Bật mí chi tiết về cấu tạo và đặc điểm của sóng điện từ

Nhiệm vụ chính của sóng điện từ dùng để kết nối và truyền tải dữ liệu. Hiện tại còn nhiều người có sự nhầm lẫn giữa các khái niệm như sóng điện từ, sóng vô tuyến và sóng radio.. Để có thể hiểu rõ bản chất và chi tiết của các loại sóng này không phải là một công việc dễ dàng. Hãy cùng khám phá nhiều chi tiết độc đáo về cấu tạo và đặc điểm của sóng điện từ trong bài viết này nhé!

Bạn hiểu gì về sóng điện từ

Sóng điện từ có một tên gọi phổ biến khác là bức xạ điện từ. Chúng là sự kết hợp dao động hoàn hảo giữa điện và từ trường vuông góc. Tương tự như một loại sóng nói chung, sóng điện từ sẽ lan truyền trong không gian. Hiện tại sóng điện tử có tính chất hạt. Vì vậy còn được gọi là hạt photon. 

Khi sóng điện từ lan truyền, chúng có thể mang theo các thông tin và năng lượng. Các loại sóng hiện nay đều có bước sóng trong khoảng từ 400 đến 700nm. Bạn có thể quan sát chúng thông qua mắt thường dưới các vệt sáng chúng phát ra.

Đặc điểm cơ bản của sóng điện từ là gì?

Sóng điện tử mang bản chất là một dạng sóng. Nên chúng có những đặc trưng đầy đủ của sóng. Ngoài ra, còn một số đặc điểm nổi bật có thể kể đến như:

Sóng điện từ có thể lan truyền trong nhiều môi trường từ rắn, lỏng, khí và chân không. Đây là dạng sóng duy nhất có khả năng truyền được trong chân không.

Chúng mang nhiều tính chất của một loại sóng điển hình như phản xạ, khúc xạ, giao thoa. Hiện nay, sóng điện từ là sóng ngang. Khi truyền trong chân không, sóng điện từ có bước sóng lớn nhất là 3108m/s. 

Nguyên tắc cơ bản khi truyền sóng điện từ là gì?

Một số nguyên tắc cơ bản khi truyền sóng điện từ là:

• Có sự biến điệu sóng trở thành các dạng dao động khác nhau.
• Cần sử dụng dạng sóng ngang tức là sóng cao tần để truyền đi xa hơn.
• Cần phải có sự tách sóng ra khỏi tín hiệu cao tần.
• Trường hợp cường độ sóng nhỏ cần có sự khuếch đại tín hiệu.

Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển như thế nào?

Đặc điểm 1: Các vùng sóng ngắn sẽ ít bị hấp thụ

Nguyên tắc truyền sóng hiện nay là sóng dài, sóng trung và sóng ngắn có thể bị khí quyển hấp thụ mạnh. Đó là lý do tại sao chúng không thể truyền đi xa. Tuy nhiên, một số trường hợp sóng cực ngắn với bước sóng hẹp có thể không bị hấp thụ.

Đặc điểm 2: Sự phản xạ của sóng ngắn trên tầng điện li

Trong vật lý, tầng điện ly là một lớp khí quyển. Lúc này, phân tử khí thường bị ion hóa mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại ánh sáng. Điều này diễn ra ở độ cao 80 – 800km.

Trên mặt đất, trên bề mặt nước biển sóng vô tuyến ngắn thường phản xạ với hiệu suất cao. 

Sóng điện từ hiện nay được phân loại như thế nào ?

Dựa vào bước sóng để có căn cứ phân loại sóng điện từ, cụ thể chúng được chia thành 4 loại:

Sóng cực ngắn là gì?

Đây là loại sóng có bước sóng từ 1 – 10m. Đặc điểm nổi bật ở năng lượng lớn và khả năng ít bị hấp thụ trong nhiều môi trường. Sóng này có thể truyền xuyên qua tầng điện li một cách nhanh chóng. Sóng ngắn có thể ứng dụng trong thiên văn để nghiên cứu vũ trụ.

Sóng ngắn là gì?

Sóng ngắn thường có bước sóng từ 10 đến 100m. Tương tự như sóng cực ngắn, loại sóng này có mức năng lượng lớn. Song ở tầng điện li và trên mặt đất, chúng sẽ bị phản xạ khá nhiều lần. Ứng dụng nổi bật trong lĩnh vực liên lạc và thông tin dưới mặt đất.

Sóng trung là gì?

Đây là loại sóng có bước sóng từ 100 – 1000m. Vào ban ngày, chúng bị hấp thu nhiều. Song ban đêm thì ngược lại. Ứng dụng nổi bật trong lĩnh vực thông tin liên lạc ban đêm để truyền tín hiệu và nhận tin. 

Sóng dài là gì?

Sóng dài là loại sóng có bước sóng lớn hơn 1000m. Mức năng lượng vô cùng thấp. Chúng hoàn toàn có thể bị các vật thể trên mặt đất hấp thụ. Tuy nhiên, trong môi trường nước thì sóng này gần như không bị ảnh hưởng. Chính vì vậy, ứng dụng chính trong việc liên lạc tàu ngầm ở dưới biển. 

Phân chia bức xạ của sóng điện từ như thế nào?

Dựa vào bước sóng, mức năng lượng và tần số để phân loại các bức xạ của sóng điện từ. Bạn hãy tham khảo chi tiết các thông số ở phần phía dưới này:

Loại sóng	Bước sóng	Tần số	Năng lượng mang theo
Sóng Radio	1mm – 100000km	300 MHz – 3 Hz	12.4 feV – 1.24 meV
Sóng Viba	1 mm – 1 m	300 GHz – 300 MHz	1.7 eV – 1.24 meV.
Tia hồng ngoại	700 nm – 1 mm	430 THz – 300 GHz	1.24 meV – 1.7 eV
Ánh sáng có thể nhìn thấy	380 nm – 700 nm	790 THz – 430 THz	1.7 eV – 3.3 eV
Tia tử ngoại	10 nm – 380 nm	30 PHz – 790 THz	3.3 eV – 124 eV
Tia X	0,01 nm – 10 nm	30 EHz – 30 PHz	124 eV – 124 keV
Tia gamma	≤ 0,01 nm	≥ 30 EHz	124 keV – 300+ GeV

 

Đặc điểm chi tiết của từng loại sóng

Việc hiểu chi tiết đặc điểm của từng loại sóng sẽ giúp bạn phân loại chúng dễ dàng hơn.

Loại 1: Sóng Radio

Năng lượng của sóng radio khá nhỏ. Do đó chúng thường ít tương tác với các dạng vật chất. Nhờ đặc điểm này mà sóng radio có thể vượt qua các khoảng cách dài mà không bị tiêu hao năng lượng. Điểm này giúp ứng dụng trong truyền thông tin liên lạc.

Chúng ta tận dụng các tương tác giữa điện trường và các dạng vật dẫn khác nhau. Vật dẫn có dòng điện dao động. 

Loại 2: Sóng viba

Sóng viba có ứng dụng đặc biệt trong lò vi sóng. Nguyên tắc hoạt động như sau: trong lò, sóng bị hấp thu mạnh bởi các dạng phân tử hữu cơ. Nhờ vậy làm chúng nóng lên. Năng lượng dạng sóng sẽ được chuyển sang năng lượng dạng nhiệt. 

Các khả năng gây ảnh hưởng của sóng viba trong lò vi sóng là:

• Ở mức độ nhẹ: Sóng tạo ra sự biến tính trong phân tử Protein trong tế bào. Từ đó tạo ra sai lệch trong cấu trúc phân tử. Trường hợp sai lệch tạo ra trong phân tử ADN, hệ bạch huyết trong cơ thể không đủ để loại bỏ có thể tạo thành ung thư.
• Ở mức độ nặng: Chúng có thể biến tính làm tế bào không tham gia vào hoạt động được. Điều này làm tế bào bị chết.

Khi hiểu về hoạt động và tính chất của sóng Viba, khách hàng cần thận trọng hơn khi sử dụng lò vi sóng. Do đó, bạn cần giữ khoảng cách an toàn với lò từ 1 – 2 m là tối thiểu.

Loại 3: Tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại là dạng sóng có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng màu đỏ. Chúng có ứng dụng trong y học, dùng để điều trị bệnh. Tia hồng ngoại có thể giúp phá huỷ các tế bị hỏng hoặc bị tổn thương nghiêm trọng. Tia này cũng được sử dụng để chuẩn đoán một số loại bệnh.

Loại 4: Ánh sáng có thể nhìn thấy

Đây là sóng ánh sáng trong không gian, bạn hoàn toàn có thể nhìn thấy bằng sự cảm nhận từ mắt thường. Nhờ sóng ánh sáng mà con người cảm nhận được các loại màu sắc trong không gian. Thông thường, loại sóng này khi đi qua lăng kính sẽ được phân tách thành 7 màu của cầu vồng.

Loại 5: Tia tử ngoại

Tia tử ngoại có bước sóng dao động từ 10 ^(-8) đến 10^(-7). Đặc biệt tần số chỉ từ 3000 đến 31 016 Hz. Các nguồn điện có nhiệt độ cao trên 300 độ C sẽ phát ra loại sóng này.

Tia tử ngoại được ứng dụng ở hồ quang điện và các loại đèn thủy ngân.

Loại 6: Tia X

Trong Y học, tia X là loại tia xuất hiện nhiều nhất. Chúng ứng dụng trong việc điều trị ung thư và các tế bào ung thư ở mức độ nghiêm trọng vừa phải. Nhờ đó, bác sĩ có thể phá hủy các dạng sẹo khác nhau. Một số lĩnh vực khác như chụp X quang, chẩn đoán vết thương đều có thể được ứng dụng. 

Loại 7: Tia gamma

Tia này có bước sóng từ 10 ^(-14) đến 10^(-10)m. Tia Gamma khác biệt với tia X ở nguồn gốc của bức xạ. Trong khi tia X năm bên ngoài hạt nhân thì tia gamma ở trong của hạt nhân nguyên tử. 

Đặc điểm của vận tốc truyền sóng điện từ 

Các vật chất ở bầu khí quyển đều có thể cản trở sóng truyền trong không gian. Như vậy môi trường chân không chính là môi trường lý tưởng để bạn xác định vận tốc của một dạng sóng cụ thể. Theo các nhà vật ý, ở môi trường chân không thì vận tốc của sóng điện từ sẽ không thay đổi. Hiện nay con số cho điều này là khoảng 3×10^8m/s. 

Đặc điểm của sóng ngang là gì ?

Sóng ngang bao gồm sóng điện từ và một số loại khác. Để trở thành sóng ngang chúng cần có hướng trong quá trình lan truyền của các dao động. Hay chính xác phương truyền sóng cần vuông góc với quá trình lan truyền xung sóng.

Ứng dụng của sóng điện từ trong đo lường

Sóng điện từ có nhiều ứng dụng trong cuộc sống và trong nghiên cứu. Một số ứng dụng nổi bật trong việc chế tạo các thiết bị trong điều trị và y học hoặc thông tin liên lạc.

Cảm biến đo mức siêu âm là gì?

Cảm biến đo mức siêu âm được dùng để đo mức của các bể chứa nước ở lòng đất và cả trên cao. Bên cạnh đó, thiết bị này còn được dùng để đo mức trong bồn chứa xăng và dầu. Một ứng dụng khác là xác định mức nước trong bể chứa hóa chất như axit hoặc bazo. 

Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Xét về mức độ hiện đại, cảm biến siêu âm có nguyên lý hoạt động bậc nhất trong các dòng. Khi hoạt động, chúng phát ra sóng điện từ. Loại sóng này sẽ lan truyền trong không gian. Sau đó sóng phát ra chạm vào bề mặt của chất lỏng. Từ đó phản xạ ngược lại. Bạn có thể dựa vào thời gian và vận tốc thu sóng để tính toàn chính xác được khoảng cách từ cảm biến đến mực nước.

Hy vọng các thông tin này sẽ giúp bạn trả lời được câu hỏi sóng điện từ là gì. Ngoài ra, cập nhật các kiến thức hữu ích liên quan khác. Nếu có phân vân hoặc điều gì cần giải đáp chi tiết, bạn đừng ngần ngại để lại câu hỏi để chúng tôi tư vấn chi tiết hơn nhé!