Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các thiết bị điện tử truyền tin thông minh đã ra đời ngày một nhiều. Các thiết bị này hoạt động dựa trên công nghệ sóng điện tử để kết nối và truyền tải dữ liệu. Vậy sóng điện từ là gì? Đặc điểm của sóng điện từ và những ứng dụng của sóng điện tử trong cuộc sống ra sao? Nếu bạn đang có những thắc mắc trên thì hãy theo dõi nội dung bài viết dưới đây của chúng tôi nhé.
Sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ được viết theo tên tiếng Anh là Electromagnetic Wave, viết tắt là EM. Trong kỹ thuật điện, chúng còn được gọi là sóng điện từ hoặc bức xạ điện từ.
Sóng điện từ là một sự kết hợp giữa dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, được hình thành khi điện trường tiếp xúc với từ trường. Chúng sẽ lan truyền trong không gian như một loại sóng và có tính chất hạt thường gọi là hạt “photon”. Trong quá trình lan truyền, sóng điện từ mang theo các thông tin, năng lượng, động lượng và nhiễu xạ.
Chúng ta có thể nhìn thấy sóng điện từ bằng mắt thường thông qua ánh sáng chúng phát ra vì nó có bước sóng dao động trong khoảng từ 400 – 700nm. Vận tốc truyền của sóng điện từ trong chân không là 3×10⁸m/s. Chúng có thể truyền qua bất cứ thứ gì mà không cần phải có vật trung gian.
Công thức tính bước sóng điện từ
λ = v/f = 2.П.v. √LC
Trong đó:
- v là vận tốc sóng (v = c = 3×108 m/s)
- f là tần số
- λ là bước sóng
Đặc điểm sóng điện từ là gì?
– Sóng điện từ có thể lan truyền được trong mọi môi trường, bao gồm môi trường rắn, lỏng, khí và cả môi trường chân không. Đây cũng là sóng duy nhất lan truyền được trong chân không
– Sóng điện từ là sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng (cường độ điện trường và cường độ từ trường) của các phần tử, cụ thể là hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng.
– Tốc độ lan truyền sóng điện từ đạt giá trị lớn nhất khi ở trong môi trường chân không và giá trị khi đó là c = 3×108 m/s. Tốc độ truyền sóng điện từ phụ thuộc vào bản chất của môi trường đó như khối lượng riêng, nhiệt độ, mật độ vật chất cũng như độ đàn hồi. Luôn tạo thành một tam diện thuận
– Dao động điện trường và từ trường tại một điểm luôn đồng pha với nhau.
– Sóng điện từ cũng là sóng nên nó có các tính chất cơ bản của sóng cơ (phản xạ, khúc xạ, giao thoa, …) và cũng tuân theo các quy luật truyền sóng (truyền thẳng, giao thoa, khúc xạ,…)
– Sóng điện từ mang năng lượng và năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ được tính bằng công thức
Năng lượng photon = hc/λ
Trong đó
- h là hằng số Planck
- c là vận tốc ánh sáng trong chân không
Từ công thức trên, ta thấy rằng bước sóng và năng lượng photon tỷ lệ nghịch với nhau, cụ thể là bước sóng càng dài thì năng lượng photon càng nhỏ.
– Phổ sóng rộng
Sóng điện từ có phổ sóng rộng với bước sóng từ vài mét đến vài kilomet. Chính vì vậy mà sóng điện từ được sử dụng để truyền dữ liệu trong thông tin liên lạc và được gọi là sóng vô tuyến.
Phân loại sóng điện từ
Một số loại sóng điện từ và bước sóng
1. Sóng radio
Sóng radio có tần số dao động từ 30KHz (dải tần LF) đến 300MHz (dải tần VHF), λ từ 1 – 103m và gồm có sóng dài (LF), sóng trung (MF), sóng ngắn (HF) và sóng cực ngắn (VHF). Nó được sử dụng trong truyền thông tin, tín hiệu, y học, cảm biến siêu âm, radar để đo đạt khoảng cách và phát hiện vật thể.
2. Sóng viba
Sóng viba là sóng vô tuyến có bước sóng ngắn (10-1 m đến 1m (UHF)) với tần số từ 300MHz đến 3000MHz. Nó được sử dụng trong phát thanh truyền hình, lò vi sóng. Năng lượng vi sóng được tạo ra với các ống klystron, Magnetron và các thiết bị trạng thái rắn như diot Gunn và IMPATT.
3. Tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến và ngắn hơn tia bức xạ viba, cụ thể bước sóng dao động từ 1 mm – 750nm và phổ sóng từ 300 GHz đến 400 THz. Người ta chia sóng hồng ngoại làm 3 loại, bao gồm:
– Hồng ngoại xa (300 GHz đến 30 THz): Đây là một vùng trong phổ hồng ngoại của bức xạ điện từ và nó được định nghĩa là bất kỳ bức xạ nào có bước sóng từ 15 µm đến 1 mm. Bức xạ hồng ngoại xa được đặt trong các dải CIE IR-B và IR-C.
– Trung hồng ngoại (30 đến 120 THz): Trung hồng ngoại được hấp thụ bởi các rung động phân tử, trong đó các nguyên tử khác nhau trong một phân tử sẽ dao động xung quanh vị trí cân bằng của chúng.
– Cận hồng ngoại (120 đến 400 THz): Tần số cao nhất trong khu vực cận hồng ngoại có thể được phát hiện trực tiếp bởi một số loại phim ảnh và nhiều loại cảm biến hình ảnh trạng thái rắn có khả năng chụp ảnh hồng ngoại và quay phim.
Tia hồng ngoại được sử dụng trong y học để phá hủy các tế bào, mô bị tổn thương và giúp chuẩn đoán bệnh.
4. Tia tử ngoại
Tia tử ngoại là bức xạ có λ dao động từ 10-8 m đến 10-7 m và f từ 3000 THz đến 3.1016 Hz.
5. Tia X
Tia X còn gọi là quang tuyến X hoặc X quang. Đây là một sóng điện từ có λ dao động trong khoảng 10 nm đến 100 picômét và f từ 30PHz đến 3EHz).
Tia X là một loại sóng năng lượng cao rất hữu ích dùng trong y học, an ninh để chiếu, chụp, chuẩn đoán bệnh, tìm vị trí xương gãy, mảnh kim loại trong người,…
6. Tia gamma
Tia gamma được phát hiện bởi Paul Ulrich Villard vào năm 1900 và nó là loại sóng điện từ mạnh mẽ và nguy hiểm nhất với bước sóng dao động trong khoảng từ 10-14 m đến 10-10 m. Chính vì vậy mà tia gamma là loại bức xạ có hại phát phát ra từ trong hạt nhân nguyên tử.
Các nhà vật lý sử dụng tia gamma nhờ khả năng xuyên thấu của chúng và được tạo ra bởi một số đồng vị phóng xạ. Chúng được dùng để chiếu xạ thực phẩm và hạt giống nhằm khử trùng. Trong y học, tia gamma được sử dụng để chẩn đoán hình ảnh trong y học hạt nhân, quét PET, xạ trị ung thư.
Để đo bước sóng của tia gamma, người ta sử dụng phương pháp tán xạ Compton.
Bảng bước sóng của các loại sóng điện tử
STT
Tên
Bước sóng
Tần số Hz
Năng lượng photon (eV)
1
Sóng Radio
1 met – 100000 km
300 MHz – 3 Hz
12.4 feV – 1.24 meV
2
Sóng Viba
1 mm – 1 met
300 GHz – 300 MHz
1.7 eV – 1.24 meV
3
Tia hồng ngoại
700 nm – 1 mm
430 THz – 300 GHz
1.24 meV – 1.7 eV
4
Ánh sáng mắt nhìn thấy
380 nm-700 nm
790 THz – 430 THz
1.7 eV – 3.3 eV
5
Tia tử ngoại
10 nm – 380 nm
30 PHz – 790 THz
3.3 eV – 124 eV
6
Tia X
0,01 nm – 10 nm
30 EHz – 30 PHz
124 eV – 124 keV
7
Tia gamma
≤ 0,01 nm
≥ 30 EHz
124 keV – 300+ GeV
Sóng điện từ là sóng dọc hay sóng ngang?
Sóng điện từ là sóng dọc hay sóng ngang? Đó là thắc mắc của rất nhiều người và câu trả lời là sóng “ngang”, tức là sóng điện từ được đo bằng biên độ và bước sóng với hướng trong quá trình lan truyền các dao động là không đổi, đồng thời vuông góc với phương truyền sóng.
Điểm cao nhất của sóng được gọi là “đỉnh” còn điểm thấp nhất được gọi là “hõm”.
Sóng điện từ là sóng ngang
Một số ứng dụng điển hình của sóng điện từ trong đo lường
– Trong ngành công nghiệp, các thiết bị đều sử dụng đến sóng điện từ, điển hình nhất là cảm biến siêu âm, radar. Những thiết bị này sử dụng sóng để đo khoảng cách và hoạt động theo nguyên lý dựa trên tính chất phản xạ của sóng. Khoảng cách sẽ được tính thông qua việc đo thời gian từ lúc sóng truyền đi và nhận về.
– Cảm biến siêu âm, radar thường được sử dụng để đo mức nước bể ngầm, mức bồn chứa nước trên cao, hóa chất hoặc độ sâu của giếng nước, bể chứa nước trong các trạm cung cấp nước như nhà máy nước, mức trong bồn chứa dầu, xăng,….
Cảm biến siêu âm đo mức nước
Trên đây là một số thông tin về sóng điện từ mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng sau khi theo dõi bài viết trên các bạn đã có thể trả lời được sóng điện từ là gì? Đặc điểm của sóng điện từ và những ứng dụng của sóng điện tử trong cuộc sống. Để tham khảo thêm nhiều bài viết hay và bổ ích hơn, các bạn có thể ghé thăm website labvietchem.com.vn của chúng tôi và tìm hiểu tiếp với chúng tôi nhé.
Xem thêm:
- Dòng điện là gì? Phân loại và các cách đo dòng điện
- kPa là gì? Cách quy đổi giữa các đơn vị áp suất khác Atm, MmHg và kPa
