Sóng điện từ và phổ điện từ là gì ?

Sóng điện từ và ứng dùng là gì ? Ngày nay trong hầu hết các ứng dụng đời sống và sản xuất điều sử dụng sóng điện từ điển hình là điện thoại, radio, vô tuyến, radar,..Vậy chúng ta có biết nguyên lý và tầm quan trọng của sóng điện từ hiện nay ?

Bạn có thể nghĩ rằng thế giới về cơ bản là những gì bạn có thể nhìn thấy trước mặt, nhưng hãy suy nghĩ một lúc và bạn sẽ nhận ra điều này không đúng. Khi bạn nhắm mắt lại, thế giới không ngừng tồn tại chỉ vì không có ánh sáng để nhìn thấy.

Sóng điện từ và phổ điện từ là gì ?
Sóng điện từ và phổ điện từ là gì ?

Nếu bạn là một con rắn chuông hoặc một con cú, bạn có thể thấy hoàn toàn tốt vào ban đêm. Suy nghĩ sâu hơn  nếu bạn là một bộ radar gắn trên máy bay thì sao ? Sau đó, bạn có thể giúp phi công nhìn thấy trong bóng tối hoặc thời tiết xấu bằng cách phát hiện sóng vô tuyến phản xạ. Và nếu bạn là một máy ảnh nhạy cảm với tia X, bạn thậm chí có thể nhìn xuyên qua cơ thể hoặc các tòa nhà.  Ánh sáng chúng ta có thể nhìn thấy chỉ là một phần của tất cả năng lượng điện và từ trường đang hiện hữu trên thế giới của chúng ta. Sóng radio, tia X, tia gamma và sóng vi ba hoạt động theo cách rất giống nhau. Tất cả cùng nhau, năng lượng này được gọi là phổ điện từ.  Hãy xem xét kỹ hơn điều đó có nghĩa là gì!

Bức xạ điện từ là gì ? Sóng điện từ là gì ? 

Sóng ánh sáng và các loại năng lượng khác tỏa ra (đi ra ngoài) từ nơi chúng được tạo ra được gọi là bức xạ điện từ. Chúng tạo nên cái gọi là phổ điện từ. Mắt chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một phần giới hạn của phổ điện từ. Cầu vồng đầy màu sắc mà chúng ta nhìn thấy vào những ngày mưa nắng, đó là một phần cực kỳ nhỏ của tất cả các bức xạ điện từ xuyên qua thế giới của chúng ta. Chúng tôi gọi năng lượng mà chúng tôi có thể nhìn thấy ánh sáng khả kiến và, giống như sóng radio, lò vi sóng và tất cả phần còn lại, nó được tạo thành từ sóng điện từ.

Sóng điện từ trong đời sống
Sóng điện từ trong đời sống

Ánh sáng chúng ta có thể nhìn thấy trải dài trong một phổ từ màu đỏ (tần số thấp nhất và bước sóng dài nhất của ánh sáng mà mắt chúng ta có thể ghi nhận) qua màu cam, vàng, lục, lam và chàm đến tím (tần số cao nhất và bước sóng ngắn nhất chúng ta có thể thấy).

Những loại năng lượng tạo nên phổ điện từ?

Dưới đây là một vài trong số chúng, nằm trong khoảng từ bước sóng dài nhất đến ngắn nhất. Lưu ý rằng đây không phải là các dãy xác định thực sự có các cạnh cứng: chúng mờ vào nhau với một số chồng chéo giữa chúng.

Phổ sóng điện từ
Phổ sóng điện từ

Sóng radio: Nếu mắt chúng ta có thể nhìn thấy sóng radio, về lý thuyết, chúng ta có thể xem các chương trình TV chỉ bằng cách nhìn lên bầu trời! Thực sự không tốt, nhưng đó là một ý tưởng tốt. Kích thước bước sóng điển hình: 30cm- 500m. Sóng vô tuyến bao phủ một dải tần số khổng lồ và bước sóng của chúng thay đổi từ hàng chục cm đối với sóng tần số cao đến hàng trăm mét (chiều dài của đường chạy điền kinh) đối với tần số thấp hơn. Điều đó đơn giản là vì bất kỳ sóng điện từ nào dài hơn lò vi sóng đều được gọi là sóng vô tuyến.

Sóng Vi ba : Rõ ràng được sử dụng để nấu trong lò vi sóng, nhưng cũng để truyền thông tin trong thiết bị radar. Sóng vi ba giống như sóng vô tuyến bước sóng ngắn. Kích thước điển hình: 15cm (chiều dài của bút chì).

Sóng hồng ngoại: Ngay ngoài ánh sáng đỏ nhất mà chúng ta có thể thấy, với tần số ngắn hơn một chút, có một loại “ánh sáng nóng” vô hình gọi là hồng ngoại. Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy nó, nhưng chúng ta có thể cảm thấy nó làm ấm làn da của chúng ta khi nó chạm vào mặt chúng ta, đó là những gì chúng ta nghĩ về nhiệt bức xạ. Nếu giống như rắn đuôi chuông, chúng ta có thể thấy bức xạ hồng ngoại, nó sẽ giống như có ống kính nhìn đêm được tích hợp trong đầu chúng ta. Kích thước điển hình: 0,01mm.

Ánh sáng nhìn thấy được: Ánh sáng chúng ta thực sự có thể nhìn thấy chỉ là một lát cắt nhỏ ở giữa quang phổ.

Tia cực tím: Đây là một loại ánh sáng màu xanh lam vượt xa ánh sáng tím tần số cao nhất mà mắt chúng ta có thể phát hiện. Mặt trời truyền bức xạ cực tím mạnh mẽ mà chúng ta không thể thấy: đó là lý do tại sao bạn có thể bị cháy nắng ngay cả khi bạn đang bơi ở biển hoặc vào những ngày nhiều mây và tại sao kem chống nắng rất quan trọng. Kích thước điển hình: 500 nanomet (chiều rộng của vi khuẩn điển hình).

Tia X: Một loại sóng năng lượng cao rất hữu ích được sử dụng rộng rãi trong y học và an ninh. Tìm hiểu thêm trong bài viết chính của chúng tôi về tia X. Kích thước điển hình: 0,1 nanomet (chiều rộng của một nguyên tử).

Tia gamma: Đây là dạng sóng điện từ mạnh mẽ và nguy hiểm nhất. Tia gamma là một loại bức xạ có hại. Kích thước điển hình: 0,000001 nanomet (chiều rộng của hạt nhân nguyên tử).

Ai phát hiện ra phổ điện từ?

Cho đến thế kỷ 19, các nhà khoa học nghĩ rằng điện và từ tính là những thứ hoàn toàn tách biệt. Sau đó, sau một loạt các thí nghiệm tuyệt vời, rõ ràng là chúng được liên kết với nhau rất chặt chẽ. Điện có thể gây ra từ tính và ngược lại! Khoảng năm 1819/1820, một nhà vật lý người Đan Mạch tên là Hans Christian Oersted (1777 -1851) đã chỉ ra rằng một dây điện sẽ tạo ra một mô hình từ tính xung quanh nó. Khoảng một thập kỷ sau, nhà hóa học người Anh Michael Faraday (1791, 1867) đã chứng minh rằng điều ngược lại có thể xảy ra quá.

Hans Christian Oersted
Hans Christian Oersted

Nhờ vào công việc tiên phong của những người như thế này, một nhà khoa học vĩ đại khác, James Clerk Maxwell (1831 -1879) đã có thể đưa ra một lý thuyết duy nhất giải thích cả điện và từ. Maxwell đã tóm tắt tất cả mọi thứ mà mọi người đã khám phá trong bốn phương trình đơn giản để tạo ra một lý thuyết điện từ tuyệt vời, mà ông đã xuất bản năm 1873. Ông nhận ra rằng điện từ có thể truyền dưới dạng sóng, với tốc độ ánh sáng, và kết luận rằng chính ánh sáng phải là một loại sóng điện từ.

James Clerk Maxwell
James Clerk Maxwell

Khoảng một thập kỷ sau cái chết của Maxwell, một nhà vật lý người Đức tài giỏi tên là Heinrich Hertz (1857 -1894) đã trở thành người đầu tiên tạo ra sóng điện từ trong phòng thí nghiệm. Công việc đó đã dẫn đến sự phát triển của đài phát thanh, truyền hình, và nhiều thứ gần đây hơn của Haiti như Internet không dây.

Heinrich Hertz
Heinrich Hertz

Trong công nghiệp ứng dụng của sóng điện từ được thấy trong các cảm biến. Điển hình là cảm biến siêu âm, các biến radar, Cảm biến hồng ngoại..được ứng dụng trong đo lường và điều khiển.

Trên là một số hiểu biết của mình về sóng điện từ. Bài viết có gì sơ xuất, mong các bạn bỏ qua. Cám ơn các bạn.

Người chia sẻ : Nguyễn Quốc 

Translate »