Sóng điện từ là gì? Tính chất, phân loại và công thức tính

Sóng điện từ là kiến thức cơ bản của môn Vật lý cấp trung học. Vậy sóng điện từ là gì, có những loại nào và công thức tính ra sao? Hãy cùng maynenkhikhongdau.net chia sẻ chi tiết ở bài viết dưới đây nhé!

Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ là gì là một trong những kiến thức quan trọng trong môn Vật Lý. Sóng điện từ hay còn gọi với cái tên khác là bức xạ điện từ được định nghĩa là một sự kết hợp giữa dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Loại sóng này sẽ có thể lan truyền trong mọi không gian và có các tính chất hạt hay còn gọi là hạt photon. 

Khi quá trình sóng điện từ lan truyền sẽ mang theo những thông tin, động lượng và năng lượng quan trọng. Bước sóng của sóng điện từ thường dao động trong khoảng từ 400mm đến 700mm. Bằng mắt thường, chúng ta có thể quan sát được chúng thông qua ánh sáng mà sóng điện từ phát ra.

Xoay quanh khái niệm thì nhiều người còn thắc mắc biến điệu sóng điện từ là gì. Nó được hiểu là cơ chế biến đổi và pha trộn những loại tín hiệu như âm tần và cao tần với nhau. Điều này có tác dụng giúp gia tăng hiệu quả phát sóng điện từ đi xa hơn. Biến điệu sóng điện từ hiện nay được ứng dụng phổ biến trong ngành truyền hình và phát thanh.

Các tính chất cần nắm của sóng điện từ

Cùng với việc tìm hiểu khái niệm sóng điện từ là sóng gì thì chúng ta sẽ cùng khám phá các tính chất của sóng điện từ, cụ thể như sau:

• Khả năng truyền được trong các môi trường vật chất và trong chân không. Sóng điện từ có vận tốc truyền trong chân không lớn nhất và bằng với vận tốc ánh sáng v(a/s) = c = 3.108 m/s.
• Đây là loại sóng ngang và tại một điểm bất kỳ trên phương truyền, các vector luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng trong quá trình truyền sóng.
• Tại một điểm trong sóng điện từ thì từ trường và điện trường thì luôn dao động cùng pha với nhau.
• Tính chất của sóng điện từ còn khá giống với tính chất của sóng cơ học ở các tiêu chí như phản xạ, có khả năng khúc xạ và giao thoa được với nhau.

Nắm được các tính chất sóng điện từ sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về chúng và có thể làm tốt các bài tập vật lý.

Các đặc điểm của sóng điện từ là gì?

Bên cạnh việc tìm hiểu khái niệm, tính chất sóng điện từ là gì thì chúng ta sẽ cùng khám phá những đặc điểm nổi bật. Đặc điểm của sóng điện từ bao gồm những vấn đề như sau:

Sóng điện từ được coi là một loại sóng ngang

Nhiều bạn thắc mắc sóng điện từ sóng ngang hay sóng dọc? Đáp án là sóng điện từ được coi là một loại sóng ngang nhé. Đây cũng chính là đặc điểm đầu tiên của sóng điện từ. Nhờ đặc điểm này mà loại sóng này có đầy đủ các tính chất của sóng ngang. Bên cạnh đó, nó còn có thể xảy ra hiện tượng phân cực.

Sóng điện từ có khả năng lan truyền trong nhiều môi trường khác nhau

Đặc điểm của sóng điện từ là có khả năng lan truyền trong 4 môi trường khác nhau, bao gồm rắn, lỏng, chân không và khí. Đặc biệt, đây cũng chính là loại sóng duy nhất có thể lan truyền được trong chân không. Ở mỗi môi trường riêng thì tốc độ của sóng điện từ sẽ khác nhau. 

Với môi trường chân không thì loại sóng này có vận tốc di chuyển lớn nhất. Hơn nữa, sóng điện từ được truyền trong chân không với vận tốc di chuyển được xác định bằng một hằng số không thay đổi và không có sự phụ thuộc vào hệ quy chiếu. 

Sóng điện từ có những tính chất cơ bản của sóng cơ

Khi tìm hiểu về lý thuyết sóng điện từ thì ta sẽ thấy rõ loại sóng này sở hữu những tính chất cơ bản của sóng cơ bao gồm khúc xạ, phản xạ và giao thoa. Mặt khác, do mang đầy đủ những tính chất này nên sóng điện từ phải tuân theo các quy luật cơ bản của sóng cơ

Năng lượng của sóng điện từ

Có thể bạn chưa biết, một hạt photon của sóng điện từ sẽ mang năng lượng phụ thuộc chủ yếu vào độ lớn bước sóng. Do đó, khi bước sóng càng dài thì sóng điện từ mang năng lượng của hạt photon ngày càng nhỏ.

Công thức sóng điện từ

Công thức tính bước sóng điện từ như sau:

λ = v/f

Trong đó:

• Bước sóng có ký hiệu là λ và đơn vị là nanomet, mét, milimet
• v là ký hiệu vận tốc (m, km)
• f là ký hiệu của tần số, đơn vị là Hertz (Hz).

Các loại sóng điện từ

Sóng điện từ là gì và có những loại nào là thắc mắc của rất nhiều bạn hiện nay. Hiện nay, loại sóng vô tuyến sẽ được chia ra làm các loại bao gồm sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài trong tầng khí quyển.

Sóng cực ngắn

Bước sóng của loại sóng điện từ này là 1÷10m. Loại sóng này có năng lượng rất lớn và không bị tầng điện li phản xạ hay hấp thụ. Hơn nữa, bởi vì chúng có thể đâm xuyên qua tầng điện li và đi vào vũ trụ nên được sử dụng rộng rãi trong ngành thiên văn nghiên cứu vũ trụ.

Sóng ngắn

Bước sóng của sóng ngắn từ 10÷100m. Năng lượng sóng điện từ lớn. Tuy nhiên, ở mặt đất hay tầng điện li thì chúng sẽ bị phản xạ nhiều lần. Loại sóng này sẽ được ứng dụng phổ biến trong công tác thông tin và liên lạc ở dưới mặt đất.

Xem thêm: Tiết diện dây dẫn là gì? Công thức tính, đơn vị đo tiết diện dây dẫn

Sóng trung

Sóng trung là một loại sóng điện từ có bước sóng từ 100÷1000m. Vào thời điểm ban ngày thì loại sóng này sẽ bị tầng điện li hấp thụ khá mạnh và ban đêm thì ngược lại. Chúng sẽ được ứng dụng phổ biến để liên lạc thông tin vào ban đêm.

Sóng dài

Loại sóng này sẽ có bước sóng lớn hơn 1000m. Năng lượng của sóng dài khá thấp nên thường bị nhiều vật thể trên mặt đất hấp thụ mạnh. Tuy nhiên, dưới môi trường nước thì sóng dài không dễ bị hấp thụ. Loại sóng này sẽ được ứng dụng chủ yếu trong việc trao đổi thông tin liên lạc giữa các tàu ngầm dưới nước biển.

Những nguyên tắc cần nắm vững khi truyền sóng điện từ

Nếu muốn truyền được sóng điện từ đi xa thì bạn phải tuân thủ theo những nguyên tắc sau:

• Tác sóng: Nên tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần
• Khi có cường độ nhỏ thì cần phải khuếch đại tín hiệu thu được;
• Muốn truyền âm thanh và hình ảnh đi xa thì bạn cần phải biến điệu chúng thành các dao động điện. Quy ước AM là biến điệu biên độ và FM là biến điệu tần số.
• Bắt buộc phải dùng sóng ngang hay còn gọi là sóng cao tần để có thể truyền đi.

Ứng dụng của sóng điện từ trong việc đo lường

Ngày nay, sóng điện từ được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong đời sống, phổ biến nhất là lĩnh vực đo lường. Trong nhiều thiết bị hay cảm biến đo lường có độ nhạy cảm cao thường được tích hợp bức xạ điện từ. Cảm biến đo mức dạng radar hay cảm biến siêu âm là những loại thiết bị được sử dụng rộng rãi để đo lường ở khoảng cách xa thông qua quá trình thu và phát các sóng điện từ.

Cảm biến đo mức dạng radar

Với loại thiết bị cảm biến này thì sóng điện từ được ứng dụng để:

• Đo lường những loại chất lỏng như nước giải khát, nước thải,…
• Đo lường những loại chất rắn bao gồm phân bón, nhựa, thức ăn gia súc, cà phê, than đá,…
• Đo lường những loại chất nguy hiểm như axit, hóa chất,…
• Đo lường những loại bột chứa nhiều bụi như xi măng, bột mì, cám, bột gạo,…

Cảm biến siêu âm

Sóng điện từ được tích hợp trong thiết bị cảm biến siêu âm được ứng dụng để:

• Đo mức ở trong các loại bể như bể chứa nước trên cao, bể chứa nước ngầm,…
• Đo mức ở những loại bể chứa nước trong các trạm cung cấp nước như nhà máy nước.
• Đo mức ở bồn chứa xăng hoặc dầu;
• Đo mức ở những bể chứa nhiều hóa chất hóa học như axit, muối, bazơ,…

Như vậy, thông qua vài điều chia sẻ trên thì các bạn đã được giải đáp thắc mắc sóng điện từ là gì, tính chất, phân loại và công thức tính. Muốn học tốt được môn vật lý thì hiển nhiên là bạn sẽ phải nắm vững được các kiến thức cơ bản này.