PHỔ ĐIỆN TỪ: ĐẶC ĐIỂM, DẢI, ỨNG DỤNG - VẬT LÝ - 2026

Các quang phổ điện từ bao gồm sự sắp xếp thứ tự các mọi bước sóng của sóng điện từ, mà giả định bất kỳ giá trị tích cực, không hạn chế bất kỳ. Nó được chia thành 7 phần, bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy.

Chúng ta đã quen thuộc với các tần số của ánh sáng khả kiến ​​khi nhìn thấy cầu vồng, trong đó mỗi màu ứng với một bước sóng khác nhau: màu đỏ là dài nhất và màu tím là ngắn nhất.

Quang phổ điện từ. Lưu ý rằng tần số (và với nó là năng lượng) tăng từ trái sang phải trong sơ đồ này. André Oliva / Miền công cộng

Dải ánh sáng nhìn thấy chỉ chiếm một vùng rất ngắn của quang phổ. Các vùng khác mà chúng ta không thể nhìn thấy là sóng vô tuyến, vi sóng, tia hồng ngoại, tia cực tím, tia X và tia gamma.

Các khu vực không được phát hiện cùng một lúc, nhưng vào những thời điểm khác nhau. Ví dụ, sự tồn tại của sóng vô tuyến được James Clerk Maxwell dự đoán vào năm 1867 và nhiều năm sau đó, năm 1887, Heinrich Hertz lần đầu tiên sản xuất chúng trong phòng thí nghiệm của mình, đó là lý do tại sao chúng được gọi là sóng Hertzian.

Tất cả đều có khả năng tương tác với vật chất, nhưng theo những cách khác nhau, tùy thuộc vào năng lượng mà chúng mang theo. Mặt khác, các vùng khác nhau của phổ điện từ không được xác định rõ ràng, bởi vì trên thực tế, các ranh giới rất mờ.

Ban nhạc

Các dải của quang phổ điện từ. Tatoute và Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Ranh giới giữa các vùng khác nhau của phổ điện từ khá mờ. Đây không phải là sự phân chia tự nhiên, trên thực tế quang phổ là một thể liên tục.

Tuy nhiên, sự phân tách thành các dải hoặc vùng phục vụ cho việc mô tả một cách thuận tiện phổ theo các tính chất của nó. Chúng tôi sẽ bắt đầu mô tả của chúng tôi với sóng vô tuyến, có bước sóng dài hơn.

Sóng radio

Các tần số thấp nhất có phạm vi khoảng 10 ⁴ Hz, tương ứng với các bước sóng dài nhất, thường là kích thước của một tòa nhà. AM, FM và đài công dân sử dụng sóng trong phạm vi này, cũng như các chương trình phát sóng truyền hình VHF và UHF.

Với mục đích liên lạc, sóng vô tuyến được sử dụng lần đầu tiên vào khoảng năm 1890, khi Guglielmo Marconi phát minh ra radio.

Khi tần số của sóng vô tuyến thấp hơn, chúng không có tác dụng ion hóa vật chất. Điều này có nghĩa là sóng vô tuyến thiếu đủ năng lượng để đẩy các electron ra khỏi các phân tử, nhưng chúng lại làm tăng nhiệt độ của các vật thể bằng cách nâng cao độ rung của các phân tử.

Lò vi sóng

Bước sóng của vi sóng là theo đơn vị cm và chúng cũng được phát hiện lần đầu tiên bởi Heinrich Hertz.

Chúng có đủ năng lượng để làm nóng thức ăn, ở mức độ lớn hơn hoặc ít hơn có chứa nước. Nước là một phân tử phân cực, có nghĩa là mặc dù nó trung hòa về điện nhưng các điện tích âm và dương hơi tách rời nhau, tạo thành một lưỡng cực điện.

Khi vi sóng, là trường điện từ, chạm vào một lưỡng cực, chúng tạo ra mô-men xoắn làm cho chúng quay để căn chỉnh chúng với trường. Chuyển động biến thành năng lượng lan truyền qua thức ăn và có tác dụng làm nóng thức ăn.

Hồng ngoại

Phần này của quang phổ điện từ được William Herschel phát hiện vào đầu thế kỷ 19 và có tần số thấp hơn ánh sáng nhìn thấy, nhưng cao hơn vi sóng.

Bước sóng của quang phổ hồng ngoại (bên dưới màu đỏ) có thể so sánh với đầu kim, do đó nó là một bức xạ có năng lượng cao hơn vi sóng.

Phần lớn bức xạ mặt trời đến ở các tần số này. Bất kỳ vật thể nào cũng phát ra một lượng bức xạ hồng ngoại nhất định, đặc biệt nếu chúng nóng, chẳng hạn như đầu đốt trong bếp và động vật máu nóng. Nó không thể nhìn thấy đối với con người, nhưng một số kẻ săn mồi phân biệt được tia hồng ngoại phát ra từ con mồi, giúp chúng có lợi thế hơn khi săn mồi.

Có thể nhìn thấy

Nó là một phần của quang phổ mà chúng ta có thể phát hiện bằng mắt, nằm trong khoảng từ 400 đến 700 nanomet (1 nanomet, viết tắt của nm là 1 × 10 ^-9 m) của bước sóng.

Ánh sáng trắng chứa một hỗn hợp của tất cả các bước sóng mà chúng ta có thể nhìn thấy riêng biệt khi đi qua lăng kính. Những hạt mưa trong mây đôi khi hoạt động giống như lăng kính, vì vậy chúng ta có thể nhìn thấy màu sắc của cầu vồng.

Màu sắc của cầu vồng đại diện cho các bước sóng khác nhau của ánh sáng nhìn thấy. Nguồn: Pixabay.

Bước sóng của các màu mà chúng ta nhìn thấy, tính bằng nanomet, là:

-Red: 700–620

-Khoảng: 620–600

-Vàng: 600–580

-Màu xanh lá: 580–490

-Màu xanh: 490–450

-Violet: 450–400

Tia cực tím

Nó là một vùng năng lượng hơn ánh sáng nhìn thấy, với bước sóng ngoài ánh sáng tím, nghĩa là, lớn hơn 450 nm.

Chúng ta không thể nhìn thấy nó, nhưng bức xạ đến từ Mặt trời rất dồi dào. Và vì nó có năng lượng cao hơn phần nhìn thấy, bức xạ này tương tác nhiều hơn với vật chất, gây ra thiệt hại cho nhiều phân tử có tầm quan trọng sinh học.

Tia cực tím được phát hiện ngay sau tia hồng ngoại, mặc dù lúc đầu chúng được gọi là "tia hóa học", vì chúng phản ứng với các chất như bạc clorua.

Tia X

Chúng được phát hiện bởi Wilhelm Roentgen vào năm 1895 trong khi thí nghiệm với các electron gia tốc (tia âm cực) hướng vào một mục tiêu. Không thể giải thích chúng đến từ đâu, ông gọi chúng là tia X.

Nó là một bức xạ năng lượng cao với bước sóng tương đương với kích thước của nguyên tử, có khả năng đi qua các vật thể không trong suốt và tạo ra hình ảnh như trong tia X.

Các bức ảnh chụp X quang thu được bằng cách sử dụng tia X: Nguồn: Pixabay.

Khi chúng có nhiều năng lượng hơn, chúng có thể tương tác với vật chất bằng cách tách các electron từ các phân tử, do đó chúng được biết đến với tên gọi bức xạ ion hóa.

Tia gam ma

Đây là bức xạ có năng lượng cao nhất, với bước sóng theo thứ tự của hạt nhân nguyên tử. Nó thường xuyên xảy ra trong tự nhiên, vì nó được phát ra bởi các nguyên tố phóng xạ khi chúng phân rã thành những hạt nhân bền hơn.

Trong vũ trụ có các nguồn phát tia gamma trong các vụ nổ siêu tân tinh, cũng như các vật thể bí ẩn trong số đó là các sao xung, lỗ đen và sao neutron.

Bầu khí quyển của Trái đất bảo vệ hành tinh khỏi những bức xạ ion hóa cao đến từ vũ trụ, và do năng lượng cao của chúng, chúng có tác động có hại đến mô sinh học.

Các ứng dụng

-Radio sóng hoặc tần số vô tuyến được sử dụng trong viễn thông, vì chúng có khả năng vận chuyển thông tin. Cũng nhằm mục đích điều trị để làm ấm các mô và cải thiện kết cấu da.

-Để thu được hình ảnh cộng hưởng từ, tần số vô tuyến cũng được yêu cầu. Trong thiên văn học, kính viễn vọng vô tuyến sử dụng chúng để nghiên cứu cấu trúc của các thiên thể.

-Điện thoại thông minh và truyền hình vệ tinh là hai ứng dụng của lò vi sóng. Radar là một ứng dụng quan trọng khác. Ngoài ra, toàn bộ vũ trụ chìm trong phông bức xạ vi sóng, đến từ vụ nổ Big Bang, việc phát hiện ra bức xạ nền nói trên là bằng chứng tốt nhất ủng hộ lý thuyết này.

Radar phát ra một xung hướng tới một vật thể, xung năng lượng này sẽ phân tán năng lượng theo mọi hướng, nhưng một phần của nó bị phản xạ lại, mang thông tin về vị trí của vật thể đó. Nguồn: Wikimedia Commons.

- Ánh sáng có thể phân chia được là cần thiết vì nó cho phép chúng ta tương tác hiệu quả với môi trường của chúng ta.

-X-quang có nhiều ứng dụng như một công cụ chẩn đoán trong y học và cả ở cấp độ khoa học vật liệu, để xác định các đặc tính của nhiều chất.

Bức xạ gamma từ các nguồn khác nhau được sử dụng như một phương pháp điều trị ung thư, cũng như để khử trùng thực phẩm.

Người giới thiệu

1. Giambattista, A. 2010. Vật lý. Phiên bản thứ hai. Đồi McGraw.
2. Giancoli, D. 2006. Vật lý: Các nguyên tắc với ứng dụng. Ngày 6. Ed Prentice Hall.
3. Rex, A. 2011. Cơ bản của Vật lý. Lề.
4. Serway, R. 2019. Vật lý cho Khoa học và Kỹ thuật. ngày 10. Phiên bản. Khối lượng 2. Cengage.
5. Shipman, J. 2009. Giới thiệu về Khoa học Vật lý. Ấn bản thứ mười hai. Phiên bản Brooks / Cole, Cengage.