1. Sóng điện từ là gì? Những thông tin về sóng điện từ bạn cần biết

1.1. Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ còn có tên gọi khác là sóng bức xạ điện từ. Sóng điện từ được tạo thành khi dao động điện từ giao động và giao thoa với từ trường theo một phương vuông góc. Sau đó, sóng điện từ được sinh ra và có thể lan truyền trong không khí. Sóng điện từ mang tính chất của hạt photon.

Sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và cả thông tin trong quá trình lan truyền. Sóng điện từ có bước sóng dao động trong khoảng 400nm đến 700nm. Nếu tinh mắt bạn có thể quan sát được dao động của sóng điện từ thông qua ánh sáng phát ra từ chúng.

1.2. Sóng điện từ có đặc điểm như thế nào?

Sau khi tìm hiểu sóng điện từ là gì thì tiếp theo chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về đặc điểm của sóng điện từ.

Sóng điện từ có thể lan truyền được trong tất cả các môi trường mà con người biết đến, như môi trường không khí, trong chất lỏng, trong chất rắn và thậm chí là cả trong môi trường chân không. Có thể nói cho đến nay, sóng điện từ là loại sóng duy nhất có thể lan truyền trong môi trường chân không.

Sóng điện từ cũng có tính chất giao thoa, phản xạ, khúc xạ… tương tự như các sóng cơ học khác. Bước sóng của loại sóng này có thể dài vài mét, cũng có thể dài đến vài ki lô mét và có thể được sử dụng để truyền thông tin. Trong chân không sóng điện từ có tốc độ truyền lớn nhất, lên đến 3108m/s.

Như đã đề cập đến trong phần trước, sóng điện từ mang theo năng lượng khi truyền đi xa. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì các bước sóng ngắn sẽ có nhiều năng lượng hơn là các bước sóng dài.

Mặt khác, sóng điện từ khi lan truyền sẽ tuân theo những nguyên tắc nhất định. Trong thực tế, người ta thường sử dụng sóng cao tần (một loại sóng điện từ có bước sóng ngang) để truyền đi tín hiệu sóng điện từ. Đôi khi, người ta cũng cần tách tín hiệu sóng ra khỏi sóng cao tần.

Khi truyền sóng điện từ mang theo âm thanh và hình ảnh thì sóng điện từ sẽ được biến đổi thành sóng âm tần, tức là một dạng dao động điện. Khi truyền đi xa thì cường độ sóng điện từ sẽ yếu dần đi. Khoảng cách càng xa thì cường độ sóng càng nhỏ, chính vì vậy mà người ta cần sử dụng các thiết bị khuếch đại sóng điện từ để thu được tín hiệu như mong muốn.

1.3. Sóng điện từ truyền trong khí quyển như thế nào?

1.3.1. Sóng ngắn sẽ tránh được bị hấp thu

Có thể bạn chưa biết, sóng điện từ sẽ bị các phân tử không khí trong khí quyển hấp thu một phần hoặc toàn bộ. Trong đó, sóng có bước sóng dài, trung bình hoặc cực ngắn.

Vì vậy người ta sử dụng sóng có bước sóng ngắn để truyền đi trong môi trường khí quyển bởi loại sóng điện từ này hầu như không bị các phân từ không khí tiếp thu.

1.3.2. Lợi dụng sự phản xạ để truyền sóng đi xa

Trong tầng khí quyển có một lớp khí mang tính chất đặc biệt được gọi là tầng điện ly. Đây là tầng được cấu tạo từ những phân từ không khí bị ion hóa cực mạnh bởi tác dụng của tia từ ngoại. Tầng này nằm cách mặt đất trong khoảng 80 đến 800km.

Khi truyền đến tầng điện ly thì sóng vô tuyến sẽ bị phản xạ lại, tương tự như ánh sáng khi chiếu đến gương phẳng. Bên cạnh đó, sóng vô tuyến khi tiếp xúc với mặt biển hoặc mặt đất cũng sẽ bị phản xạ lại. Người ta lợi dụng tính chất phản xạ sóng vô tuyến này để truyền sóng đi xa hơi mà tốn ít năng lượng hơn.

2. Các loại sóng điện từ

Dựa trên bước sóng khi truyền trong khí quyển, người ta phân loại sóng điện từ thành sóng dài, sóng trung, sóng ngắn và sóng cực ngắn.

2.1. Sóng dài

Đây là loại sóng điện từ có bước sóng dài nhất, đạt từ tối thiểu hơn 1000m trở lên. Tuy nhiên, bởi vì bước sóng quá dài nên năng lượng mà loại sóng này mang theo cũng là thấp nhất. Sóng dài mặc dù rất khó bị hấp thụ nếu truyền trong môi trường nước, tuy nhiên khi truyền trong môi trường trên mặt đất thì lại rất dễ bị các vật thể khác hấp thụ. Chính vì vậy mà người ta đã lợi dụng sóng dài để truyền thông tin giữa các tàu ngầm và truyền thông tin từ tàu ngầm đến bộ chỉ huy.

2.2. Sóng trung bình

Sóng trung bình có bước sóng lớn hơn 100m và nhỏ hơn 1000m. Vào thời điểm ban ngày, nếu sóng trung bình tiếp xúc với tầng điện li thì sẽ bị hấp thụ một cách nhanh chóng. Vì vậy để liên lạc xa thì người ta không dùng sóng trung bình. Sóng này chỉ sử dụng để truyền thông tin và liên lạc trong tầm thấp dưới mặt đất.

2.3. Sóng ngắn

Như đã đề cập đến trong phần trước, sóng ngắn có thể truyền qua tầng khí quyển mà hầu như không bị hấp thụ. Đây cũng là loại sóng điện từ có năng lượng cao nhất. Bước sóng của sóng ngắn ở khoảng 10 – 100m. Sóng ngắn chính là loại sóng dễ phản xạ nhất.

2.4. Sóng cực ngắn

Sóng cực ngắn có bước sóng ngắn hơn cả sóng ngắn. Bước sóng của loại sóng điện từ này tối đa chỉ đạt 10m. Vì có bước sóng cực ngắn như vậy nên năng lượng chúng mang theo cũng là rất nhiều, bởi vậy khi xuyên qua tầng điện li sẽ không bị hấp thụ và cũng sẽ không bị phản xạ. Với tính chất này, sóng cực ngắn được sử dụng phổ biến trong ngành thiên văn và nghiên cứu vũ trụ.

3. Bức xạ của sóng điện từ được phân chia như thế nào?

Bước sóng, năng lượng và tần số là những đại lượng được sử dụng để làm cơ sở phân chia sóng điện từ. Mỗi loại sóng điện từ sẽ có sự khác nhau về cả ba đại lượng này và cũng có những ứng dụng khác nhau trong thực tế. Cụ thể, sóng điện từ được phân chia thành 7 loại dựa trên bức xạ đó là: Sóng radio, tia hồng ngoại, ánh sáng, sóng viba, tia X, tia tử ngoại và tia gamma.

- Sóng radio: Đây là loại sóng điện từ tương đối “khỏe”, nghĩa là có khả năng truyền đi xa với năng lượng thấp. Theo đo đạc, sóng radio có mức năng lượng trong khoảng 12,4 feV – 1,24 meV với tần số từ 300 Mhz đến 3 Hz.

- Tia hồng ngoại: Tia hồng ngoại có năng lượng lớn hơn sóng radio. trong khoảng 1,24meV – 1,7eV. Tia này có tần số từ 430 THz đến 300 GHz và bước sóng trong khoảng 700nm – 1nm.

- Ánh sáng: Ánh sáng mà mắt chúng ta nhìn thấy có bước sóng lớn hơn 380nm và nhỏ hơn 700nm. Năng lượng mà ánh sáng mang theo trong khoảng 1.7eV đến 3,3 eV với tần số 790 THz – 430 THz.

- Sóng Viba: Bước sóng Viba dao động rất rộng, từ nhỏ nhất là 1nm đến lớn nhất là 1m. Năng lượng sóng Viba mang theo chỉ khoảng 1,7eV đến 1,24meV. Tần số của sóng này dao động trong khoảng 300 GHz – 300 MHz.

- Tia X: Bước sóng của tia X rất ngắn, từ 0,01nm đến 10nm. Tần số cũng rất nhỏ, chỉ khoảng 30 EHZ – 30 PHz. Tia X mang năng lượng trong khoảng 124 eV – 124 keV.

- Tia tử ngoại: Có tên gọi khác là tia cực tím, bước sóng trong khoảng 10nm – 380nm, sở hữu tần số 30 PHz – 790 THz. Năng lượng mang theo chỉ khoảng 3,3 eV – 124 eV.

- Tia gamma có bước sóng cực ngắn và ngắn nhất trong số các loại bức xạ sóng điện từ, chỉ chưa đến 0,01nm. Tần số của tai gamma cũng chỉ khoảng 30EHz. Năng lượng mang theo thấp, trong khoảng 124 keV – hơn 300 GeV.

Qua những thông tin được tổng hợp và chia sẻ trong bài viết, bạn đã hiểu được sóng điện từ là gì và những đặc điểm của sóng điện từ. Sóng điện từ được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống, như truyền tín hiệu thông tin, truyền tín hiệu âm thanh và hình ảnh, ứng dụng trong ngành y tế… Hy vọng những thông tin trong bài viết sẽ giúp bạn tiếp cận gần hơn với sóng điện từ.