Sóng điện từ là gì? Đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của sóng điện từ

Ngày nay, chúng ta phải tiếp xúc với các loại sóng hàng ngày như sóng vô tuyến, sóng radio, sóng điện thoại,… Tất cả những loại sóng này còn được gọi chung là sóng điện từ. Vậy sóng điện từ là gì? Đặc điểm và ứng dụng của sóng điện từ trong cuộc sống như thế nào?

Sóng điện từ là gì?

Nội dung bài viết

1 Sóng điện từ là gì?
- 1.1 Nguyên tắc khi truyền sóng điện từ
2 Đặc điểm của sóng điện từ là gì?
- 2.1 Sóng điện từ có mang năng lượng không?
- 2.2 Sóng điện từ là sóng dọc hay sóng ngang?
3 Các dải sóng và tần số sóng điện từ
- 3.1 Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển
- 3.2 Sự phản xạ của sóng ngắn trên tầng điện ly
4 Phân loại và ứng dụng của sóng điện từ trong cuộc sống

Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ do sự kết hợp giữa dao động từ trường và điện trường vuông góc với nhau. Chúng lan truyền trong không gian như một loại sóng . Và vì chúng là sóng nên sẽ có tính chất hạt thường gọi là hạt “photon“.

Trong quá trình lan truyền của sóng điện từ, chúng sẽ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Bước sóng của sóng điện từ sẽ rơi vào khoảng từ 400nm – 700nm và có thể quan sát bằng mắt thường thông qua ánh sáng chúng phát ra.

Bước sóng là khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm dao động cùng pha hoặc khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng. Bước sóng được viết tắt bằng chữ Hy Lạp là Lamda.

Nguyên tắc khi truyền sóng điện từ

Để sóng điện từ có thể truyền đi thi ta cần phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

Để hình ảnh và âm thanh có thể truyền đi xa thì ta cần biến điệu chúng thành các dao động điện, tức là tín hiệu âm tần. Với FM là biến điệu tần số và AM là biến điệu biên độ.
Khuếch đại tín hiệu thu được khi có cường độ nhỏ
Cần phải sử dụng sóng ngang, tức sóng cao tần để có thể truyền đi
Tách sóng: Là việc tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần.

Đặc điểm của sóng điện từ là gì?

Đặc điểm của sóng điện từ

Thông thường sóng điện từ sẽ có chung các đặc điểm với nhau và cụ thể thì chúng sẽ có một số đặc điểm sau:

Sóng điện từ có thể lan truyền được trong môi trường khí, lỏng, rắn và cả chân không. Đây cũng là loại sóng duy nhất có thể lan truyền trong chân không.
Sóng điện từ có đầy đủ các tính chất của sóng cơ như giao thoa, khúc xạ, phản xạ,… Đồng thời, nó cũng tuân theo các quy luật giao thoa, truyền thẳng, khúc xạ,…
Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng c = 3.108m/s. Ngoài ra, khi sóng điện từ truyền từ không khí vào nước thì tốc độ truyền sóng sẽ giảm, số bước sóng tăng
Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét cho tới vài km, thường được sử dụng trong thông tin liên lạc gọi là sóng vô tuyến
Sóng điện từ thuộc loại sóng ngang, và nó chính là sự lan truyền của các dao động liên quan tới tính chất có hướng (cụ thể là cường độ từ trường và cường độ điện trường) của các phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng.
Dao động của từ trường và điện trường tại 1 điểm luôn luôn đồng pha với nhau.
Sóng luôn hình thành 1 tam diện thuận
Sóng điện từ có phổ sóng rộng

Sóng điện từ có mang năng lượng không?

Sóng điện từ không mang năng lượng đúng hay sai? – Câu trả lời là sai. Bởi sóng điện từ có mang năng lượng và năng lượng của 1 hạt photon có bước sóng λ là hc/λ. Trong đó, c là vận tốc ánh sáng trong chân không và h là hằng số Planck.

Sóng điện từ là sóng dọc hay sóng ngang?

Sóng điện từ là sóng ngang và chúng được đo bằng biên độ (tức chiều cao) và bước sóng. Điểm cao nhất của sóng được gọi là đỉnh, còn điểm thấp nhất được gọi là hõm.

Sóng điện từ được chia thành một dải tần số (hay còn gọi là phổ điện từ) chẳng hạn như sóng hồng ngoại, sóng vô tuyến, sóng vi ba,… Tóm lại sóng điện từ là sóng ngang và là điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng.

||Xem thêm: Sóng điện thoại là sóng gì? Sóng điện thoại gây vô sinh không?

Các dải sóng và tần số sóng điện từ

Bức xạ điện từ, sóng điện từ được phân thành các loại sau và chúng cũng được gọi là thang sóng điện từ trong vật lý học:

Tên	Bước sóng	Tần số (Hz)
Radio	1 mm – 100000 km	300 MHz – 3Hz
Viba	1 mm – 1 met	300 GHz – 300 MHz
Tia hồng ngoại	700 nm – 1 mm	430 THz – 300 GHz
Ánh sáng nhìn thấy	380 nm-700 nm	790 THz – 430 THz
Tia tử ngoại	10 nm – 380 nm	30 PHz – 790 THz
Tia X	0,01 nm – 10 nm	30 EHz – 30 PHz
Tia gamma	≤ 0,01 nm	≥ 30 EHz

Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

Vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ: Không khí hấp thụ rất mạnh các sóng cực ngắn, sóng trung, sóng dài. Vì thế, các sóng này không thể truyền đi xa (tối đa từ vài km tới vài chục km).

Không khí hấp thụ mạnh sóng ngắn, nhưng trong 1 số vùng tương đối hẹp thì các sóng có bước sóng ngắn thì hầu như không bị hấp thụ. Và đài phát thanh của hầu hết các nước đều phát sóng trong các vùng sóng này.

Sự phản xạ của sóng ngắn trên tầng điện ly

Tầng điện ly là 1 lớp khí quyển mà trong đó các phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại trong ánh sáng mặt trời (độ cao từ 80km – 800km).

Sóng ngắn phản xạ rất tốt trên tầng điện ly cũng như trên mặt đất và mặt nước biển. Chính nhờ có sự phản xạ liên tiếp trên mặt đất và trên tầng điện ly mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa tới vài chục nghìn km trên mặt đất.

Phân loại và ứng dụng của sóng điện từ trong cuộc sống

Như đã nói ở trên, sóng điện từ được chia ra làm nhiều loại khác nhau như ánh sáng nhìn thấy, sóng viba, radio, cực tím, hồng ngoại, tia x, tia gamma. Các loại sóng này được phân biệt dựa trên tần số và bước sóng, và mỗi loại có ứng dụng khác nhau:

Phổ sóng điện từ và ứng dụng của sóng điện từ

+ Ánh sáng nhìn thấy được

Ánh sáng là phần duy nhất của phổ điện từ có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Mắt có thể cảm nhận được ánh sáng là sự kết hợp của 1 số màu có bước sóng khác nhau. Ánh sáng được tạo thành từ 7 màu: xanh dương – tím – chàm – xanh lá cây – cam – vàng – đỏ

+ Sóng radio

Đây là loại sóng có tần số nằm trong khoảng từ 30KHz – 300MHz và có bước sóng từ 1 – 103m. Sóng radio bao gồm sóng cực ngắn (VHF), sóng ngắn (HF), sóng trung (MF), sóng dài (LF). Do sóng radio thường có ít tương tác với vật chất vì năng lượng bước sóng rất nhỏ, nên nó thường được sử dụng để truyền tín hiệu, thông tin, sử dụng trong y học hoặc để cảm biến siêu âm, radar giúp phát hiện vật thể và đo đạc khoảng cách.

Khi chúng ta thu nạp radio bằng ăng ten, ta tậm dụng tương tác giữa điện trường sóng với các vật dẫn điện. Dưới sự ảnh hưởng của dao động điện trong sóng radio thì các dòng điện sẽ dao động qua lại trong vật dẫn điện.

Sóng Radio là nền tảng giúp phát minh ra các loại sóng được sử dụng phổ biến trong cuộc sống hiện nay như: Sóng wifi, Bluetooth…dùng để kết nối các thiết bị điện tử không dây.

>> Xem thêm: Tác hại của sóng Wifi: hiểm họa khôn lường cho sức khỏe <<

+ Sóng viba

Đây là loại sóng có tần số từ 300MHz – 3000MHz, và tần số dao động của sóng viba trùng với tần số cộng hưởng của các phân tử hữu cơ trong các loại thức ăn. Vì thế, sóng trong vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi các phân tử hữu cơ và làm chúng nóng lên. Khi đó, năng lượng sóng được chuyển sang năng lượng nhiệt của phân tử. Mức độ ảnh hưởng của sóng viba như sau:

Mức nhẹ: Làm biến tính 1 số phân tử protein trong tế bào, gây sai lệch 1 chút cấu trúc phân tử. Nó không chết mà vẫn tham gia được vào các hoạt động sống của tế bào. Nếu sai lệch này xảy ra trong phân tử ADN, khi đó nếu hệ bạch huyết không đủ mạnh để loại bỏ những tế bào lỗi này thì chúng sẽ phát triển thành ung thư.
Mức nặng: Làm biến tính mạnh, phân tử không còn được tham dự hoạt động sống. Bởi vì tính chất của loại sóng viba này mà chúng ta cần cẩn trọng trong việc sử dụng các loại thiết bị hoặc lò vi sóng. Bởi các màng chắn sóng sẽ không thể chặn toàn bộ sóng phát ra nên việc cần làm là giữ khoảng cách với lò vi sóng tối thiểu 30m.

Ngoài ra, sóng vi ba là bước sóng chính được sử dụng trong radar, thông tin vệ tinh và các công nghệ mạng không dây như Wifi. Vì thế, sóng vi ba được ứng dụng chủ yếu trong các thiết bị dùng để nấu ăn như lò vi sóng, hoặc dùng cho thông tin vệ tinh, thông tin liên lạc.

Lò vi sóng – sản phẩm ứng dụng của sóng viba

>> Xem thêm: Lò vi sóng có hại không? Cần lưu ý điều gì khi sử dụng <<

Tia hồng ngoại

Là bức xạ điện từ có bước sóng ngắn hơn bức xạ viba nhưng lại dài hơn ánh sáng khả kiến. Tia hồng ngoại được sử dụng trong y học nhằm phá hủy các tế bào mô bị tổn thương, đồng thời giúp chẩn đoán bệnh chính xác hơn.

Ánh sáng hồng ngoại được sử dụng bởi bếp hồng ngoại để nấu thức ăn, lò sưởi điện, liên lạc tầm ngắn như camera chụp ảnh nhiệt phát hiện người trong bóng tối, hệ thống an ninh, sợi quang, điều khiển từ xa,…

Tia tử ngoại

Là bức xạ có tần số từ 3000THz – 3.1016Hz, chúng thường được phát ra từ các nguồn có nhiệt độ cao trên 300 độ C, ánh sáng mặt trời hoặc trong các ứng dụng đèn thủy ngân và hồ quang điện.

Tia X và tia Gamma

Tia X hay X quang là 1 sóng điện từ có bước sóng trong khoảng 10 nanomet tới 100 picomet (tức là tần số từ 30PHz – 3EHz). Các cấu trúc dày đặc như xương được hấp thụ bởi tia X. Đây cũng là lý do tại sao ảnh X-quang được sử dụng để xác định xương gãy. Đồng thời X-quang cũng có thể quét được cấu trúc bên trong các vật thể và trong những máy quét an ninh tại sân bay.

Tia Gamma là loại tia có bước sóng vào khoảng 10 – 14m tới 10-10m. Sự khác nhau giữa tia X và tia gamma là ở nguồn gốc. Bức xạ phát ra từ tia X là ở ngoài nhân nguyên tử, còn bức xạ gamma phát ra từ trong hạt nhân nguyên tử. Tia gamma thường được sử dụng để khử trùng dụng cụ y tế và thực phẩm; trong điều trị và phát hiện bệnh ung thư.

Ngoài ra, sóng điện từ còn được ứng dụng trong các thiết bị cảm biến công nghiệp như cảm biến radar, cảm biến siêu âm,… để phát hiện vật không tiếp xúc và đo mực nước.

Trên đây là một số thông tin chia sẻ về “Sóng điện từ là gì? Đặc điểm và ứng dụng của sóng điện từ trong cuộc sống”. Hy vọng với những thông tin chia sẻ trên sẽ giúp ích cho các bạn trong học tập và công việc. Rất mong nhận được Like và comment góp ý từ các bạn để bài viết trở nên hoàn thiện hơn.