Bạn chưa biết bức xạ điện từ là gì? Ứng dụng của bức xạ điện từ trong thực tế như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về bức xạ điện từ, chức năng, đặc điểm, ứng dụng của nó trong thực tế nhé!
Xem thêm:
- Cảm ứng điện từ là gì?
- Booster là gì?
- Inverter là gì?
Bạn đã biết bức xạ điện từ là gì chưa?
Các sóng ánh sáng và các loại năng lượng khác phát ra (đi ra) từ nơi chúng được sản xuất được gọi là bức xạ điện từ. Chúng kết hợp và tạo thành quang phổ điện từ. Mắt của chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một phần giới hạn của quang phổ điện từ - cầu vồng đầy màu sắc mà chúng ta nhìn thấy vào những ngày sau cơn mưa, đây là một phần rất nhỏ của bức xạ điện từ xuyên qua thế giới của chúng ta.
Bức xạ điện từ thường thấy như sóng vô tuyến, lò vi sóng. Đây là những mô hình sóng điện lên và xuống và từ tính rằng cuộc đua cùng vuông góc với nhau, với tốc độ của ánh sáng (300.000 km mỗi giây hoặc 186.000 dặm mỗi giây, tốc độ siêu nhanh để đi 400 lần vòng quanh thế giới trong một phút). Ánh sáng mà chúng ta có thể nhìn thấy trải dài từ một màu đỏ (tần số thấp nhất và bước sóng dài nhất của ánh sáng mà đôi mắt chúng ta có thể đăng ký) thông qua màu da cam, vàng, xanh lá cây, xanh da trời, và chàm tím (tần số cao nhất và bước sóng ngắn nhất chúng ta có thể nhìn thấy).
Các sóng điện từ lan truyền bằng sóng điện và từ như thế nào?
Những loại năng lượng tạo nên quang phổ điện từ?
Các loại bức xạ điện từ khác mà các vật thể phát ra là gì? Dưới đây là một vài trong số chúng, được sắp xếp theo thứ tự từ bước sóng dài nhất đến ngắn nhất.
Sóng vô tuyến: Nếu mắt chúng ta có thể nhìn thấy sóng vô tuyến, chúng ta có thể (trên lý thuyết) xem các chương trình truyền hình chỉ bằng cách nhìn chằm chằm vào bầu trời! Các sóng vô tuyến bao phủ một dải tần số khổng lồ và bước sóng của chúng khác với hàng chục mét đối với sóng tần số cao đến hàng trăm mét (chiều dài của một đường chạy điền kinh) cho các tần số thấp hơn. Đó đơn giản chỉ vì bất kỳ sóng điện từ nào dài hơn lò vi sóng được gọi là sóng vô tuyến điện.
Lò vi sóng: Rõ ràng được sử dụng để nấu trong lò vi sóng , mà còn để truyền thông tin trong thiết bị radar . Các lò vi sóng giống như sóng vô tuyến bước sóng ngắn. Kích thước điển hình: 15cm (chiều dài của một cây bút chì).
Hồng ngoại: Chỉ cần vượt ra ngoài ánh sáng đỏ mà chúng ta có thể nhìn thấy, với tần số ngắn hơn một chút, có một loại "ánh sáng nóng" vô hình được gọi là hồng ngoại . Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy nó, chúng ta có thể cảm thấy nó làm nóng làn da của chúng ta khi nó chạm mặt chúng ta - đó là những gì chúng ta nghĩ là nhiệt bức xạ . Nếu, giống như chim đu quay đuôi chuông, chúng ta có thể nhìn thấy bức xạ hồng ngoại, có thể giống như có những ống kính nhìn ban đêm gắn vào đầu chúng ta. Kích thước điển hình: 0,01mm (chiều dài của một tế bào).
Ánh sáng nhìn thấy: Ánh sáng chúng ta có thể nhìn thấy chỉ là một miếng nhỏ ở giữa quang phổ.
Tia cực tím: Đây là một loại ánh sáng màu xanh-tím vượt quá ánh sáng tím tần số cao nhất mà mắt chúng ta có thể phát hiện. Mặt trời truyền bức xạ cực tím cực mạnh mà chúng ta không thể nhìn thấy: đó là lý do tại sao bạn có thể bị cháy nắng ngay cả khi bạn đang bơi lội trong biển hoặc trong những ngày nhiều mây - và tại sao kem chống nắng lại quan trọng như vậy. Kích thước điển hình: 500 nanomet (chiều rộng của một vi khuẩn điển hình).
Tia X: Một loại sóng năng lượng cao rất hữu ích được sử dụng rộng rãi trong y học và an ninh. Tìm hiểu thêm trong bài viết chính của chúng tôi trên tia X . Kích thước điển hình: 0,1 nanomet (chiều rộng của một nguyên tử).
Tia gamma: Đây là dạng sóng điện từ mạnh và nguy hiểm nhất. Tia gamma là một loại tia có hại. Kích thước điển hình: 0.000001 nanomet (chiều rộng của hạt nhân nguyên tử).
Quang phổ Điện từ là gì?
Tất cả các loại khác nhau của bức xạ điện từ cơ bản là "công cụ" giống như ánh sáng: chúng dạng năng lượng đi theo đường thẳng, với tốc độ của ánh sáng (300.000 km hoặc 186.000 dặm mỗi giây), khi điện và từ tính rung ngọ nguậy từ bên này sang bên kia. Chúng ta cùng tham khảo những dạng năng lượng này như là phổ điện từ . Bạn có thể nghĩ đó là một loại phổ siêu lớn trải dài cả hai phía của quang phổ nhỏ hơn chúng ta có thể nhìn thấy (cầu vồng màu sáng).
Ai là người khám phá ra quang phổ điện từ?
James Clerk Maxwell là người đã khám phá ra quang phổ điện từ.
Cho đến thế kỷ 19, các nhà khoa học nghĩ rằng điện và từ tính là những thứ hoàn toàn riêng biệt. Sau đó, sau một loạt các thí nghiệm tuyệt vời, nó trở nên rõ ràng rằng chúng được liên kết với nhau rất chặt chẽ. Điện có thể gây ra từ tính và ngược lại! Khoảng 1819/1820, một nhà vật lí người Đan Mạch gọi là Hans Christian Oersted (1777-1851) cho thấy một dây điện sẽ tạo ra một mô hình từ tính xung quanh nó. Khoảng một thập kỉ sau, nhà hóa học người Anh Michael Faraday (1791-1867) đã chứng minh rằng điều ngược lại cũng có thể xảy ra - bạn có thể sử dụng từ tính để tạo ra điện - và điều đó đã giúp ông phát triển các động cơ điện và máy phát điện hiện đang cai trị thế giới của chúng ta.
Nhờ công trình tiên phong của những người như thế này, một nhà khoa học vĩ đại James Clerk Maxwell (1831-1879) đã có thể đưa ra một lý thuyết giải thích cả điện và từ. Maxwell tổng kết tất cả mọi thứ mọi người đã khám phá ra trong bốn phương trình đơn giản để tạo ra một lý thuyết điện từ học xuất sắc vào năm 1873. Ông nhận ra rằng điện từ có thể di chuyển dưới dạng sóng với tốc độ ánh sáng và kết luận rằng ánh sáng tự nó phải là một loại sóng điện từ. Khoảng một thập niên sau cái chết của Maxwell, một nhà vật lý học người Đức tên là Heinrich Hertz (1857-1894) đã trở thành người đầu tiên tạo ra sóng điện từ trong phòng thí nghiệm. Công việc đó đã dẫn tới sự phát triển của đài phát thanh , truyền hình, và-gần đây hơn nhiều-những thứ như Internet không dây .
Chúng ta có thể "nhìn thấy" những phần khác của quang phổ như thế nào?
Mắt của chúng ta lấy ánh sáng từ một mảng nhỏ của quang phổ, nhưng Vũ trụ đang ồn ào với các loại bức xạ khác. Nếu chúng ta muốn "nhìn thấy" vượt quá giới hạn điện từ của mắt chúng ta, chúng ta có thể sử dụng kính thiên văn "điều chỉnh" tới các bước sóng cao hơn hoặc thấp hơn. Các nhà thiên văn học sử dụng tất cả các loại kính thiên văn - một số trên Trái Đất, một số trong không gian - để thu thập thông tin về các vật thể xa xôi từ bức xạ điện từ mà chúng phóng ra.
Sóng radio
Ăng-ten vệ tinh khổng lồ đón sóng radio bước sóng dài, tần số cao. Kính viễn vọng vô tuyến lớn nhất trên trái đất là Kính thiên văn Mặt cầu Năm trăm mét (FAST) ở Trung Quốc, đang tiến hành gấp đôi kích thước của đài quan sát Arecibo 305m (1000ft) nổi tiếng ở Puerto Rico. Bát đĩa ở đây nhỏ hơn khoảng tám lần FAST và nhỏ hơn bốn lần Arecibo. Đó là vệ tinh vệ tinh sâu Canberra dài 70m ở Úc.
Lò vi sóng
Vì các lò vi sóng vũ trụ không thể xuyên qua toàn bộ bầu khí quyển của trái đất, chúng ta phải nghiên cứu chúng từ không gian. Cosmic Background Explorer (COBE) , ra mắt vào năm 1989 và ngừng hoạt động vào năm 1993, là một vệ tinh không gian được thiết kế để làm điều này. Những hình ảnh của bầu trời đêm đã được thực hiện bởi COBE sử dụng các bước sóng khác nhau của ánh sáng hồng ngoại.
Hồng ngoại
Nước trong bầu khí quyển Trái Đất hấp thụ hồng ngoại; nghiên cứu loại bức xạ điện từ đó là một công việc khác cho vệ tinh dựa trên không gian, chẳng hạn như IRAS , hoạt động 10 tháng trong năm 1983. Đây là hình ảnh Thiên hà Andromeda được IRAS thực hiện.
Ánh sáng nhìn thấy được
Chế độ chụp ánh sáng nhìn thấy từ không gian là một điều chúng ta có thể dễ dàng nghiên cứu từ trái đất bằng bất kỳ kính thiên văn thông thường nào. Đây là một di tích lịch sử kính thiên văn 66cm (26inch) khúc xạ tại Đài quan sát Hải quân Mỹ ở Washington, DC Tuy nhiên, kính thiên văn Trái đất-bound như thế này có thể nhận chỉ rất nhiều-vì thế nhu cầu về kính thiên văn (như kính viễn vọng Hubble và thay thế nó, là James Webb ) đi vào không gian.
Ánh sáng cực tím
Ánh sáng tia cực tím có thể gây ra ung thư da, do đó, nó là một công việc tốt của nó được hấp thụ bởi tầng ozone của Trái đất. Thật không may, điểm yếu của vấn đề này là chúng ta phải nghiên cứu về ánh sáng cực tím từ không gian bằng các vệ tinh như IUE (International Ultraviolet Explorer) , hoạt động gần hai thập kỷ giữa năm 1978 và năm 1996.
Tia X
Hãy suy nghĩ về tia X và có thể bạn nghĩ về xương bị gãy - nhưng chúng cũng đang xoay quanh không gian. Khí tượng của Trái Đất ngăn không cho những tia sáng năng lượng cao nguy hiểm này đến được bằng kính thiên văn nằm trên mặt đất, nhưng các kính viễn vọng không gian, chẳng hạn như vệ tinh Roentgen (ROSAT) (hoạt động giữa năm 1990 và năm 1999), đã có thể quan sát chúng trong không gian. Hình ảnh này của Mặt trời đã được chụp vào tháng 12 năm 2001 bằng kính thiên văn X (VT), một dụng cụ trên tàu vũ trụ quan sát Yohkoh .
Tia gam ma
Các tia gamma năng lượng cao cũng bị chặn bởi bầu khí quyển của Trái Đất, vì vậy chúng ta cần các kính thiên văn trên không gian để nghiên cứu những vật đó, chẳng hạn như Đài thiên văn Compton Gamma-Ray , hoạt động từ năm 1991 đến năm 2000. Ảnh này cho thấy Compton đang lướt qua Baja California, Mexico năm 1991, và được lấy từ tàu con thoi vũ trụ đã phóng nó). Compton được đặt tên cho nhà vật lí người Mỹ Arthur Holly Compton (1892-1962), một trong những nhà khoa học đầu tiên nghiên cứu tia vũ trụ.