Trong đời sống hiện nay, chúng ta sử dụng rất nhiều các thiết bị phát ra sóng điện từ. Vậy sóng điện từ là gì, nó có những đặc điểm và ứng dụng cụ thể nào trong đời sống?. Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu chi tiết về loại sóng vật lý này để các bạn cùng tham khảo nhé.
Contents
Tìm hiểu về định nghĩa sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ là sự kết hợp của từ trường và điện trường dao động vuông góc với nhau. Chúng sẽ di chuyển trong không gian giống như một loại sóng. Sóng điện từ có các tính chất của các hạt thường được gọi là hạt “photon”.
Khi sóng điện từ di chuyển, chúng mang theo thông tin, năng lượng và động lượng. Sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ 400nm đến 700nm và có thể nhìn thấy bằng mắt thường thông qua ánh sáng mà chúng phát ra.
Sự hình thành của sóng điện từ
Sóng điện từ được hình thành từ điện trường và từ trường dao động vuông góc với nhau, do đó sự hình thành sóng điện từ như sau:
- Một điện trường được tạo ra bởi một hạt tích điện. Lực do điện trường này tác dụng lên các hạt mang điện khác làm cho các điện tích dương tăng tốc theo hướng của trường và các điện tích âm tăng tốc theo hướng ngược lại với hướng của trường.
- Từ trường được tạo ra bởi một hạt tích điện chuyển động. Một lực được tác dụng bởi từ trường này lên các hạt chuyển động khác. Lực này luôn vuông góc với phương vận tốc của chúng và do đó chỉ làm thay đổi phương của vận tốc chứ không phải tốc độ.
- Sóng điện từ chính là sự kết hợp của điện trường và từ trường truyền trong không gian tự do với tốc độ ánh sáng c, bao gồm nhiều hạt mang điện có gia tốc.
- Hạt mang điện có gia tốc khi hạt mang điện dao động quanh vị trí cân bằng. Nếu tần số dao động của hạt mang điện là f thì nó sinh ra sóng điện từ có tần số f. Bước sóng λ của sóng này được cho bởi λ = c/f. Sóng điện từ truyền năng lượng trong không gian.
Các đặc điểm của sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ có nhiều đặc điểm mà bạn cần lưu ý sau đây:
- Sóng điện từ là sóng ngang. Từ trường, điện trường và phương truyền sóng điện từ vuông góc với nhau. Tốc độ của nó bằng tốc độ ánh sáng c (299792458m/s≈3×108m/s).
- Sóng điện từ có thể bị chặn và phản xạ bởi các chất kim loại. Tấm kim loại có thể cản và phản xạ sóng điện từ có tần số thấp hơn tia X. Khi tần số lớn hơn hoặc bằng tia X thì sóng điện từ có năng lượng cao hơn và sẽ xuyên trực tiếp qua chúng. Lưới kim loại cũng có thể chặn và phản xạ sóng điện từ, nhưng chỉ ở bước sóng dài hơn.
- Sóng điện từ lan truyền không cần môi trường, các sóng điện từ cùng tần số có vận tốc khác nhau trong các môi trường khác nhau.
- Khi các sóng điện từ có tần số khác nhau truyền trong cùng một môi trường, tần số càng cao thì chiết suất càng lớn và tốc độ càng giảm.
- Sóng điện từ chỉ truyền được theo đường thẳng trong cùng một môi trường đồng chất, nếu cùng một môi trường không đồng nhất thì chiết suất của sóng điện từ trong nó khác nhau và nó truyền theo đường cong trong môi trường đó.
- Khi đi qua các môi trường khác nhau, sóng điện từ sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ, phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ và hấp thụ.
Phân loại sóng điện từ
Các loại sóng điện từ thường có tính chất tương tự nhau, tuy nhiên yếu tố được sử dụng để phân loại bức xạ của chúng sẽ là bước sóng, mức năng lượng liên quan và tần số truyền. Ứng với mỗi bước sóng, tần số và mức năng lượng cụ thể, chúng ta sẽ có một loại sóng điện từ khác nhau. Do đó, ứng dụng của mỗi loại sóng trong thực tế là khác nhau. Cụ thể chúng ta có 7 loại sau:
Sóng vô tuyến
Sóng vô tuyến hay còn gọi là sóng radio có bước sóng 1mm-100000km, tần số 300MHz-3Hz, mang năng lượng 12,4 feV – 1,24meV.
Sóng vô tuyến nói chung ít tương tác với vật chất vì photon có rất ít năng lượng. Nhờ vậy, chúng có thể di chuyển quãng đường dài mà không mất năng lượng để tương tác.
Sóng vô tuyến được dùng để truyền thông tin qua khoảng cách xa, như trong kỹ thuật truyền hình.
Việc thu sóng vô tuyến bằng ăng-ten chính là tận dụng sự tương tác giữa điện trường của sóng và vật liệu dẫn điện. Dưới tác dụng của dao động điện sóng vô tuyến, dòng điện sẽ dao động qua lại trong vật dẫn.
Vi sóng
Vi sóng hay sóng vi ba có bước sóng là 1 mm – 1 m, tần số là 300 GHz – 300 MHz và năng lượng mang theo là 1,7 eV – 1,24 meV.
Loại sóng này phổ biến nhất trong các ứng dụng vi sóng. Sóng vi ba dao động ở tần số trùng với tần số cộng hưởng được tìm thấy trong nhiều phân tử hữu cơ và thực phẩm. Do đó, sóng trong lò vi sóng được các phân tử hữu cơ hấp thụ mạnh và làm nóng chúng, sau đó chuyển năng lượng sóng thành năng lượng nhiệt của các phân tử.
Tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại có bước sóng 700nm – 1mm, tần số 430 THz – 300 GHz, mang năng lượng 1,24 meV – 1,7 eV.
Tia hồng ngoại cũng là bức xạ điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng và ngắn hơn vi sóng. Cái tên “hồng ngoại” có nghĩa là bước sóng của loại ánh sáng này sẽ thấp hơn bước sóng của ánh sáng đỏ.
Trong y học và trị liệu, tia hồng ngoại thường được sử dụng để điều trị bệnh, giúp tiêu diệt các tế bào bị tổn thương hoặc bị hư hại. Ngoài ra loại tia này cũng có thể được sử dụng để chẩn đoán bệnh.
Ánh sáng khả kiến
Là ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, có bước sóng 380nm-700nm, tần số 790 THz – 430 THz và năng lượng 1,7eV-3,3eV. Sóng ánh sáng giúp chúng ta cảm nhận màu sắc trong không gian. Cầu vồng bảy sắc là hiện tượng cho chúng ta thấy rõ nhất ánh sáng khả kiến. Nó được hình thành khi ánh sáng mặt trời đi qua một lăng kính hoặc đi qua những đám mây sau mưa.
Tia cực tím
Tia cực tím là một loại sóng điện từ có bước sóng 10nm-380nm, tần số 30PHz -790 THz, mang năng lượng 3,3eV-124eV. Chúng đến từ các nguồn nhiệt độ cao trên 300°C, ánh sáng mặt trời hoặc hồ quang điện và các ứng dụng đèn thủy ngân.
Tia X
Tia X có bước sóng 0.01nm~10nm, tần số 30EHz~30PHz, mang năng lượng 124eV~124keV. Tia X cũng là một loại sóng điện từ được dùng phổ biến trong y học. Đặc biệt là để điều trị các tế bào ung thư bề ngoài, phá hủy các tế bào dư thừa như sẹo lồi. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong lĩnh vực X quang, chấn thương chỉnh hình.
Tia gamma
Đây là loại sóng điện từ có bước sóng ≤ 0,01nm, tần số ≥ 30Hz, mang năng lượng 124keV-300GeV. Tia gamma khác với tia X ở nguồn gốc: tia gamma đến từ bên trong hạt nhân, trong khi tia X đến từ bên ngoài hạt nhân.
Trên đây là những thông tin về sóng điện từ và đặc điểm của các loại sóng điện từ cơ bản. Sóng điện từ được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực của đời sống như y tế, truyền hình vệ tinh, liên lạc, nghiên cứu khoa học… Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, bạn đã có thêm kiến thức bổ ích về loại sóng này.
