1.Sóng điện từ là gì và một số khái niệm liên quan?
Chúng tôi hiểu sóng như sau:
Nếu bạn đã từng đến bãi biển, bạn sẽ rất quen thuộc với những con sóng. Sóng được xem đơn giản là một con sóng trong đại dương dâng lên, rồi lặn xuống và chuẩn bị cho con sóng tiếp theo. Nói một cách đơn giản, đó là sự dao động hoặc dao động của nước trên bề mặt đại dương. Có hai loại sóng: sóng âm trong nước và sóng âm trong không khí.
Hiểu biết của chúng ta về lực điện từ như sau:
Lực điện từ còn được gọi là lực từ. Đây là khái niệm dùng để biểu diễn lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động. Lực điện từ gồm hai phần: điện do điện trường sinh ra và lực do từ trường sinh ra.
Hiểu biết của chúng ta về trường điện từ như sau:
Trường điện từ là một trường thống nhất được tạo thành từ hai thành phần chính: điện trường biến thiên và từ trường biến thiên. Trường điện từ thay đổi theo thời gian, tạo thành trường dòng xoáy.
Hiểu biết của chúng ta về trường điện từ như sau:
là một loại vật chất đặc biệt có nhiều tính chất điện từ. Các thông số cơ bản thể hiện đặc tính của trường điện từ là tần số, tốc độ lan truyền và độ dài của sóng âm.
Hiểu biết của chúng ta về sóng cơ học như sau:
là sự lan truyền phụ thuộc thời gian của dao động cơ học (trạng thái dao động, năng lượng) trong môi trường vật liệu đàn hồi. Sóng cơ chỉ truyền được trong vật chất đàn hồi, không truyền được trong chân không. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa sóng cơ học và sóng điện từ.
Hiểu biết của chúng tôi về sóng dọc như sau:
là sóng dao động cùng phương với hạt. Sóng dọc có thể lan truyền trong ba trạng thái của môi trường: rắn, lỏng và khí. Nguyên nhân là do biến dạng nén và căng xảy ra trong môi trường đàn hồi.
Hiểu biết của chúng ta về tốc độ ánh sáng trong không khí như sau:
là tốc độ lan truyền của bức xạ điện từ trong chân không. Tốc độ ánh sáng khi truyền trong không khí sẽ bằng 300 000 000 m/s; khoảng cách từ mặt trời đến trái đất là khoảng 150 triệu km. Thời gian cần thiết để ánh sáng đi từ mặt trời đến trái đất là 500s
Sự hiểu biết về sóng điện từ như sau:
Sóng điện từ là sự kết hợp giữa dao động trường và từ trường vuông góc, lan truyền trong không gian. Sóng điện từ mang năng lượng, thông tin và động lượng khi chúng lan truyền
Khi bước sóng của sóng điện từ nằm trong khoảng 400-700 mm và mắt người có thể nhìn thấy thì nó được gọi là ánh sáng. Nói cách khác, sóng điện từ bao gồm điện trường và từ trường dao động.
Sóng điện từ truyền trong chân không với tốc độ không đổi 3×10⁸m/s. Thay vì bị lệch bởi điện thế, chúng bị lệch bởi từ trường. Tuy nhiên, chúng có khả năng nhiễu xạ và giao thoa. Sóng điện từ có thể truyền qua mọi thứ, cho dù đó là vật chất rắn hay không khí. Đặc biệt, nó không yêu cầu các đối tượng trung gian chuyển đến hoặc từ nơi này sang nơi khác. Sóng điện từ là sóng ngang.
Sóng điện từ biến điệu là hỗn hợp của sóng điện từ tần số cao và sóng điện từ tần số âm.
Sóng điện từ Tiếng Anh là: electromagnetic wave
2. Đặc điểm, tính chất của sóng điện từ:
Sóng điện từ cụ thể được đặc trưng bởi:
– Sóng điện từ truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí và chân không và là sóng duy nhất truyền được trong chân không
– Sóng điện từ cũng có các tính chất phản xạ, khúc xạ, giao thoa,…vv của sóng cơ học và cũng tuân theo các định luật truyền, giao thoa, khúc xạ,…
– Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km dùng trong thông tin liên lạc gọi là sóng vô tuyến điện
– Sóng điện từ là sóng ngang, tức là sự lan truyền dao động liên quan đến tính chất có hướng của các phần tử (tức là cường độ điện trường và từ trường), phương dao động của nó vuông góc với phương truyền sóng.
– Sóng điện từ truyền với vận tốc cực đại trong chân không bằng c = 3.108 m/s.
– Sóng điện từ luôn tạo thành các tam giác thuận.
– Một sóng điện từ có năng lượng của bước sóng λhc/λ và năng lượng của một photon, trong đó h là hằng số Planck và c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Do đó, bước sóng càng dài thì năng lượng photon càng thấp.
– Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn cùng pha với nhau.
Để có thể truyền được sóng điện từ, chúng ta cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
– Để âm thanh và hình ảnh truyền đi được quãng đường dài, chúng ta cần điều biến chúng thành dao động điện, tức là tín hiệu âm thanh. trong đó am là điều chế biên độ và fm là điều chế tần số.
– Sóng ngang tức là sóng có tần số cao bắt buộc phải truyền được.
– Cần tách tín hiệu: Tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần.
– Khuếch đại tín hiệu cường độ thấp nhận được.
3. Phân loại sóng điện từ:
Chúng tôi thấy rằng sóng điện từ hoặc sóng vô tuyến được chia thành vi sóng, sóng ngắn, sóng trung bình và sóng dài trong khí quyển. Chi tiết như sau:
– Lò vi sóng:
Sóng vi ba có bước sóng từ 1 đến 10 mét và rất năng lượng nên chúng không bị tầng điện ly hấp thụ hoặc phản xạ. Và bởi vì chúng có thể di chuyển qua tầng điện ly vào không gian, ngày nay chúng thường được sử dụng trong thiên văn học để nghiên cứu vũ trụ.
– Sóng ngắn:
Sóng ngắn có bước sóng từ 10 đến 100 mét cũng có mức năng lượng cao. Tuy nhiên, chúng bật ra khỏi tầng điện ly và mặt đất nhiều lần. Đó là lý do tại sao chúng thường được sử dụng cho công việc thông tin và liên lạc tại hiện trường.
– Sáng:
Sóng trung bình có bước sóng từ 100 đến 1000 mét, được tầng điện ly hấp thụ mạnh vào ban ngày. Tuy nhiên, vào ban đêm thì ngược lại. Do đó, chúng thường được sử dụng để liên lạc vào ban đêm.
– Sóng dài:
Sóng dài có bước sóng trên 1000m có mức năng lượng tương đối thấp. Thường được hấp thụ mạnh bởi các vật thể trên cạn, nhưng hấp thụ kém trong môi trường nước. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với việc liên lạc giữa các tàu ngầm dưới nước hoặc trên biển.
4. Ứng dụng của sóng điện từ:
Năng lượng của sóng điện từ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống:
– Sóng radio:
+ Sóng vô tuyến được sử dụng trong thông tin liên lạc, truyền tín hiệu, wifi và các lĩnh vực khác.
+ Trong lĩnh vực sấy khô, sóng radio có những ứng dụng sau: diệt côn trùng trong hạt sấy khô
+ Trong lĩnh vực y tế, sóng radio có những ứng dụng sau: điều trị bệnh hen suyễn, amidan, ung thư gan, đau lưng, viễn thị, viêm gan…
– Lò vi sóng:
Dùng trong sản xuất lò vi sóng.
– tia t:
+ Tia T cho nghiên cứu thiên văn: quan sát các thiên hà và các vì sao
+ Ứng dụng kỹ thuật của tia t-quang: nhìn xuyên vật thể.
+tia t được sử dụng trong sản xuất vũ khí hạng nặng
+ Tia T được ứng dụng trong y học: phát hiện tế bào ung thư.
– Hồng ngoại:
+ Chẩn đoán bệnh và tiêu hủy các mô, tế bào bị tổn thương.
+ chuông báo, camera kỹ thuật số nhìn đêm.
– Tia cực tím:
+ Điều trị ung thư.
+ Ứng dụng trong ngành tiệt trùng.
– Tia Gamma:
+Sử dụng tia gamma để tạo ra tia gamma trong phẫu thuật
+ Chế tạo kính thiên văn tia gamma theo dõi bọ đen khổng lồ, vụ nổ vũ trụ…
-xt-ray:
X-quang được sử dụng để chụp ảnh và chẩn đoán bệnh. Cụ thể: soi chiếu chẩn đoán bệnh; tìm xương hư hoặc dị vật trong cơ thể; tìm điểm mềm cục bộ trong khối nhôm đúc.
5. Sự lan truyền của sóng vô tuyến trong khí quyển:
– Ít bị hấp thụ ở vùng sóng ngắn:
+ Sóng vô tuyến bị không khí hấp thụ. Chỉ có sóng điện từ có bước sóng trong một số vùng tương đối hẹp và sóng có bước sóng ngắn không bị không khí hấp thụ.
+ Những khu vực này được gọi là dải vô tuyến.
Thông thường, sóng dài, sóng trung bình và sóng vi ba bị các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ mạnh nên các sóng này không truyền được xa. Trong một số vùng tương đối hẹp, sóng ngắn khó bị không khí hấp thụ.
– Phản xạ sóng ngắn trong tầng điện ly:
Dành cho những ai quên hoặc chưa biết, tầng điện ly chính là bầu khí quyển. Trong số đó, các phân tử khí bị ion hóa mạnh dưới tác dụng của tia cực tím từ ánh sáng mặt trời. Chúng thường nằm ở độ cao từ 80 đến 800 km.
Tầng điện ly là tầng mà các phân tử khí trong khí quyển bị ion hóa mạnh do tác dụng của tia cực tím có trong ánh sáng mặt trời. Sự phản xạ của sóng vô tuyến ngắn trong tầng điện ly rất tốt Do sự phản xạ liên tục của tầng điện ly nên sóng ngắn có thể truyền đi một khoảng cách xa.
