Sóng điện từ là gì ? Đặc điểm và cấu tạo của sóng điện từ – Thế giới điện cơ

5/5 – ( 2 bầu chọn )

Hiện nay có rất nhiều công nghệ sử dụng sóng điện từ để kết nối và truyền tải dữ liệu. Chúng ta đã quá quen thuộc với những khái niệm như: sóng điện từ, sóng vô tuyến, sóng radio,… nhưng trên thực tế để hiểu rõ bản chất của các loại sóng này là một vấn đề không hề đơn giản. Hãy cùng chúng tôi khám phá những thông tin về sóng điện từ qua bài viết dưới đây bạn nhé!

Sóng điện từ là gì ?

Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ đó là một sự tích hợp giữa giao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Chúng sẽ Viral trong khoảng trống như một loại sóng, và vì chúng là sóng nên chúng sẽ có đặc thù hạt thường gọi là hạt “ photon ”. Trong quy trình Viral của sóng điện từ, chúng sẽ mang theo những thông tin, nguồn năng lượng và động lượng. Bước sóng của sóng điện từ sẽ rơi vào khoảng chừng từ 400 nm đến 700 nm và chúng hoàn toàn có thể được quan sát bằng mắt thường trải qua ánh sáng chúng phát ra .

Đặc điểm của sóng điện từ

Thông thường thì sóng điện từ sẽ có chung những đặc thù với nhau và đơn cử thì chúng sẽ có những đặc thù như sau :

• Chúng có thể lan truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và chân không và chúng là loại sóng duy nhất lan truyền được trong chân không
• Chúng 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 bước sóng từ vài mét đến vài km được dùng trong thông tin liên lạc được gọi là sóng vô tuyến
• Sóng điện từ là thuộc loại sóng ngang nghĩa là nó là sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng (cụ thể là cường độ điện trường và cường độ từ trường) của các phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng.
• Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng c = 3.108 m/s.
• Chúng luôn tạo thành một tam diện thuận
• Sóng điện từ có mang năng lượng và 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 càng nhỏ.
• Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.

Nguyên tắc khi truyền sóng điện từ

Để hoàn toàn có thể truyền sóng điện từ đi thì ta cần tuân thủ những nguyên tắc như sau :

• Để âm thanh và hình ảnh có thể truyền đi xa 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 có thể truyền đi.
• Cần phải tách sóng: tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần.
• Khuếch đại tín hiệu thu được khi có cường độ nhỏ.

Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

Các vùng sóng ngắn sẽ ít bị hấp thụ

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

Sự phản xạ của sóng ngắn trên tầng điện li

Dành cho những bạn nào quên hoặc chưa biết thì tầng điện ly là một lớp khí quyển. Trong đó những phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới công dụng của những tia tử ngoại ánh sáng mặt trời. Chúng thường nằm ở độ cao 80 – 800 km .
Các loại sóng ngắn vô tuyến sẽ phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và cả mặt phẳng nước biển. Nhờ tính chất đệm sóng giữa những mặt phẳng vừa kể mà sóng hoàn toàn có thể truyền đi rất xa .

Phân loại sóng điện từ như thế nào ?

Sóng điện từ hay sóng vô tuyến sẽ được phân loại ra làm sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài trong khí quyển. Cụ thể như sau :

• Sóng cực ngắn: chúng có bước sóng từ 1 – 10m, có năng lượng rất lớn và không bị hấp thụ hay phản xạ bởi tầng điện li. Và vì chúng 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: chúng có bước sóng từ 10 – 100m, cũng có mức năng lượng lớn. Tuy nhiên chúng bị phản xạ nhiều lần ở tầng điện li và mặt đất. Chính vì thế mà chúng thường được dùng trong các công tác thông tin và liên lạc dưới mặt đất.
• Sóng trung: có bước sóng từ 100 – 1000m, loại sóng này sẽ bị tầng điện li hấp thụ mạnh vào ban ngày. Tuy nhiên vào ban đêm thì hoàn toàn ngược lại. Nên chúng thường được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm.
• Sóng dài: có bước sóng trong khoảng hơn 1000m, có mức năng lượng khá thấp. Thường bị các vật thể trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng lại không dễ bị hấp thụ đối với môi trường nước. Việc này có ý nghĩa rất lớn trong việc thông tin liên lạc giữa các tàu ngầm dưới nước hay biển.

Phân chia bức xạ của sóng điện từ

Sóng điện từ sẽ có chung bản chất, tuy nhiên các yếu tố dùng để phân loại các bức xạ của chúng sẽ là bước sóng, mức năng lượng kèm theo và tần số truyền đi của chúng. Ứng với mỗi bước sóng, tần số và mức năng lượng cụ thể chúng ta sẽ có một loại sóng khác nhau. Và vì thế ứng dụng của loại sóng đó trong thực tế là hoàn toàn khác nhau. Cụ thể chúng ta có 7 loại như sau:

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

Bên cạnh đó thì những bạn cũng hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm qua bảng tóm tắt bước sóng của từng loại tại đây .

Đặc điểm của từng loại sóng

Trong quy trình tương tác giữa những phân tử, nguyên tử hay những hạt cơ bản. Các đặc thù của sóng điện từ sẽ nhờ vào ít hoặc nhiều tùy thuộc vào bước sóng của từng loại. Và dưới đây là 1 số ít dẫn chứng đơn cử :

Sóng Radio

Sóng radio thường sẽ có ít tương tác với vật chất vì nguồn năng lượng của những photon rất nhỏ. Chính vì vậy mà chúng hoàn toàn có thể đi vượt qua khoảng cách dài mà không bị mất nguồn năng lượng cho tương tác, do vậy được sử dụng để truyền thông tin từ xa, như trong kỹ thuật truyền thanh, phát thanh .
Khi tất cả chúng ta thu nạp radio bằng ăng ten, ta tận dụng tương tác giữa điện trường của sóng với những vật dẫn điện. Các dòng điện sẽ giao động qua lại trong vật dẫn điện dưới tác động ảnh hưởng của dao động điện trong sóng radio .

Sóng viba

Loại sóng này thường gặp nhất phải kể đến đó là trong ứng dụng lò vi sóng. Tần số xê dịch của lò vi sóng sẽ trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân tử hữu cơ và trong những loại thức ăn. Do vậy sóng trong vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi những phân tử hữu cơ và làm chúng nóng lên, khi đó nguồn năng lượng sóng được chuyển sang nguồn năng lượng nhiệt của những phân tử. Mức độ tác động ảnh hưởng của sóng viba trong lò vi sóng như sau :

• Mức nhẹ: sóng sẽ làm biến tính một số phân tử protein trong tế bào, tức là gây sai lệch một chút cấu trúc phân tử, nó không chết và vẫn tham gia được vào hoạt động sống của tế bào. Nếu sai lệch này xảy ra trong phân tử ADN, hi đó nếu hệ bạch huyết không đủ mạnh để loại bỏ được những tế bào lỗi này thì chúng phát triển thành ung thư.
• Mức nặng: sẽ biến tính mạnh, phân tử không còn tham dự được vào hoạt động sống. Nếu lượng phân tử bị biến tính lớn thì tế bào chết.

Chính vì đặc thù của loại sóng viba này mình vừa kể trên mà tất cả chúng ta nên thận trọng trong việc dùng những loại thiết bị hay lò vi sóng. Vì những màng chắn sóng không hề chặn hàng loạt sóng phát ra nên việc cần làm là ta phải giữ khoảng cách so với lò vi sóng tối thiểu là 1 m .

Tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại cũng là bức xạ điện từ và có bước sóng dài hơn sóng ánh sáng, ngắn hơn bước sóng của sóng viba. Cụm từ “ Hồng ngoại ” có nghĩa là bước sóng sẽ nằm dưới bước sóng của ánh sáng màu đỏ .
Trong y học và chữa trị, tia hồng ngoại thường dùng để điều trị bệnh. Giúp tàn phá những tế bào bị hỏng hay bị tổn thương. Ngoài ra nó còn hoàn toàn có thể dùng để chuẩn đoán những loại bệnh .

Ánh sáng có thể nhìn thấy

Về phần này thì mình không cần nói những bạn cũng hoàn toàn có thể tự cảm nhận được đúng không nào. Sóng ánh sáng giúp ta nhận ra được sắc tố trong khoảng trống. ánh sáng mặt trời khi qua lăng kính hay qua những màn hơi nước sau khi mưa cũng sẽ tạo thành vệt sáng 7 màu là cầu vòng .

Tia tử ngoại

Tia tử ngoại là bức xạ có bước sóng từ 10-8 m đến 10-7 m và tần số từ 3000TH z đến 3.1016 Hz. Chúng được phát ra từ những nguồn có nhiệt độ cao trên 300 °C, ánh sáng mặt trời hay trong những ứng dụng hồ quang điện và đèn thủy ngân .

Tia X

Tia x cũng là một loại sóng điện từ thường dùng trong y học. Đặc biệt là những ứng dụng trị những tế bào ưng thư nông. Phá hủy những tế bào thừa như sẹo lòi, sẹo lỏm. Ngoài ra chúng còn được ứng dụng trong những nghành X quang, trong chấn thương chỉnh hình .

Tia gamma

Tia gamma có bước sóng vào lúc 10-14 m đến 10-10 m. 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 .

Vận tốc truyền sóng điện từ

Trong quy trình truyền sóng đi trong khoảng trống, thường thì sẽ bị cản bởi những vật chất có trong bầu khí quyển. Chính do đó nếu ta muốn biết đúng mực tốc độ sóng thì phải xét chúng trong môi trường tự nhiên chân không. Trong môi trường tự nhiên chân không, những nhà khoa học đã chứng tỏ được rằng tốc độ của bức xạ điện từ hay sóng điện từ là không đổi. Và chúng sẽ có giá trị là c = 299.792.458 m. s, tương tự với tốc độ ánh sáng vì chúng về thực chất là một mà đúng không nào .

Sóng ngang là gì ?

Thực chất khái niệm sóng ngang là ám chỉ đến sóng điện từ và 1 số ít loại sóng khác có cùng thực chất. Chung quy lại một loại sóng được gọi là sóng ngang khi hướng trong quy trình Viral những giao động là không đổi ( tức cường độ điện trường và cường độ từ trường ) vuông góc với phương truyền sóng .

Ứng dụng của sóng điện từ trong đo lường

Trong các lĩnh vực đo lường công nghiệp sóng điện từ được dùng khá rộng rãi. Chúng được tích hợp trong các thiết bị các cảm biến đo mức dạng cao cấp nhất hiện nay. Có thể kể đến như cảm biến đo mức siêu âm hay cảm biến đo mức dạng radar. Đây là các dòng cảm biến có thể đo lường ở khoảng cách xa thông qua việc thu phát sóng. Hiện tai bên mình có cung cấp 2 dòng cảm biến này, các bạn có thể tham khảo các thông số như sau:

Cảm biến đo mức radar

Cảm biến đo mức siêu âm

• Dùng để đo mức các bể chứa nước ngầm và bể chứa nước trên cao.
• Dùng trong các bể chứa nước trong các trạm cung cấp nước như nhà máy nước.
• Dùng để đo mức trong bồn chứa dầu và xăng.
• Dùng để đo mức trong các bể chứa hóa chất như axit, bazơ, nước muối….

Nguyên lý hoạt động giải trí :

Cảm biến đo mức siêu âm có nguyên tắc hoạt động giải trí văn minh nhất trong những dòng cảm ứng đo mức lúc bấy giờ. Cụ thể là trong quy trình hoạt động giải trí thì cảm ứng sẽ phát ra sóng điện từ Viral trong khoảng trống bể chứa hay bồn chứa. Lúc này sống phát ra sẽ chạm vào mặt phẳng chất lỏng và phản xạ ngược lại cảm ứng đo mức. Cảm biến sẽ được trang bị bộ phận giải quyết và xử lý tín hiệu thu về và mở màn đo lường và thống kê. Dựa vào thời hạn cũng như tốc độ thu phát sóng mà hoàn toàn có thể thống kê giám sát ra được khoảng cách từ cảm ứng cho tới mực nước một cách nhanh gọn và đúng mực .

Trên đây là những thông tin liên quan đến sóng điện từ do thegioidienco.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn có thêm nhiều thông tin hơn về sóng điện từ bạn nhé!

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử