra từ chiếc đèn ống hoặc đèn halogen cũng góp phần “ăn mòn” sức khoẻ con người. Tuy nhiên, sóng điện từ làm ô nhiễm môi trường sống, gây nguy hại trực tiếp đến sức khỏe con người hằng ngày thì chúng ta lại không cảm nhận được. Điều này được thể hiện qua việc sinh hoạt hằng ngày trong cuộc sống. Ví dụ như chúng ta sử dụng điện thoại di động một cách tùy tiện, không có khoa học. Chúng ta thường ngồi máy vi tính quá lâu, thường xuyên bỏ điện thoại di động trong túi quần…, mà không hề hay biết nó cũng là một trong các nhân tố dẫn đến tình trạng “vô sinh” – một căn bệnh phổ biến hiện nay ở giới trẻ. 1.2. Ở Trường THPT Ở các trường THPT hiện nay việc tổ chức các buổi học ngoại khóa nói chung và ngoại khóa Vật lý nói riêng còn nhiều hạn chế. Một mặt là vì chương trình giáo khoa quá nặng, thời lượng dành cho các buổi thảo luận, ngoại khóa còn quá ít và chưa được quan tâm. Mặt khác, do điều kiện cơ sở vật chất còn nhiều thiếu thốn chưa đáp ứng được nhu cầu cần thiết cho một buổi học ngoại 2 khóa. Đặc biệt với bộ môn Vật Lý thì phần lớn các giáo viên giảng dạy chưa lồng ghép được những kiến thức về giáo dục bảo vệ môi trường thông qua các kiến thức của bài học. Qua các bài giảng trên lớp, các em chỉ nắm được những kiến thức lý thuyết đơn thuần, những kiến thức trong SGK chỉ mới giúp các em nắm được khái niệm cơ bản, tính chất cơ bản,ứng dụng cơ bản,…của sóng điện từ, mà chưa có sự vận dụng những kiến thức ấy vào trong thực tế cuộc sống. Ví dụ như việc sử dụng điện thoại di động – một thiết bị phát và thu sóng điện từ của các em học sinh. Ở các trường THPT đều cấm các em học sinh không được mang và sử dụng điện thoại di động, nhưng thực tế thì phần lớn các em học sinh đều mang và sử dụng điện thoại di động. Các em sử dụng điện thoại di động một cách tràn lan, bừa bãi trong việc nghe, gọi, nhắn tin, chơi game, mà không ý thức được những tác hại của nó đối với sức khỏe của bản thân mình và những người xung quanh. II. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 2. 1. Thời điểm tổ chức buổi học ngoại khoá Giáo viên tổ chức buổi học ngoại khoá “Sóng điện từ và việc bảo vệ môi trường” đối với học sinh khối lớp 12 sau khi học sinh đã được học xong chương: Sóng ánh sáng 2.2. Chuẩn bị cho buổi học ngoại khoá a) Giáo viên - Hệ thống kiến thức kiến thức về sóng điện từ phục vụ cho buổi học ngoại khóa. - Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan. - Hệ thống phiếu học tập. - Các thiết bị phục vụ cho buổi học ngoại khoá như: máy vi tính, máy chiếu, tranh vẽ… b) Học sinh - Tìm hiểu những kiến thức về sóng điện từ qua sách giáo khoa, báo chí, các thông tin trên mạng internet. 3 - Hệ thống các kiến thức vật lý có liên quan. III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1. Sơ lược lịch sử nghiên cứu sóng điện từ Vào thế kỉ XVIII, hiện tượng điện và hiện tượng từ được xem như hai loại hiện tượng khác hẳn nhau, giữa chúng không có mối liên quan gì. Nhờ những phát kiến của Am-pe (Ampere), của Fa-ra-đây (Faraday) và các nhà khoa học khác nữa, chúng ta đã biết rằng hai loại hiện tượng đó có mối liên quan mật thiết với nhau, chẳng hạn như: dòng điện sinh ra từ trường, từ trường biến đổi sinh ra điện trường xoáy. Trên cơ sở đó hiện tượng điện và từ được khảo sát chung trong môn Điện từ học. Một trong những biểu hiện ý nghĩa nhất của Điện từ học, đó là điện trường và từ trường biến đổi kết hợp với nhau tạo thành một loại sóng lan truyền, gọi là sóng điện từ. Người ta đã tiên đoán sự tồn tại của sóng điện từ, và nghiên cứu bằng lí thuyết những tính chất của nó hàng chục năm trước khi tạo được sóng trong phòng thí nghiệm. Năm 1864 nhà vật lí học xứ E-cốt (Anh), Mắc-xoen (James Clerk Maxwell, 1831 – 1879) đề ra một giả thuyết rằng: Nếu một từ trường thay đổi để tạo nên một điện trường, thì tương tự như vậy, một điện trường thay đổi sẽ phải tạo nên một từ trường. Dường như là có sự “đối xứng” giữa điện trường và từ trường. Dùng những công cụ toán học trình bày nội dung của giả thuyết trên, cùng với các định luật đã biết về điện từ học, Mắc-xoen đã viết bốn phương trình bao quát tất cả điện từ học, người ta gọi là các phương trình Mắc-xoen về trường điện từ. Từ những phương trình đó có thể suy ra rằng, điện trường và từ trường biến đổi, cùng với nhau tạo thành sóng điện từ lan truyền với tốc độ ánh sáng. Tiếp theo, ông đề xuất ánh sáng khả kiến, trước đó được coi là một hiện tượng hoàn toàn tách biệt với điện và với từ, chính là một loại sóng điện từ. Lí thuyết của Mắc-xoen cũng cho thấy rằng, không phải chỉ có ánh sáng khả kiến là sóng điện từ, mà có thể tạo ra sóng điện từ bằng các mạch dao động điện. Lần đầu tiên sóng điện từ được tạo ra và quan sát trong phòng thí nghiệm vào năm 1887 do nhà vật lí học Đức Héc (Heinrich Hertz) thực hiện. Ông dã 4 dùng một anten, tương tự như một LC, tạo ra dòng điện xoay chiều tần số cao trong đó, và thấy rằng năng lượng có thể chuyển từ mạch này sang một mạch LC đặt cách đó nhiều mét. Hơn nữa, ông còn chứng tỏ được rằng, sự truyền năng lượng có những đặc điểm giống như quá trình truyền sóng, nghĩa là có sự phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ và phân cực. Như vậy có thể cho rằng sóng được tạo ra từ mạch thứ nhất (anten) và truyền đến mạch thứ hai qua khoảng không gian của phòng thí nghiệm. Điều quan trọng hơn là Héc còn chứng tỏ được rằng, tốc độ truyến sóng gần đúng bằng tốc độ truyền ánh sáng, đúng như dự đoán của Mắc-xoen. Chỉ vài năm sau khi thí nghiện của Héc được công bố, người ta thử lại và phát triển thêm nhiều, đến mức thí nghiệm được áp dụng trong thực tế và dẫn đến một phát minh rất quan trọng của Mắc-cô-ni (Marconi, 1874-1937), đó là phát minh ra vô tuyến điện năm 1896. Như vậy là khi Mắc-xoen chết thì sự tồn tại của sóng điện từ mới chỉ là một đề xuất lí thuyết, hơn hai mươi năm sau, sóng điện từ đã bắt đầu trở thành một phương tiện truyền thông mới mang lại những biến đổi lớn trong đời sống. 3.2. Sự tạo thành sóng điện từ Khi khảo sát sóng cơ ta thấy rằng, nếu một hạt của môi trường dao động, thì do liên kết, hạt khác của môi trường ở vị trí lân cận sẽ chịu lực tác dụng và dao động theo. Do cơ chế đó mà dao động được lan truyền trong môi trường và tạo thành sóng. Ta xét đối với sóng điện từ, trước hết ta thừa nhận rằng, trong chân không và trong môi trường điện môi tương tác từ không truyền đi một cách tức thời, mà có một tốc độ lan truyền hữu hạn. Thí dụ, trong chân không vào thời điểm t=0 tại điểm A xuất hiện một điện tích q, theo định luật Cu-lông thì tại điểm B cách A một đoạn AB  r sẽ xuất hiện điện trường có cường độ E tỉ lệ với q . Nhưng điện trường đó không xuất hiện ngay tức thì vào thời điểm t = 0, mà r r c phải sau khoảng thời gian t  , c là tốc độ truyền tương tác điện từ sau này ta sẽ thấy c chính là tốc độ truyền ánh sáng. 5 Bây giờ, xét một máy phát điện xoay chiều có hai đầu ra, mà mỗi đầu được nối thêm một thanh dẫn điện dài, hai thanh cùng nằm trên một đường thẳng thẳng đứng và nối dài về hai phía gọi là anten. Hình 1 vẽ hai thanh nối dài, máy phát điện được biểu diễn bằng một vòng tròn ở giữa, máy tạo nên dao động điện, chu kì T trong an ten. Chúng ta khảo sát sự lan truyền của sóng điện từ từ anten theo phương của trục x nằm ngang vuông góc với anten. P P Qr x E r E a) Thời điểm t=0 P b) Thời điểm 0 - Xem thêm -