Sóng điện từ là gì? Tìm hiểu về sóng điện từ để hiểu được các ứng dụng của sóng điện từ trong việc dùng để kết nối và truyền tải dữ liệu qua bài viết sau đây.
1. Sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ là gì? Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ, là sự kết hợp giữa dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Một ví dụ đơn giản: điện có thể là tĩnh, từ tính cũng có thể là tính, khi một từ trường thay đổi sẽ tạo nên một điện trường thay đổi và ngược lại và đều được liên kết, những trường hợp thay đổi này tạo nên sóng điện từ.
Sóng điện từ khác với sóng cơ, chúng không cần môi trường để truyền, chúng là những sóng mang tính chất hạt thường còn gọi là hạt photon. Chúng có thể truyền đi qua không khí, vật liệu rắn, thậm chí là qua chân không vũ trụ. Qúa trình lan truyền sẽ mang theo các thông tin, năng lượng và động lượng.
Sóng điện từ có bước sóng dao động trong khoảng 400 – 700 mm, con người có thể nhìn thấy bằng mắt và chúng được gọi là ánh sáng. Trong môi trường chân không, sóng điện từ có vận tốc không đổi là 3.108 .
2. Đặc tính sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ không có khối lượng và vận tốc của chúng có tốc độ ánh sáng, trong môi trường chân không vận tốc sẽ không đổi = 3.108
Sóng điện từ có thể truyền trong tất cả môi trường, là loại sóng duy nhất có thể truyền qua trong môi trường chân không.
Bản chất của sóng điện từ là một loại sóng ngang, khi thay đổi điện trường và từ trường luôn luôn vuông góc với nhau.
Điện tích tăng tốc sẽ tạo ra sóng điện từ, sóng EM là sóng có mang năng lượng.
Đặc tính của sóng điện từ tần số, chúng sẽ không thay đổi. Bước sóng sẽ thay đổi khi truyền sóng từ môi trường này sang môi trường khác.
Sóng điện từ hoạt động tuân theo nguyên lý chồng chất và cũng tuân theo nguyên tắc truyền thẳng, khúc xạ, giao thoa,….
Sóng EM mang năng lượng, năng lượng của một hạt photon sẽ có bước sóng λ là hc/λ, với h là hằng số Planck và c là vận tốc ánh sáng trong chân không => bước sóng càng dài thì năng lượng photon càng nhỏ.
Sóng điện từ có những tính chất giống như sóng cơ gồm có phản xạ, giao thoa, khúc xạ,… luôn dao động thành một tam diện thuận, phổ sóng rộng.
Vecto ánh sáng là lý do cho các hiệu ứng quang học do sóng điện từ tạo ra,.
Bước sóng của sóng điện từ thường được dùng trong sóng vô tuyến từ vài met đến vài kilomet.
3. Nguyên tắc truyền thông tin sóng điện từ
Sóng âm tần: để thông tin sóng điện từ được truyền đi xa cần có một bộ phận được gọi là micro để biến dao động của âm thành dao động điện có cùng tần số, hay còn gọi là sóng âm tần.
Sóng mang: là những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin, thường sử dụng các sóng điện từ cao tần.
Biến điệu sóng mang: để sóng mang có thể truyền tải được thông tin cần có tần số âm bằng cách biến âm thanh muốn truyền đi thành các dao động điện từ có tần số thấp gọi là tín hiệu âm tần.
- AM: biến điệu biên độ.
- FM: biến điệu tần số.
Dùn mạch biến điệu để trộn sóng âm tần và sóng mang được gọi là biến điệu sóng điện từ, sóng mang sau khi bị biến điệu được truyền từ đài phát đến máy thu. Qua anten phát, sóng điện từ cao tần biến điệu được truyền đi trong không gian.
Tách sóng: dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa hoặc màn hình hiển thị.
Khuếch đại: dùng các mạch khuếch đại để tăng cường độ của sóng truyền đi và tăng cường độ của tín hiệu thu được.
4. Phân loại sóng điện từ
Ở phần trên ta đã tìm hiểu về khái niệm sóng điện từ là gì? Ở phần này chúng ta sẽ đi sâu hơn để xem sóng điện từ sẽ được phân thành bao nhiêu loại và công dụng của chúng nhé.
| Các loại sóng điện từ | Đặc điểm |
| 1. Sóng vô tuyến | Là những bức xạ không nhìn thấy bằng mắt thường, có bước sóng lớn từ 10-3 trở lên. Chúng có thể vượt qua khoảng cách dài mà không bị mất năng lượng cho tương tác. Chính vì vậy ngày nay chúng được dùng nhiều trong kỹ thuật thông tin liên lạc, truyền thanh, phát thanh,… |
| 2. Sóng viba | Được ứng dụng phổ biến nhất cho các lò vi sóng với tần số dao động trùng với tần số cộng hưởng của các phân tử hữu cơ và trong các loại thức ăn. Sau khi hấp thụ các phân tử hữu cơ và làm nóng chúng, lúc này năng lượng sóng được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt của các phân tử. |
| 3. Tia hồng ngoại | Là những bức xạ không thể thấy bằng mắt thường có bước sóng từ 7,5.10-7 m tới 10-3 m. Những vật liệu có nhiệt độ đều phát ra tia hồng ngoại. Trong y học và chữa trị chúng được sử dụng để điều trị bệnh, giúp phá hủy các tế bào bị hỏng và tổn thương. |
| 4. Ánh sáng | Là ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, mỗi màu sắc ánh sáng sẽ tồn tại những bước sóng khác nhau. Chúng có bước sóng khoảng 4.10-7 tới 7,5.10-7 m. Ví dụ trực quan nhất có loại sóng này là: sóng ánh sáng giúp ta nhận biết được màu sắc trong không gian, ánh mặt trời khi qua lăng kính hay qua các màn hơi nước tạo thành vệt sáng 7 màu là cầu vồng. |
| 5. Tia tử ngoại | Tia tử ngoại là bức xạ có bước sóng từ 10-8 đến 10-7 chúng phát ra từ các nguồn có nhiệt độ cao trên 300℃. Ánh sáng mặt trời hay các ứng dụng hồ quang điện, đèn thủy ngân đều phát ra chúng. Hiện nay tia tử ngoại cũng được ứng dụng nhiều trong thực tiễn để chữa bệnh còi xương, hoặc trong công nghiệp dùng để phát hiện khuyết điểm trên bề mặt sản phẩm. |
| 6. Tia X | Hay còn gọi là tia Roentgen có bước sóng rất ngắn, không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Có bước sóng từ 10-12 – 10-9 m. Chúng có khả năng đâm xuyên qua qua các kim loại, gỗ, giấy,… tia X khi tác dụng lên kinh sảnh phát quang một số chất và ion hóa khí,… Ngày nay tia X được dùng nhiều trong y học để trị các tế bào ung thư nống, phá hủy các tế bào thừa trong sẹo lồi, sẹo lõm,… |
| 7. Tia Gamma | Là loại sóng điện từ có bước sóng vô cùng ngắn chỉ khoảng < 10-12 m phát ra từ trong hạt nhân nguyên tử. Tia gamma có khả năng đâm xuyên, đi qua các kim loại dễ hơn tia ZX, có tác dụng lên kính ảnh, phát quang một số chất, ion hóa khí,… được sử dụng trong chiếu xạ khử trùng thực phẩm. |
5. Ứng dụng sóng điện từ là gì trong thực tiễn.
Sóng vô tuyến được sử dụng:
- Dùng trong truyền thông tin, tín hiệu, wifi,…
- Dùng sóng radio để trị hen, điều trị amidan, phá ung thư gan, điều trị rối loạn nhịp tim, viêm gan, viễn thị, đau lưng,…
- Radar: phát hiện một vật ở khoảng cách bằng sự phản hồi các sóng radio.
Sóng viba được sử dụng: chủ yếu trong lò vi sóng.
Tia hồng ngoại được sử dụng:
- Tia hồng ngoại được dùng trong y học giúp phá hủy các tế bào và mô bị tổn thương, ngoài ra tia hồng ngoại còn có thể giúp chuẩn đoán bệnh.
- Kính nhìn đêm (dùng kỹ thuật tăng cường ảnh hoặc kỹ thuật chụp ảnh nhiệt).
- Chuông báo động dùng tia hồng ngoại.
Tia tử ngoại được sử dụng:
- Dùng trong điều trị ung thư.
- Tiệt trùng, diệt khuẩn.
Tia X được sử dụng:
- Trong y học tia X dùng để chiếu, chụp chuẩn đoán bệnh, tìm những chỗ xương gãy hay các mảnh kim loại có trong cơ thể người,…
- Trong chế tạo động cơ: giúp tìm ra các điểm cục bộ có độ mềm trong khối máy nhôm đúc,…
Tia gamma được sử dụng:
- Trong y học: Tia gamma được sử dụng làm dao gamma là phương tiện phẫu thuật bằng bức xạ gamma, dùng để xác định vị trí và điều trị các khối u hoặc các khối dị dạng động tĩnh mạch,…
- Kính viễn vọng tia gamma: theo dõi các vụ nổ vũ trụ khối lượng lớn, những lỗ đen khổng lồ, những ngôi sao trung hòa điện tử,…
Hy vọng bài viết trên ít nhiều sẽ giúp bạn hiểu thêm về sóng điện từ là gì?
>>Tham khảo: Tụ chống sét là gì? Phân loại và công dụng
