Tại sao sóng điện từ truyền được trong chân không

Trong cuộc sống hiện nay của con người, có rất nhiều những công nghệ hiện đại sử dụng sóng điện từ. Song, khái niệm sóng điện từ là gì cũng như bản chất của sóng điện từ thì ít ai hiểu rõ. Do đó, trong bài viết ngày hôm nay chúng tôi sẽ chia sẻ với các bạn từ kiến thức nền tảng đến chuyên sâu về sóng điện từ.

Sóng điện từ là sóng gì là câu hỏi làm khó không ít người trong chúng ta. Cùng chúng tôi đi tìm lời giải đáp nhé!

Sóng điện từ là gì

Sóng điện từ hay còn được gọi với tên gọi là bức xạ điện từ. Sóng điện từ là loại sóng được tạo ra nhờ sự kết hợp vuông góc của dao động điện trường và từ trường, lan truyền trong không gian. Trong quá trình lan truyền sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Trong vật lý sóng điện từ được đề cập và nghiên cứu tại phần điện động lực học, nó là một chuyên ngành của điện từ học.

Một sóng điện từ nếu có bước sóng rơi vào trong khoảng 400 mm đến 700 mm và chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường, thì sóng điện từ này chính là ánh sáng.

Jame Clerk Maxwell, một nhà toán học người Scotland trên nền tảng công trình nghiên cứu của Michael Faraday đã tiến hành mở rộng nghiên cứu và nhận thấy rằng: Mối quan hệ khăng khít giữa từ và điện đã giúp cho loại sóng này có thể truyền với vận tốc ánh sáng.

Vào năm 1888, nhà khoa học Heinrich Hertz đã sử dụng điện để phát ra các sóng mang tính chất giống như ánh sáng. Điều này đã xác nhận ý tưởng ánh sáng chính là một loại sóng điện từ của Maxwell và Faraday.

Nhờ sự dao động nhiệt của các nguyên tử, phân tử hoặc các hạt cấu tạo nên vật mà mọi vật đều có thể phát ra bức xạ điện từ. Sóng điện từ do vật phát ra có năng lượng bức xạ hoặc phân bố cường độ bức xạ theo tần số phụ thuộc vào nhiệt độ của vật thể. Hiện tượng bức xạ này sẽ lấy đi nhiệt năng có trong vật thể. Đồng thời, vật thể này có khả năng hấp thụ bức xạ được phát ra từ vật thể khác. Quá trình phát ra bức xạ và hấp thụ bức xạ của vật khác chính là một trong các quá trình trao đổi nhiệt của một vật.

>>> Tìm hiểu thêm: Nhiệt năng là gì, ứng dụng của nhiệt năng

STT	Tên	Bước sóng	Tần số HZ	Năng lượng photon (eV)
1	Sóng Radio	1 met – 100000 km	300 MHz – 3 Hz	12.4 feV – 1.24 meV
2	Sóng Viba	1 mm – 1 met	300 GHz – 300 MHz	1.7 eV – 1.24 meV
3	Tia hồng ngoại	700 nm – 1 mm	430 THz – 300 GHz	1.24 meV – 1.7 eV
4	Ánh sáng mắt nhìn thấy	380 nm-700 nm	790 THz – 430 THz	1.7 eV – 3.3 eV
5	Tia tử ngoại	10 nm – 380 nm	30 PHz – 790 THz	3.3 eV – 124 eV
6	Tia X	0,01 nm – 10 nm	30 EHz – 30 PHz	124 eV – 124 keV
7	Tia gamma	≤ 0,01 nm	≥ 30 EHz	124 keV – 300+ GeV

Một sóng được coi là sóng điện từ sẽ có những đặc điểm như sau: 

• Sóng điện từ truyền được trong môi trường nào? Sóng có thể lan truyền được trong tất cả các môi trường như: Rắn, lỏng, khí và chân không. Đồng thời, đây là loại sóng duy nhất có khả năng lan truyền được trong môi trường chân không. Trong môi trường chân không tốc độ lan truyền lớn nhất của sóng điện từ là 3.108 m/s.
• Sóng điện từ là sóng dọc hay sóng ngang? Sóng điện từ là sóng ngang. Hiểu một cách đơn giản chính là nó sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng (cường độ từ trường và cường độ điện trường) của các phần tử có hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền của sóng.

Sóng điện từ là sóng ngang

• Sóng luôn hình thành một tam diện thuận.
• Dao động của từ trường và điện trường tại một điểm sẽ luôn luôn đồng pha với nhau.
• Sóng điện từ cũng mang các tính chất của sóng cơ như: Khúc xạ, phản xạ, giao thoa, … Đồng thời, nó cũng tuân theo các quy luật là truyền thẳng, khúc xạ, giao thoa,… 
• Sóng điện từ có mang năng lượng không? Sóng điện từ mang năng lượng. Năng lượng nó mang là 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 chúng ta có thể thấy bước sóng càng dài thì năng lượng photon của nó càng nhỏ.
• Một đặc điểm nữa của sóng điện từ đó chính là phổ sóng rộng
• Sóng điện từ trong tương tác với vật (các nguyên tử, phân tử và các hạt cơ bản), các tính chất của sóng điện từ phụ thuộc ít nhiều vào năng lượng của các photon (bước sóng)
• Sóng điện từ được gọi là sóng vô tuyến khi có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet và được dùng trong thông tin liên lạc.

Sóng vô tuyến

>>> bạn có biết: Tia lửa điện là gì, ứng dụng của tia lửa điện

• Biến điệu âm thanh hoặc hình ảnh muốn truyền đi thành dao động điện (tín hiệu âm tần).Cụ thể là AM: Biến điệu biên độ; FM: Biến điệu tần số
• Dùng sóng ngang (sóng cao tần)
• Tách sóng: tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần
• Khi tín hiệu được thu có cường độ nhỏ sóng sẽ tiến hành khuếch đại tín hiệu

Sóng điện từ được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống. Tùy vào từng loại sóng điện từ sẽ có những ứng dụng riêng. Ví dụ như sóng EM được ứng dụng trong các thiết bị liên lạc bộ đàm. Những ứng dụng khác như sau:

• Được ứng dụng trong lĩnh vực truyền thông, truyền tín hiệu
• Ứng dụng trong Wifi
• Trong lĩnh vực sấy khô, sóng radio được sử dụng để tiêu diệt sâu bọ có trong hạt được sấy khô.
• Ứng dụng trong y học, người ta sử dụng sóng radio để trị hen, amidan, phá ung thư gan, điều trị chứng rối loạn nhịp tim, chữa viêm gan, viễn thị, đau lưng…

Loại sóng này được ứng dụng chủ yếu trong việc sản xuất lò vi sóng.

Tia T được ứng dụng trong các lĩnh vực sau đây:

• Trong nghiên cứu thiên văn học: Sóng được dùng để quan sát thiên hà và các vì sao.
• Trong công nghệ nhìn xuyên vật thể
• Trong sản xuất vũ khí hạng nặng
• Trong y học: Sóng được dùng để dò tìm các tế bào ung thư

Tia T được ứng dụng trong chế tạo súng

• Trong y học: Tia hồng ngoại được sử dụng để chẩn đoán bệnh và phá bỏ các mô, tế bào bị tổn thương.
• Ứng dụng trong nhìn đêm của các máy ảnh kỹ thuật số.
• Ứng dụng trong chuông báo động.

• Sử dụng trong điều trị ung thư 
• Ứng dụng trong tiệt trùng và diệt khuẩn

Ứng dụng trong y học: Chụp, chiếu chẩn đoán bệnh, tìm kiếm đoạn xương bị tổn thương hoặc dị vật trong cơ thể người (mảnh sắt, mảnh đạn, thủy tinh…)

Ứng dụng trong chế tạo động cơ: Giúp dò tìm điểm cục bộ mềm trong các khối máy nhôm đúc…

Trong y học: Được ứng dụng để chế tạo dao Gamma sử dụng trong phẫu thuật

Trong thiên văn học: Được dùng để chế tạo kính viễn vọng tia Gamma để theo dõi lỗ đen khổng lồ, những vụ nổ lớn của vũ trụ… 

Bài viết là toàn bộ những chia sẻ của chúng tôi về khái niệm, đặc điểm, tính chất cũng như các loại sóng điện từ. Hy vọng qua bài viết các bạn đã trả lời được câu hỏi sóng điện từ là gì?

Xem thêm: