​​​​​​​Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ hiện nay được ứng dụng trong rất nhiều công nghệ để kết nối và truyền tải dữ liệu. Vậy sóng điện từ là gì? Nếu bạn còn “mông lung” chưa hiểu về khái niệm, bản chất của loại sóng này cũng như các vấn đề liên quan. Thì hãy cùng đi tìm hiểu về khái niệm, đặc điểm và nguyên tắc truyền thông tin của sóng điện từ trong các chia sẻ dưới đây nhé!

Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ là gì?

Để dễ hình dung về sóng, bạn có thể liên tưởng đến những con sóng trên sông hoặc biển, đơn giản là sự phồng lên- lặn xuống chuẩn bị cho những lần tiếp theo của làn nước, chính xác thì đó là sự rung động hoặc dao động của nước trên bề mặt đại dương.

Sóng trong nước và sóng âm trong không khí là 2 ví dụ về sóng cơ học.

Trong cuộc sống hằng ngày, ngoài sóng nước và sóng âm, thì chúng ta cũng tiếp xúc với rất nhiều loại sóng, như sóng điện thoại, sóng vô tuyến, sóng radio,…

Sóng điện từ là kết quả của sự dao động giữa điện trường và từ trường, nên nó bao gồm cả các từ trường và điện dao động, là các dao động lặp đi lặp lại và ngày một lan ra xa. Một từ trường thay đổi sẽ tạo ra một điện trường thay đổi và ngược lại, cả hai được liên kết. Những trường thay đổi này tạo thành sóng điện từ.

Định nghĩa: Sóng điện từ (còn gọi là sóng EM) là điện từ trường lan truyền trong không gian. Sóng điện từ được hình thành khi điện trường tiếp xúc với từ trường. Điện trường và từ trường của sóng điện từ vuông góc với nhau. Chúng cũng vuông góc với hướng của sóng EM.

Sóng điện từ khác với sóng cơ ở chỗ chúng không cần môi trường để truyền, có nghĩa là sóng điện từ có thể truyền đi qua các vật liệu rắn, mà còn có thể truyền đi qua cả không khí và môi trường chân không như trong vũ trụ.

Sóng điện từ là gì?

Đặc điểm của sóng điện từ:

Sóng điện từ sẽ có các đặc điểm sau đây:

• Đặc điểm đầu tiên bạn cần nhớ, là sóng điện từ không có khối lượng, vận tốc lan truyền của sóng điện từ bằng với vận tốc lan truyền của ánh sáng. Tốc độ truyền của sóng điện từ là 3.108 m/s (đây là tốc độ không đổi của sóng trong mọi trường hợp).
• Sóng điện từ có thể truyền qua tất cả các môi trường, bao gồm thể rắn, thể khí, thể lỏng, bao gồm cả không khí và chân không. Là bước sóng duy nhất có thể truyền được trong chân không. Do đó, khác với sóng cơ học cần một phương tiện để di chuyển, thì sóng điện từ không cần phương tiện để tuyên truyền hoặc di chuyển đi từ nơi này đến nới khác.
• Sóng điện từ cũng có các tính chất của sóng cơ như: Phản xạ, khúc xạ, giao thoa, ... Và cũng tuân theo các quy luật truyền thẳng, giao thoa, khúc xạ,...
• Sóng điện từ có bản chất là sóng ngang, chúng lan truyền bằng cách thay đổi điện trường và từ trường sao cho chúng luôn vuông góc với nhau.
• Điện tích tăng tốc có trách nhiệm tạo ra sóng điện từ.
• Sóng điện từ là loại bước sóng có mang năng lượng. Năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ là hc/λ, với h là hằng số Planck và c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Như vậy, bước sóng càng dài thì năng lượng photon nó mang theo càng nhỏ.
• Tần số ( còn được gọi là tần số sóng), là phép đo số lượng dao động ghi nhận được trong một thời gian xác định. Đặc tính vốn có của sóng điện từ là tần số của nó. Tần số của chúng không thay đổi nhưng bước sóng thay đổi khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Nên trong mỗi môi trường, thì sóng điện từ lại có tần số khác nhau, và được ứng dụng vào các mục đích khác nhau.
• Sóng điện từ tuân theo nguyên lý chồng chất.
• Sóng điện từ luôn tạo thành một tam diện thuận. Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.
• Vectơ ánh sáng ( hay còn gọi là vectơ điện) là lý do cho các hiệu ứng quang học do sóng điện từ.
• Sóng điện từ có phổ sóng rộng, bước sóng từ vài mét đến vài kilomet, thường được sử dụng trong trong thông tin liên lạc, còn được gọi là sóng vô tuyến. Người ta chia ra thành: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài.
• Sóng điện từ phát ra có thể gây nhiễu các thiết bị khác, nó cũng ảnh hưởng đến sức khỏe của mọi người, cũng như với môi trường.

Sóng điện từ có bản chất là sóng ngang có mang năng lượng

Nguyên tắc truyền thông tin của sóng điện từ:

Để có thể truyền sóng điện từ đi từ nơi này đến nơi khác, ta cần tuân thủ các nguyên tắc như sau:

• Để âm thanh và hình ảnh có thể truyền đi xa theo sóng điện từ thì ta cần biến điệu chúng thành các dao động điện, tức tín hiệu âm tần. Với AM là biến điệu biên độ và FM là biến điệu tần số.
• Cần phải dùng sóng ngang, tức sóng cao tần để các bước sóng điện từ có thể truyền đi.
• Cần phải tách sóng, tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần.
• Cần phải khuếch đại tín hiệu thu được khi sóng điện từ nhận được có cường độ nhỏ.
• Mạch LC là mạch dao động kín, điện từ trường hầu như không bức xạ ra bên ngoài vì thế loại mạch này không phát sóng điện từ. Sóng điện từ chỉ phát ra với mạch dao động hở, khi bán cực của tụ bị lệch làm cho vùng không gian có điện từ trường biến thiên mở rộng.

Nguyên tắc để truyền sóng điện từ đi từ nơi này đến nơi khác

Phân loại sóng điện từ

Sóng điện từ được chia thành 4 loại với các đặc điểm riêng biệt sau:

• Sóng cực ngắn:

Là loại sóng điện từ có bước sóng từ 1 – 10m, có mức năng lượng rất lớn và không bị hấp thụ hay phản xạ bởi tầng điện li.

Loại sóng điện từ này cũng có thể xuyên qua tầng điện ly và đi vào vũ trụ nên chúng thường được dùng trong các ngành thiên văn để nghiên cứu vũ trụ ngày nay.

• Sóng ngắn:

Là loại sóng điện từ có bước sóng từ 10 – 100m, có mức năng lượng tương đối lớn. Tuy nhiên chúng bị phản xạ nhiều lần ở tầng điện li và mặt đất, và cả bề mặt nước biển. Nhờ tính chất đệm sóng giữa các bề mặt vừa kể mà sóng có thể truyền đi rất xa. Chính vì thế mà loại sóng điện từ này được ứng dụng nhiều, thường được dùng trong các công tác thông tin và liên lạc dưới mặt đất.

• Sóng trung:

Là loại sóng điện từ có bước sóng từ 100 – 1000m, loại sóng này sẽ bị tầng điện li hấp thụ mạnh vào ban ngày, nhưng vào ban đêm thì hoàn toàn ngược lại. Nên chúng thường được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm.

• Sóng dài:

Là loại sóng điện từ có bước sóng trong khoảng hơn 1000m, có mức năng lượng khá thấp, lại dễ bị các vật thể trên mặt đất hấp thụ mạnh, nhưng ở môi trường nước lại không dễ bị hấp thụ. Do đó, loại sóng điện từ này được ứng dụng phổ biến trong việc thông tin liên lạc giữa các tàu ngầm dưới biển.

Thông thường thì các phân tử không khí trong khí quyển sẽ hấp thụ rất mạnh các sóng dài, dòng trung và sóng cực ngắn nên loại sóng này không thể truyền đi xa. Trong một số vùng tương đối hẹp thì sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị hấp thụ bởi không khí.

Sóng điện từ với mỗi bước sóng khác nhau sẽ được ứng dụng khác nhau

Các ứng dụng của sóng điện từ:

Sóng điện từ sẽ có chung bản chất, tuy nhiên tùy loại bước sóng, mức năng lượng kèm theo và tần số truyền đi của chúng mà có ứng dụng trong cuộc sống khác nhau.

Dưới đây là 7 ứng dụng của sóng điện từ ta dễ thấy nhất:

• Sóng Radio:

Có bước sóng là 1mm – 100000km, tần số là 300 MHz – 3 Hz, năng lượng mang theo là 12.4 feV – 1.24 meV.

Sóng radio có đặc điểm là thường ít tương tác với vật chất vì năng lượng của các photon rất nhỏ, vì thế chúng có thể lan truyền với khoảng cách dài mà không bị mất năng lượng tương tác, do vậy được sử dụng để truyền thông tin từ xa, như trong kỹ thuật truyền thanh, phát thanh.

Khi chúng ta thu sóng radio bằng ăng-ten, thực chất là ta tận dụng sự tương tác giữa điện trường của sóng với vật dẫn điện, các dòng điện sẽ dao động qua lại trong vật dẫn điện dưới ảnh hưởng của dao động điện trong sóng radio.

• Sóng Viba:

Có bước sóng là 1 mm – 1 m, tần số là 300 GHz – 300 MHz, năng lượng mang theo là 1.7 eV – 1.24 meV.

Loại sóng này thường gặp nhất là ứng dụng trong lò vi sóng, tần số dao động của sóng viba sẽ trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân tử hữu cơ trong các loại thức ăn. Do vậy sóng viba trong vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi các phân tử hữu cơ của thức ăn và làm chúng nóng lên, từ đó làm nóng hoặc làm chín thức ăn trong lò.

Nhưng với cơ thể con người, sóng Viba cũng có tác động. Ở mức nhẹ, sóng sẽ làm biến tính phân tử protein trong tế bào, gây sai lệch cấu trúc phân tử, từ đó làm sai lệch phân tử ADN, và nếu hệ bạch huyết không đủ mạnh để loại bỏ được những tế bào lỗi này thì chúng sẽ phát triển thành các tế bào ung thư. Còn ở mức tác động nặng, chúng có thể khiến tế bào chết đi, không còn tham dự được vào hoạt động sống nữa.

Chính vì tính chất này của sóng viba, nên khi dùng lò vi sóng, bạn cần chú ý vì các màng chắn sóng không thể chặn toàn bộ sóng phát ra, nên hãy giữ khoảng cách tối thiểu với lò vi sóng là 1m.

• Tia hồng ngoại:

Có bước sóng là 700 nm – 1 mm, tần số là 430 THz – 300 GHz, năng lượng mang theo là 1.24 meV – 1.7 eV.

Trong y học và chữa trị, tia hồng ngoại thường dùng để dùng để chuẩn đoán các loại bệnh, hay dùng để điều trị bệnh, nó giúp phá hủy các tế bào bị lỗi hỏng hay tổn thương nếu chiếu trực tiếp tia này vào tế bào, mô có vấn đề.

• Ánh sáng:

Là các loại ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, chúng có bước sóng là 380 nm – 700 nm, tần số là 790 THz – 430 THz, năng lượng mang theo là 1.7 eV – 3.3 eV.

Sóng ánh sáng giúp ta nhận biết được màu sắc trong không gian, thấy ánh sáng mặt trời khi nhín qua lăng kính hay hiện tượng qua các màn hơi nước sau mưa tạo thành vệt sáng 7 màu thường được gọi là cầu vồng.

• Tia tử ngoại:

Có bước sóng là 10 nm – 380 nm, tần số là 30 PHz – 790 THz, năng lượng mang theo là 3.3 eV – 124 eV.

Chúng được phát ra từ các nguồn có nhiệt độ cao trên 300°C như ánh sáng mặt trời hay trong các ứng dụng hồ quang điện và đèn thủy ngân.

• Tia X:

Có bước sóng là 0,01 nm – 10 nm, tần số là 30 EHz – 30 PHz, năng lượng mang theo là 124 eV – 124 keV.

Tia X cũng là một loại sóng điện từ thường dùng trong y học, cụ thể là nó có thể tác động tới các tế bào trên bề mặt như phá hủy các tế bào thừa như sẹo lòi, sẹo lỏm, tiêu diệt tế bào ung thư nông. Ngoài ra chúng còn được ứng dụng trong các lĩnh vực X quang, trong chấn thương chỉnh hình.

• Tia gamma:

Có bước sóng là ≤ 0,01 nm, tần số là ≥ 30 EHz, năng lượng mang theo là 124 keV – 300+ GeV.

Sự khác nhau giữa bức xạ gamma và tia X là ở nguồn gốc: bức xạ gamma phát ra từ trong hạt nhân nguyên tử, còn tia X sinh ra ở ngoài nhân.

Sóng điện từ có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống chúng ta

Trên đây là những thông tin liên quan đến sóng điện từ được tổng hợp lại và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng những thông tin này sẽ hữu ích với bạn, giúp bạn có thêm nhiều hiểu biết hơn về sóng điện từ cũng như các ứng dụng của nó trong cuộc sống hàng ngày.

Bài viết liên quan:

• Điện năng là gì? Công thức tính và ứng dụng
• Ý nghĩa của trị số điện trở là gì?
• Tụ điện là gì?