Sóng điện từ là gì ? Các loại sóng điện từ ? Sóng vô tuyến, sóng ánh sáng

Mến chào tất cả các bạn, trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về các thông tin cũng như kiến thức liên quan đến các loại sóng điện từ nhé. Đây cũng là một chủ đề được rất nhiều bạn quan tâm nhất là học sinh và sinh viên đang muốn tìm hiểu thêm về chúng. Trong bài viết này chúng ta sẽ được cung cấp các kiến thức liên quan như sóng điện từ là gì ? Các đặc điểm của sóng điện từ ? Nguyên tắc truyền sóng điện từ ? Phân biệt từng loại sóng cũng như các thông tin chi tiết khác nữa. Từ đó sẽ giúp chúng ta có một cái nhìn tổng quan hơn về hiện tượng vật lý thú vị này nhé. Còn bây giờ thì chúng ta cùng nhau tìm hiểu nào.

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. Bởi lẽ chúng sẽ có những điểm chung và điểm riêng mà không phải ai cũng có thể phân biệt.  Hôm nay mình sẽ cùng các bạn tìm hiểu về khái niệm, đặc điểm và nguyên tắc truyền thông tin của sóng điện từ nhé.

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

Sóng điện từ là gì ?

Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ đó là một sự kết hợp giữa dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Chúng sẽ lan truyền trong không gian như một loại sóng, và vì chúng là sóng nên chúng sẽ có tính chất hạt thường gọi là hạt “photon”. Trong quá trình lan truyền của sóng điện từ, chúng sẽ mang theo các thông tin, năng lượng và động lượng. Bước sóng của sóng điện từ sẽ rơi vào khoảng từ 400nm đến 700nm và chúng có thể được quan sát bằng mắt thường thông qua ánh sáng chúng phát ra.

Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Sóng điện từ với bước sóng nằm trong khoảng 400 nm và 700 nm có thể được quan sát bằng mắt người và gọi là ánh sáng. Môn vật lý nghiên cứu sóng điện từ là điện động lực học, một chuyên ngành của điện từ học.

Nhà toán học người Scotland là James Clerk Maxwell (1831-1879) đã mở rộng các công trình của Michael Faraday và nhận thấy rằng chính mối liên hệ khăng khít giữa điện và từ đã làm cho loại sóng này trở nên có thể. Những tính toán của ông chứng tỏ rằng sóng điện từ có thể truyền với vận tốc ánh sáng và điều này khiến cho ông ngờ rằng chính ánh sáng cũng là một loại sóng điện từ. Năm 1888, Heinrich Hertz đã dùng điện phát ra các sóng có tính chất giống như ánh sáng và do đó đã xác nhận những ý tưởng của Faraday và Maxwell.

Mọi vật thể đều phát ra bức xạ điện từ, do dao động nhiệt của các phân tử hay nguyên tử hoặc các hạt cấu tạo nên chúng, với năng lượng bức xạ và phân bố cường độ bức xạ theo tần số phụ thuộc vào ở nhiệt độ của vật thể, gần giống bức xạ vật đen. Sự bức xạ này lấy đi nhiệt năng của vật thể. Các vật thể cũng có thể hấp thụ bức xạ phát ra từ vật thể khác; và quá trình phát ra và hấp thụ bức xạ là một trong các quá trình trao đổi nhiệt.

Đặc điểm của sóng điện từ là gì ?

Thông thường thì sóng điện từ sẽ có chung các đặc điểm với nhau và cụ thể thì chúng sẽ có các đặc điểm 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
• 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
• 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,…
• Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng c = 3.10 mũ 8 m/s.
• 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.
• 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.
• Chúng luôn tạo thành một tam diện thuận
• Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.

Nguyên tắc khi truyền sóng điện từ là gì ?

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

• Cần phải tách sóng: tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần.
• Khuếch đại tín hiệu thu được khi có cường độ nhỏ.
• 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.

Phân loại sóng điện từ ?

Sóng điện từ hay sóng vô tuyến sẽ được phân chia 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 lớn hơn 1000m và 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.

Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển:

Các vùng sóng ngắn sẽ ít bị hấp thụ:

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.

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 các phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại ánh sáng mặt trời. Chúng thường nằm ở độ cao 80÷800km. Các loại sóng ngắn vô tuyến sẽ phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên 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.

Phân chia bức xạ của sóng điện từ:

Các bạn có thể tham khảo bảng phân chia bức xạ của sóng điện từ dưới đây nhé.

Vận tốc truyền của sóng điện từ:

Trong quá trình truyền sóng đi trong không gian, thông thường sẽ bị cản bởi các vật chất có trong bầu khí quyển. Chính vì thế nếu ta muốn biết chính xác vận tốc sóng thì phải xét chúng trong môi trường chân không. Trong môi trường chân không, các nhà khoa học đã chứng minh được rằng vận tốc 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 đương với vận tốc ánh sáng vì chúng về bản chất là một mà đúng không nào.

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 bằng radar:

Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến này sẽ hoạt động dựa trên nguyên lý và và thu sóng điện từ trong không gian thùng chứa. Cụ thể là trong quá trình cảm biến làm việc, sóng điện từ từ cảm biến sẽ liên tục phát ra trong môi trường chất cần đo như bể chứa, silo, thùng chứa,…Lúc này sóng điện từ được phát sẽ truyền đến bề mặt vật liệu hay xi măng có trong silo chứa. Sau đó chúng sẽ phản xạ ngược lại cảm biến. Lúc này cảm biến có nhiệm vụ phân tích vận tốc và thời gian sóng truyền về để cho ra khoảng cách đường đi của sóng điện từ và cho ra mức nguyên liệu còn lại trong silo chứa. Khá hiện đại đúng không nào.

Phạm vi đo lường:

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

Các bạn tham khảo dòng sản phẩm cảm biến đo mức radar Tại đây.

Cảm biến đo mức bằng siêu âm:

Nguyên lý hoạt động:

Không khác gì so với cảm biến đo mức radar, nếu có khác chỉ là khác tần số phát sóng và loại sóng được phát ra mà thôi.

Phạm vi đo lường:

• Đo lường các loại chất lỏng như nước, nước thải, nước giải khác,…
• Đo lường các loại chất rắn như hạt nhựa, phân bón, thức ăn gia súc, than đá, cà phê,…
• Đo lường các loại 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,…

Các bạn tham khảo dòng sản phẩm cảm biến đo mức siêu âm Tại đây.

Trên đây là các thông tin và kiến thức liên quan đến sóng điện từ là gì ?, hy vọng thông qua đó các bạn sẽ ít nhiều có thêm các kiến thức để phục vụ cho việc học cũng như công việc sau này. Vì là kiến thức cá nhân cũng như thu thập được từ các trang mạng nên sẽ không khỏi sai sót, rất mong nhận được sự đóng góp của các bạn để bài viết ngày càng hoàn thiện hơn. Bên cạnh đó thì bên mình còn cung cấp các loại thiết bị cảm biến – màn hình hiển thị – bộ chuyển tín hiệu.

[Total: 2   Average: 5/5]