Bước sóng là gì? Các loại bước sóng có thể thấy bằng mắt thường

Bước sóng là thuật ngữ cơ bản đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống và ảnh hưởng trực tiếp đến thị giác của con người. Tuy nhiên, thực tế cho thấy, ít ai có thể nắm chắc được các kiến thức liên quan đến lĩnh vực này. Hiểu được điều đó, bài viết của Thiết bị điện Goldsun dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp câu hỏi: Bước sóng là gì? Đặc điểm của bước sóng như thế nào? Cùng đón xem nhé

Bước sóng là gì?

Bước sóng là gì là câu hỏi được khá nhiều người quan tâm và tìm hiểu. Dưới bài viết này chúng tôi sẽ đưa ra định nghĩa bước sóng là gì?

Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm (điểm mà sóng đạt mức giá trị lớn nhất) hay khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha hoặc ngắn gọn hơn là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng, ở một thời điểm nhất định.

Thông thường, bước sóng sẽ được biểu diễn bằng chữ cái Hy Lạp Lam Da với các đường cong dài, lên xuống theo các chiều hướng khác nhau. Bước sóng ở mỗi thời điểm khác nhau sẽ lại có ký hiệu cũng như hình dạng khác nhau để thể hiện các giá trị tương ứng.

Các cách tính bước sóng

Dưới đây là một số cách tính bước sóng mà bạn có thể tham khảo:

Tính bước sóng qua chu kỳ

Trước hết chúng ta hãy cùng tìm hiểu khái niệm chu kỳ. Chu kỳ là thời gian ngắn nhất mà một cấu trúc sóng lắp lại tại một điểm, đơn vị là T.

Công thức tính bước sóng qua chu kỳ:

λ = v T = v/f

Tính bước sóng dựa vào tần số

Tần số ký hiệu là f, hay chính là số đỉnh sóng đi qua một điểm trong một đơn vị thời gian, nghịch đảo của chu kỳ sóng. Qua đó ta có công sức:

λ = v/f

Với sóng điện tử (radio, vi sóng) liên hệ này là: Bước sóng (đo bằng mét) = 300/tần số (đo bằng MHz).

Tính bước sóng trong quang hình

Sóng ánh sáng và một số loại sóng điện tử khác khi đi vào các môi trường (không phải là chân không) thì bước sóng của nó sẽ bị giảm do vận tốc giảm, tuy tần số của sóng không đổi.

Trong nhiều môi trường truyền ánh sáng, vận tốc giảm n lần với n chiết suất của môi trường. Do đó ta có công thức:

λ = λ0/n

Trong đó:

λ0 là bước sóng trong chân không.

Khi không được nói cụ thể, bước sóng của bức xạ điện từ thường được hiểu là bước sóng trong chân không.

bước sóng là gì

Tính bước sóng với sóng hạt

Nhà vật lý người Pháp Louis-Victor de Broglie đã khám ra rằng mọi hạt với động lượng p đều có thể coi như một “chùm sóng”, còn gọi là sóng de Broglie, với bước sóng:

λ = h/p

Trong đó:

h: Hằng số Planck

Dựa trên công thức này ta có bước sóng càng ngắn có động lượng và do đó năng lượng càng cao.

Các loại bước sóng mà mắt thường có thể nhìn thấy được

Ánh sáng khả kiến chỉ bao gồm một phần rất nhỏ trong toàn bộ phổ bức xạ điện từ, nhưng nó lại là vùng tần số duy nhất mà mất người có thể phản ứng được.

Trong vùng quang phổ mắt thường của con người chỉ có thể nhìn thấy được ánh sáng có các bước sóng nằm trong khoảng từ 380nm đến 700 nm, đồng thời, đây cũng là dải ánh sáng từ tím sang đỏ.

Con người có thể quan sát và phản ứng lại sự kích thích tạo ra bởi ánh sáng khả kiến là do mắt người có những đầu dây thần kinh đặc biệt nhạy với vùng tần số này, nhưng các bước sóng khác của phổ điện từ thì mắt thường lại không nhìn thấy được:

Mắt thường có thể nhìn thấy các ánh sáng có bước sóng như sau:

• Ánh sáng tím : 380nm – 440nm
• Ánh sáng chàm: 430nm – 460nm
• Ánh sáng lam: 450nm – 510nm
• Ánh sáng lục : 500nm – 575nm
• Ánh sáng vàng : 570nm – 600nm
• Ánh sáng cam : 590nm – 650nm
• Ánh sáng đỏ : 640nm – 760nm

Với những bước sóng ngắn, nhỏ hơn 380nm ngoài vùng ánh sáng tím  như tia cực tím, tia X, tia Ganna thì mắt người sẽ không nhìn thấy được do năng lượng cao. Ngoài ra, các bước sóng ngắn này sẽ gây hại đến mắt khi nhìn trực tiếp vào chúng. Thông thường các bước sóng ngắn thường được ứng dụng phổ biến trong y học như chụp X-quang.

Với những bước sóng dài, ngoài vùng ánh sáng đỏ, lớn hơn 760nm, có năng lượng thấp hơn như tia hồng ngoại, Viba, Radio thì mắt thường cũng không thể nhìn thấy được. Thông thường, chúng sẽ được ứng dụng trong các roommate điều khiển từ xa, đặc biệt là tia hồng ngoại.

Trên thực tế, có rất nhiều nguồn phát tạo nên các bước sóng với độ dài ngắn khác nhau được phân loại dựa theo đặc trưng của chúng.

Ví dụ như: Sóng ánh sáng khả kiến ngắn được tạo ra bởi những xáo trộn trạng thái năng lượng của các electron tích điện âm bên trong nguyên tử còn các sóng vô tuyến dài được tạo ra bởi dòng điện chạy trong các anten phát thanh truyền hình khổng lồ. Sóng Gama – dạng ngắn nhất của các bức xạ điện tử, là kết quả của sự phân rã các thành phần hạt nhân ở tâm nguyên tử.

Thông thường, ánh sáng mà con người nhìn thấy thường thay đổi tùy vào nguồn phát và là kết quả của việc tập hợp nhiều bước sóng.

Các phổ bức xạ điện tử là một trong những yếu tố quan trọng để con người có thể nhìn thấy mọi vật dưới ánh sáng khả kiến. Nếu như ở ngoài trời, chúng ta chịu sự tác động của ánh sáng khả kiến phát ra từ mặt trời thì khi ở trong nhà chúng ta lại chịu sự tác động của các nguồn sáng nhân tạo chủ yếu là bóng đèn vonfram nóng sáng và đèn huỳnh quang.

Đặc điểm của bước sóng ánh sáng là gì?

Nói đến đặc điểm, tính chất của bước sóng ánh sáng thì không thể không nhắc đến tán sắc ánh sáng. Đây là sự phân tách của một chùm ánh sáng trắng phức tạp thành những chùm ánh sáng đơn sắc. Thông thường thì hiện tượng tán sắc ánh sáng này sẽ xảy ra khi chiếu chùm ánh sáng trắng thông qua 1 lăng kính. Trong đó:

Ánh sáng đơn sắc

Là ánh sáng không bị tán sắc khi được chiếu qua lăng kính, mỗi ánh sáng đơn sắc sẽ có một màu nhất định và được gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc trong các môi trường khác nhau như: rắn, lỏng, khí, chân không,… thì sẽ có một bước sóng xác định.

Khi ánh sáng truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau thì tần số của ánh sáng không thay đổi nhưng vận tốc của ánh sáng sẽ có sự thay đổi kéo theo sự thay đổi của bước sóng.

Ánh sáng trắng

Là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến đổi liên tục từ đỏ sang tím. Chiết suất của các chất trong suốt sẽ biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ rồi đến màu tím.

Dải có màu giống như là cầu vồng (có có vô số màu, được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) thì sẽ được gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. Những dải quang phổ này được tìm thấy trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày.

Vai trò của bước sóng trong cuộc sống?

Bước sóng ánh sáng có rất nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày, cụ thể là:

Bước sóng với công suất khác nhau có thể linh hoạt trong từng công việc

Mỗi loại ánh sáng sẽ có các mức bước sóng tương ứng với từng công suất khác nhau. Chính vì vậy mà chúng ta có thể dễ dàng thay đổi linh hoạt để phù hợp hơn với từng công việc. Ví dụ như: Thủy tinh có độ cứng cao nên việc khắc thủy tinh bằng tia laser sẽ cần phải sử dụng tia laser có bước sóng với mức công suất cao từ 10.6 um hay 355 nm.

Trong y học thì việc phẫu thuật mắt cũng thường sử dụng các tia laser Argon (Ar) có công suất thấp với bước sóng dao động trong khoảng từ 488 nm và 514.5 nm,…

Bước sóng khác nhau sẽ cho ra những màu sắc khác nhau giúp ứng dụng trong đời sống

Với một số công việc đặc thù như là làm công trình xây dựng, xưởng chế tạo,… để tiện cho việc theo dõi cũng như nhìn thấy trước một số ánh sáng khác của môi trường hay tia laser trong một số dụng cụ như: Máy cân bằng laser, máy đo khoảng cách,… với bước sóng với màu xanh lục từ 490 đến 570 nm hoặc đỏ từ 630 đến 750 nm giúp các kỹ sư công trình có thể làm việc dễ dàng hơn mà không phải bất cứ khó khăn nào.

Một số loại bước sóng khác

Bước sóng vô tuyến là gì?

Bước sóng vô tuyến hay sóng vô tuyến có tên gọi tiếng Anh là “radio wave”, gọi tắt là radio. Đây là một kiểu bức xạ điện từ với những bước sóng bên trong phổ điện từ dài hơn vi sóng (vi ba).

Sóng vô tuyến thường có tần số từ 3 kHz cho tới 300 GHz, tương ứng với bước sóng từ 100 km tới 1 mm. Nó cũng giống như các sóng điện từ khác là được truyền với vận tốc ánh sáng.

Sóng vô tuyến thường xuất hiện tự nhiên do sét hoặc bởi các đối tượng thiên văn. Sóng vô tuyến là do con người tạo nên dùng để dùng cho radar, phát thanh, liên lạc vô tuyến di động và vô tuyến cố định, thông tin vệ tinh, các hệ thống mạng máy tính, các hệ thống dẫn đường cùng nhiều ứng dụng khác nữa.

Các tần số khác nhau của sóng vô tuyến sẽ có đặc tính là truyền lan khác nhau trong bầu khí quyển Trái Đất; sóng dài thường truyền theo đường cong của Trái Đất còn sóng ngắn là nhờ phản xạ từ tầng điện ly nên có thể truyền đi rất xa, các bước sóng ngắn hơn sẽ bị phản xạ yếu hơn và truyền trên 1 đường nhìn thẳng.

Bước sóng tử ngoại là gì?

Tia tử ngoại hay còn được nhiều người biết đến với những tên gọi khác nhau như là tia cực tím, tia UV (Ultraviolet). Đây là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 10 nm cho đến 380 nm. Dựa theo bảng phân chia bức xạ điện từ, chúng ta có thể thấy rằng tia tử ngoại có bước sóng ngắn hơn những vùng ánh sáng nhìn thấy nhưng lại dài hơn so với tia X. Tia tử ngoại hiện được chia thành 2 loại chính như sau:

Tia tử ngoại gần với mức bước sóng từ 380 đến 200 nm

Tia tử ngoại xa hay tia tử ngoại chân không với mức bước sóng từ 200 cho đến 10 nm.

Nếu như chúng ta chia tia cực tím dựa theo sự ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người thì cũng có thể chia theo cách sau đây:

UVA với bước sóng từ 380 đến 315 nm hay còn được gọi là sóng dài hay “ánh sáng đen”.

UVB với bước sóng từ 315 đến 280 nm được gọi là bước sóng trung bình.

UVC với bước sóng từ ngắn hơn 280 nm được gọi là sóng ngắn hay có tính tiệt trùng.

Bước sóng quang phổ là gì?

Quang phổ hay còn được gọi là phân quang học, nó được hiểu đơn giản là một dải màu giống như sắc cầu vồng (7 màu chính) hứng được trên màn ảnh khi hiện tượng tán sắc ánh sáng xảy ra.

Quang phổ được các nhà nghiên cứu khoa học ứng dụng rất nhiều khi chia ánh sáng thu được bằng các lăng kính hoặc lưới nhiễu xạ thành những dài màu khác nhau của nó hoặc bước sóng.

Mong rằng, với những chia sẻ của Thiết bị điện Goldsun trên đây về sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn bước sóng là gì? Từ đó, bổ sung vào kho tàng kiến thức của mình những thông tin hữu ích nhất.