Sóng điện từ là gì? tìm hiểu tổng quan

Sóng điện từ là gì? tìm hiểu tổng quan về sóng điện từ từ đặc điểm, tính chất cho đến phân loại chúng đều được tổng hợp qua bài viết sau đây.

Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ có tên gọi tiếng Anh là Electromagnetic Wave, được viết tắt là EM. Đây là sự kết hợp giữa dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Chúng lan truyền trong không gian như một loại sóng có tính chất hạt thường gọi là hạt “photon”. Qúa trình lan truyền của sóng điện từ sẽ mang theo các thông tin, năng lượng và động lượng.

[caption id="attachment_4034" align="aligncenter" width="600"] Sóng điện từ là gì?[/caption]

Nhiều bạn hay thắc sóng điện từ là “sóng ngang” hay “sóng dọc”? và đây là trả lời.

Sóng điện từ là một loại sóng ngang, được đo bằng biên độ và bước sóng. Điểm cao nhất của sóng được gọi là đỉnh, điểm thấp nhất được gọi là hõm.

Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của mỗi môi trường như khối lượng, nhiệt độ, mật độ vật chất, độ đàn hồi,…

Đặc điểm của sóng điện từ

Một số đặc điểm, tính chất đặc trưng của sóng điện từ:

• Sóng điện từ được lan truyền trong nhiều môi trường khác nhau như môi trường lỏng, khí, rắn và môi trường chân không. Đây cũng là loại sóng duy nhất lan truyền trong môi trường chân không.
• Do tính chất của sóng điện từ là sóng ngang nên sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng của các phần tử mà hướng dao động vuông góc và hướng lan truyền sóng.
• Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không là lớn nhất bằng c = 3×10⁸m/s = 3.108m/s.
• Phổ sóng rộng.
• Luôn tạo thành một tam diện thuận.
• Dao động giữa điện trường và từ trường tại một điểm luôn đồng pha.
• Tính chất của sóng điện từ: phản xạ, khúc xạ, giao thoa,… tuân theo quy tắc truyền thẳng, giao thoa, khúc xạ,…
• Sóng điện từ mang năng lượng, 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. Bước sóng càng dài thì năng lượng photon càng nhỏ.
• Sóng điện từ có bước sóng từ vài met đến vài kilomet, trong thông tin liên lạc thì chúng được gọi là sóng vô tuyến.

Phân loại sóng điện từ

Sóng điện từ được chia thành 4 loại là sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung, sóng dài trong khí quyển.

• Sóng cực ngắn: có bước sóng từ 1÷10m có năng lượng rất lớn, không bị hấp thụ hay phản xạ bởi tầng điện li.
• Sóng ngắn: có bước sóng từ 10÷100m có mức năng lượng lớn, phản xạ nhiều lần ở tầng điện li và mặt đất.
• Sóng trung: có bước sóng từ 100÷1000m bị tầng điện li hấp thụ mạnh vào ban ngày và ngược lại vào ban đêm.
• Sóng dài: có bước sóng lớn hơn 1000m có mức năng lượng thấp bị các vật thể trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng không bị hấp thụ đối với môi trường nước.

Xét về bản chất thì hầu hết các loại sóng điện từ sẽ gần giống nhau vì vậy để phân loại chúng ta phải dựa trên yếu tố bước sóng, mức năng lượng đi kèm và tần số truyền đi của chúng. Cụ thể như sau:

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	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

Ứng dụng của sóng điện từ

Hiện nay sóng điện từ được sử dụng khá rộng rãi, đặc biệt là các lĩnh vực đo lường trong công nghiệp. Cảm biến đo mức siêu âm hay đo mức radar là hai ứng dụng phổ biến nhất của chúng.

1. Cảm biến đo mức bằng radar

Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý và thu sóng điện từ trong không gian thùng chứa. Sóng điện từ phát ra truyền đến bề mặt vật liệu có trong silo chứa và phản xạ ngược lại đến cảm biến. Cảm biến sẽ phân tích vận tốc và thời gian truyền sóng để cho ra khoảng cách đường đi của sóng điện từ và cho ra mức nguyên liệu còn lại trong silo chứa.

Phạm vi đo lường:

• Chất lỏng như nước, nước thải, nước giải khác,…
• Chất rắn như hạt nhựa, phân bón, thức ăn gia súc, than đá, cà phê,…
• Chất nguy hiểm như hóa chất, axit, chất độc hại
• Bột nhiều bụi như xi măng, bột mì, bột gạo, cám,…

2. Cảm biến đo mức bằng siêu âm

Chúng hoạt động khá giống với đo mức radar chỉ khác nhau ở tần số phát sóng và loại sóng được phát ra.

Phạm vị đo lường:

• Chất lỏng như nước, nước thải, nước giải khác,…
• Chất rắn như hạt nhựa, phân bón, thức ăn gia súc, than đá, cà phê,…
• Chất nguy hiểm như hóa chất, axit, chất độc hại
• Đo lường không tốt trong các loại bột nhiều bụi như xi măng, bột mì, bột gạo, cám,…

>>> Tham khảo: Sensor là gì? Tổng quan về các loại cảm biến thông thường