Sóng điện từ luôn là đề tài phổ biến trong các cuộc trò chuyện, các nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực quan trọng khác nhau. Sóng điện này khá quan trọng trong các sinh hoạt đời sống của con người hay trong công nghệ nghiên cứu và chế tạo rộng rãi. Nếu bạn muốn tìm hiểu về khái niệm sóng này, bài viết dưới đây sẽ giải đáp tất cả cho bạn biết.
Định nghĩa sóng điện từ
Sóng điện từ là sự kết hợp khi dao động của hiện trường và từ trường thẳng đứng và vuông góc nhau, lan truyền rộng rãi trong không gian. Khi chúng lan truyền, sóng điện này mang theo các thông tin, năng lượng và động lượng.
Khi sóng có bước sóng từ 400 đến 700 mm và mắt người có thể nhìn thấy được, chúng được gọi là ánh sáng. Nói cách dễ hiểu, đây là loại sóng được cấu tạo bởi điện trường và từ trường dao động.
Bức xạ điện từ truyền trong chân không với tốc độ không đổi là 3 × 10⁸ m/s. Chúng không bị ảnh hưởng bởi điện trường cũng như từ trường. Tuy nhiên, sóng này có khả năng gây ra nhiễu. Sóng có thể truyền qua bất cứ thứ gì, có thể là vật liệu rắn hoặc không khí. Đặc biệt, nó không yêu cầu các đối tượng trung gian phải chuyển hay đi từ nơi này đến nơi khác.
Biểu diễn sóng điện theo đồ thị hình sin. Đồ thị này sẽ gồm một điện trường và từ trường thay đổi theo thời gian, vuông góc với nhau và theo một phương truyền sóng. Sóng điện từ được biết theo bản chất là sóng ngang. Điểm cao nhất và thấp nhất của sóng này lần lượt được gọi là đỉnh và đáy của sóng.
Sự hình thành của bức xạ điện từ như thế nào?
Toàn bộ sự phân bố của bức xạ điện từ, dù theo tần số hay bước sóng, tất cả các sóng điện từ truyền đi với vận tốc ánh sáng trong chân không. Chúng truyền qua một loạt các tần số, bước sóng và các năng lượng photon. Phổ điện từ bao gồm hầu hết tất cả các bức xạ điện từ và bao gồm rất nhiều tiểu khu, thường gọi là các phần, chẳng hạn như ánh sáng nhìn thấy hoặc các bức xạ tử ngoại.
Các bộ phận khác nhau có tên gọi không giống nhau tùy thuộc vào đặc tính phát xạ, truyền đi và hấp thụ của sóng hay các ứng dụng thực tế khác nhau của chúng. Không có ranh giới chính xác được thiết lập rõ ràng giữa bất kỳ một phần tiếp giáp nào, vì vậy các phạm vi sẽ mang xu hướng chồng chéo với nhau.
Toàn bộ phổ điện từ, từ các phổ có tần số thấp nhất tới các tần số cao nhất (bước sóng dài nhất đến bước sóng ngắn nhất). Các phổ này gồm hầu hết các sóng vô tuyến (ví dụ: đài phát thanh, truyền hình thương mại, radar), bức xạ hồng ngoại, bức xạ tử ngoại, tia X, ánh sáng nhìn thấy,… Hầu như tất cả các tần số và các bước sóng đều được quang phổ sử dụng.
Sóng này được hình thành khi xảy ra điện trường tiếp xúc với từ trường. Do đó, chúng được biết với tên gọi là sóng “điện từ”. Điện trường và từ trường của sóng điện từ luôn theo phương vuông góc với nhau. Hai loại này cũng vuông góc với phương của sóng.
Đặc điểm của sóng điện từ
Đặc điểm chung của sóng đó chính là không có khối lượng hay vận tốc di chuyển bằng tốc độ ánh sáng. Có thể lan truyền qua hầu hết các môi trường, kể cả môi trường chân không. Sóng luôn truyền với vận tốc không đổi 3×10⁸m/s.Đây là sóng duy nhất có thể lan truyền trong môi trường về chân không.
Bản chất là một sóng ngang, khi chúng ta truyền sóng bằng phương thức thay đổi điện trường và từ trường, sẽ luôn xảy ra vuông góc với nhau. Điện tích tăng vận tốc sẽ tạo sóng điện từ. Sóng này là sóng mang theo năng lượng. Đặc tính của sóng là tần số. Tần số có thể không thay đổi tuy nhiên bước sóng thay đổi khi lan truyền từ môi trường này qua môi trường khác.
Sóng điện dựa theo các nguyên lý chồng chất. Một bức xạ điện từ không cần các phương tiện để truyền tải hay đi từ nơi này sang nơi khác. Ngược lại thì sóng cơ học lại cần một phương tiện khi di chuyển. Vectơ ánh sáng ( hay còn gọi vectơ điện) là các hiệu ứng quang học do sóng điện này tạo ra. Bước sóng của thường được sử dụng trong các sóng vô tuyến, từ vài mét cho đến hàng kilomet.
Loại sóng này khi phát ra sẽ gây hiện tượng nhiễu các thiết bị khác, tác động đến sức khỏe của con người và cả ảnh hưởng xấu đến môi trường. Sóng dao động tạo thành tam diện thuận và phổ sóng rộng. Sóng điện từ cũng có các tính chất tương tự như một sóng cơ như phản xạ, khúc xạ, giao thoa …và luôn tuân theo các nguyên tắc nhất định.
Tính chất của sóng điện từ
Khi một bức xạ điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường bất kể giống nhau hay khác nhau, nó sẽ xảy ra hiện tượng bị phản xạ và khúc xạ giống như ánh sáng. Ngoài ra, còn có các hiện tượng giao thoa hay nhiễu xạ của sóng điện. Sóng này là loại mang theo năng lượng, do đó khi nó truyền đến ăng-ten, nó làm cho các điện tử tự do trong ăng-ten dao động.
Các nguồn phát sóng điện từ rất đa dạng và có thể là bất cứ thứ gì có thể tạo ra điện trường hoặc từ trường biến thiên, chẳng hạn như tia lửa điện, cầu dao đóng, dây dẫn dòng điện xoay chiều, mạch điện đã tắt….
Sóng điện từ có công dụng gì?
Tùy theo các khái niệm của bức xạ điện từ, từ đó công dụng từng tên gọi cũng đa dạng và ưu điểm riêng. Sau đây sẽ là một số lĩnh vực ứng dụng của sóng điện từ mà bạn cần biết đến:
Tia tử ngoại
Tia cực tím có tính khử khuẩn và diệt khuẩn khá cao và có thể tiêu diệt lên đến 99.9% vi khuẩn trong nước. Vì vậy, tia UV được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong công nghệ về khử trùng nước ở các nhà máy cung cấp nước cũng như các công ty sản xuất nước.
Tia tử ngoại còn cung cấp vitamin D làm cho cơ thể con người sử dụng canxi và phốt pho để giúp xương và răng chắc khỏe. Ngoài ra, tia tử ngoại còn được sử dụng để điều trị các tình trạng xấu về các tế bào da và làm chậm sự phát triển lan rộng của các chứng bệnh.
Sóng vi ba – Sóng điện từ phổ biến
Sóng vi ba thường được dùng để tiếp âm qua các tín hiệu điện thoại có khoảng cách lan truyền xa, các chương trình về truyền hình hay cả các thông tin máy tính truyền từ trái đất đến một trạm vệ tinh vũ trụ. Ngoài ra, sóng vi ba cũng được dùng để nhận biết vận tốc của xe ô tô hay các phương tiện giao thông khác.
Bên cạnh đó, gần gũi với đời sống và sinh hoạt nhất vẫn là các lợi ích mà song vi ba này mang lại khi được xem như một nguồn năng lượng qua các thiết bị nấu ăn hàng ngày. Có thể nói, lò vi sóng chính là một ứng dụng trong sinh hoạt dễ thấy nhất của sóng vi ba hay vi sóng.
Lò vi sóng thường bao gồm các bộ phận: Nguồn phát sóng magnetron, ống dẫn sóng, ngăn nấu hay mạch điện tử điều khiển. Sóng vi ba được sinh ra từ nguồn phát sóng dẫn qua ống dẫn sau đó đi vào ngăn nấu, nhờ phản xạ lại giữa các bức tường của ngăn nấu, rồi bị hấp thụ bởi các thức ăn. Sóng vi ba trong thiết bị này là dao động điện từ trường với tần số mức 2450 MHz.
Tia T – Ứng dụng của sóng điện từ
Trong các nghiên cứu thiên văn học, tia T dùng để quan sát thiên hà và các vì sao. Hay trong công nghệ thì ứng dụng vào nhìn xuyên các vật thể. Các tế bào ung thư được tìm thấy phần lớn nhờ các tia T và sóng này cũng dùng cho việc chế tạo các vũ trí hạng nặng.
Sóng điện từ ứng dụng vào tia hồng ngoại
Với tác dụng trị liệu, đối với các bệnh về cơ, khớp, xương hay bầm tím,… sóng điện từ tia hồng ngoại sẽ có tác dụng giảm đau, chống cơ cứng và làm tan bớt các vết bầm tím. Hơn thế, tia hồng ngoại còn giúp tăng cường quá trình trao đổi chất, kích thích phát triển các tế, thúc đẩy tuần hoàn máu nhằm phục hồi sức khỏe một cách nhanh chóng.
Tia hồng ngoại thường dùng xuyên thấu nhiệt và có thể xuyên qua da của cơ thể khoảng 3mm. Do đó ánh sáng này sẽ làm nóng tại chỗ và làm tăng nhiệt độ của da, từ đó làm tăng mạch máu. Khi lượng máu trong cơ thể tăng lên nhất định và tăng nhiệt sẽ dẫn đến hiện tượng phát tán nhiệt trên toàn bộ cơ thể, giúp cơ thể bạn sưởi ấm hơn.
Không chỉ được ứng dụng tốt đối với sức khỏe, tia hồng ngoại còn được đánh giá cao trong các vấn đề về làm đẹp. Nhờ tác dụng làm mềm da, khiến những mạch máu nhỏ lưu thông giúp kích thích các tế bào da sinh trưởng, qua đó loại bỏ đi các tế bào da chết…
Ngoài việc giúp bạn có một làn da trắng sáng và tươi trẻ, tia hồng ngoại còn có tác dụng hiệu quả về kích thích chân tóc, giữ màu lâu hơn cho tóc nhuộm… Đó là những lý do tia hồng ngoại được sử dụng rộng rãi tại các thẩm mỹ viện, phòng khám mà chưa có những phản bác xấu về chống chỉ định.
Ứng dụng vào tia X
Tia X được thực hiện và sàng lọc các chẩn đoán về nhiều chứng bệnh. Tìm kiếm các xương bị tổn thương qua phương pháp chụp X-quang hay các vật thể lạ trong cơ thể. Phát hiện điểm mềm của các máy nhôm đúc.
Tia Gamma
Ứng dụng tạo ra tia gamma cho các cuộc phẫu thuật. Ứng dụng trong việc chế tạo kính viễn vọng sử dụng tia gamma để theo dõi các lỗ đen khổng lồ, những vụ nổ lớn xảy ra trong vũ trụ,…
Radio cũng là một loại sóng điện từ
Sóng radio được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực về truyền thông, và truyền tín hiệu, wifi. Trong lĩnh vực sấy khô, sóng radio dùng tiêu diệt các loại sâu bọ trong các hạt đã sấy. Ngoài ra, loại sóng này còn điều trị đau lưng, hen suyễn, viêm gan,… trong y học.
Kết luận
Trên đây là tất cả các nội dung bạn cần biết về một sóng điện từ các khái niệm, đặc điểm, chi tiết quá trình hình thành cho đến các tính chất nổi bật. Hy vọng qua nội dung chia sẻ phía trên sẽ giúp bạn có thêm nhiều kiến bổ ích vận dụng trong học tập cũng như trong công việc của mình nhé!
