Sóng điện từ và các ứng dụng điển hình

Khái niệm sóng điện từ

Trường điện từ tồn tại khi không có điện tích được gọi là sóng điện từ.

Phương trình sóng điện từ

(1) và (2) có dạng giống nhau, được gọi là phương trình sóng không có vế phải, hay là phương trình d’Alembert.

Radio waves

Phương pháp truyền dẫn sóng radio từ hệ thống máy điện sinh lý vào tận cơ tim, không chỉ giúp điều trị rối loạn nhịp tim thành công (khoảng 98%) mà còn giúp bệnh nhân không phải dùng thuốc, không phải lo lắng về bệnh tật…. Phương pháp này được thực hiện nhờ các thiết bị vô cùng tinh vi (hệ thống máy chụp DSA 1 bình diện, hệ thống thiết bị điện thăm dò sinh lý tim, máy tạo năng lượng radio, catheter (dây thông) điện cực chẩn đoán 5Fr, 6fr và catheter điện cực Rf tip 4mm, 7Fr).

Micro waves

Các phân tử thức ăn (nước, chất béo, đường và các chất hữu cơ khác) thường ở dạng lưỡng cực điện Những lưỡng cực điện này có xu hướng quay sao cho nằm song song với chiều điện trường ngoài. Các lỗ trên lưới này có kích thước nhỏ hơn nhiều bước sóng (12 cm), nên sóng vi ba không lọt ra, nhưng ánh sáng (ở bước sóng ngắn hơn nhiều) vẫn lọt qua được, giúp quan sát thức ăn bên trong. Đối với kim loại hay các chất dẫn điện, điện tử hay các hạt mang điện nằm trong các vật này đặc biệt linh động, và dễ dàng dao động nhanh theo biến đổi điện từ trường.

Chúng có thể tạo ra ảnh điện của nguồn phát sóng, tạo nên điện trường mạnh giữa vật dẫn điện và nguồn điện, có thể gây ra tia lửa điện phóng giữa ảnh điện và nguồn, kèm theo nguy cơ cháy nổ.

T- rays

Mặt khác, với tính năng đâm xuyên qua cả các lớp bê tông rất dày, tia T cũng cho phép “quay phim” thường xuyên hoạt động của các nhóm khủng bố đang cầm giữ con tin trong các khu nhà biệt lập, điều mà chưa có một công nghệ nào từ trước đến nay thực hiện được. “Để thu được thông tin về một loại vật liệu sau khi chiếu tia T qua, chúng tôi sử dụng các thiết bị thu đặc biệt, có cấu tạo tương tự như thiết bị phát bức xạ”- Ông Patrick Mounaix, Giám đốc phụ trách nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý Phân tử Quang học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS), giải thích. Họ đã tạo ra được thiết bị tương đương các dây dẫn để mang và bẻ cong dạng ánh sáng này, còn được gọi là bức xạ terehertz.Cho tới nay, việc tạo ta tia T vẫn còn khó khăn, nhưng các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Harvard (Mỹ) mới đây đã có một sáng chế về tạo nguồn tia T ở nhiệt độ phòng.

Các hệ thống nhận dạng thụ động độ phân giải thấp thu nhận được sự phát ra của tia T tự nhiên đã có trên thị trường: Cảnh sát ở Wayne County Sheriff (Detroit, Mỹ) đang thử nghiệm một loại máy quét tia T của Công ty ThruVision (Anh) tại các phiên toà xét xử tội phạm trong khu vực.

Infrared (Tia hồng ngoại)

Tác dụng của tia hồng ngọai khi chiếu vào nông sản (đặc biệt là các loại hạt) sẽ tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, mùi vị thơm hơn, tinh bột trong hạt sẽ được hồ hóa triệt để hơn, không có hiện tượng lại bột, và như vậy khả năng tiêu hóa thực phẩm sẽ tốt hơn. Trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta sử dụng tia hồng ngoại trong nhiều lĩnh vực chế biến như xử lý các loại hạt làm thức ăn gia súc, thanh trùng sữa tươi (với thời gian rất ngắn 15 giây), gia nhiệt bề mặt các sản phẩm để tạo màu sắc đẹp hơn (ví dụ các loại bánh nướng), sấy khô các loại dược liệu, sấy khô các loại gia vị mà màu sắc ít biến đổi. Các nha sĩ đã sử dụng hai dạng phổ hồng ngoại khác nhau: những phổ vùng hồng ngoại gần để đo tình trạng viêm ở những vị trí chuyên biệt trong miệng bệnh nhân, và phổ hồng ngoại giữa để xác định tình trạng chung của nhưng dấu chỉ sinh học khác nhau ở dịch nướu (GCF).

Trong khi dùng các tấm biển hấp thụ ánh sáng mặt trời để chuyển chúng thành năng lượng, các nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Idaho, Mỹ đã thí nghiệm một biện pháp thu thập mới: sử dụng tia hồng ngoại để thu được năng lượng năng suất cao chưa từng thấy.

Visible light

Khi khởi động điện thoại, IP-1 sẽ tiến hành nhận dạng các dữ liệu về người chủ của máy điện thoại đó nhờ vào mã tia hồng ngoại, giúp khách hàng tránh được tình trạng rò rỉ thông tin cá nhân do bị tấn công hoặc bị mất điện thoại. Báo cáo nghiên cứu của nhóm khoa học có đoạn viết nếu ứng dụng liệu pháp thẩm mỹ bằng ánh sáng LED mỗi ngày trong vòng vài tuần thì sẽ cho ra kết quả “da trẻ lại và có thời gian đàn hồi kéo dài, số lượng nếp nhăn giảm đi, nước da trông mơn mởn hơn trước”. • Người ta đã chỉ ra rằng ánh sáng nhìn thấy được của LED có cường độ mạnh đã được ứng dụng trong y khoa cách đây hơn 40 năm để làm vết thương mau lành.Bác sĩ Whelan một bác sĩ dẫn đầu về thần kinh học tại trường Đại học dược Wisconsin, trình bày rằng: ánh sáng được phát ra từ Điốt phát sáng (LED) có thể tăng cường sức khỏe cho các tế bào gấp 5 lần hơn các thiết bị thông thường.

Bởi vì mạng truyền thông quang dựa trên các đèn LED sử dụng các xung của ánh sáng thấy được, nên những người ngoài vùng phủ của mạng (bị che khuất bởi tường, sàn…) không thể truy nhập vào và do đó sẽ tránh được sự tấn công của các hacker một cách rất đơn giản.

Ultra Violet ( Tia tử ngoại)

Từ trước đến nay, các kháng thể đơn dòng (monoclonal antibodies) được xem là vũ khí hữu hiệu để tiêu diệt ung thư, nhưng điều gây trở ngại trong điều trị là chúng cũng có thể tấn công cả những tế bào lành mạnh. Trong kỹ thuật mới này, các chuyên gia cho biết các kháng thể sẽ được bao bọc bằng một lớp dầu hữu cơ nhạy cảm với ánh sáng; lớp vỏ bọc này có tác dụng ức chế hoạt động của các kháng thể cho đến khi chúng được chiếu bằng tia cực tím. Nhóm nghiên cứu cho rằng với liệu pháp này, bệnh nhân có thể được điều trị ngoại trú – tức là cứ đến bệnh viện để được tiêm các kháng thể đã được xử lý, rồi chờ không tới 1 tiếng đồng hồ để được chiếu tia cực tím trong vài phút.

Bà Josephine Querido, chuyên gia thông tin khoa học của Viện Nghiên cứu Ung thư Anh, phát biểu: “Phát triển những phương thức tấn công tế bào ung thư mà không làm hại các mô lành là một điều tối quan trọng trong điều trị ung thư”.

X rays

Họ cho biết đã phát triển một phương pháp xét nghiệm mà sẽ giúp bác sĩ tìm kiếm tổn thương di truyền ở những người tiếp xúc với tia X ở liều lượng thấp chẳng hạn như bệnh nhân ung thư đang được điều trị bằng xạ trị và những nhân viên y tế vận hành thiết bị tia X. Gần đây, tại trung tâm y tế dự phòng Hà Nội, người ta đã phát hiện ra những hiện tượng lạ xung quang khu vực chụp X – quang của bệnh viện như cây xanh thiếu tươi tốt, động vật chết khụng rừ nguyờn nhõn…Và cỏc cơ quan chức năng đó khẳng định nguyên nhân của những hiện tượng trên là do phòng chụp X – quang của trung tâm y tế không đạt tiêu chuẩn an toàn, gây tác động xấu lớn đến môi trường xung quanh. Theo các chuyên gia y học, tổn thương khi bị nhiễm xạ biểu hiện ở nhiều cơ quan và đa dạng như mô limpho và tuỷ xương (ngừng hoạt động), niêm mạc ruột (tiêu chảy, sụt cân), máu (nhiễm độc), da (ban đỏ, viêm da, sạm da), giảm sức đề kháng cơ thể, vô sinh, ung thư….

Vì vậy, trong thực tế, có nhiều bà mẹ khi mang thai do thiếu hiểu biết đã đi chụp X – quang vì những nguyên nhân khác nhau cuối cùng đều gây tác hại nguy hiểm đến thai nhi và dẫn đến việc phải bỏ thai vì nguy cơ đứa bé sinh ra không bình thường rất cao.

Gamma rays

Việc khám thai bằng phương pháp siêu âm có vẻ không có tác động về mặt sinh học, nhưng thực ra lại ảnh hưởng lớn đến thai nhi, gây nguy cơ bào thai bị nứt đốt sống hay sinh ra những quái thai như không có não, bị thoái vị não, não lòi ra ngoài sọ…. Là phương tiện phẫu thuật bằng bức xạ gamma tập trung, định vị ba chiều, cho phép xác định chính xác và điều trị các khối u nằm sâu trong não hoặc các khối dị dạng động tĩnh mạch có đường kính nhỏ hơn 5 cm chỉ bằng một lần phẫu thuật trong điều kiện gây tê cục bộ. Sau khi xác định được điểm cần phẫu thuật, dựa vào chụp cắt lớp mô phỏng định vị khối u, sẽ dùng chính tia GAMMA (Nhiều tia xuất phát từ các vị trí khác nhau xung quanh hộp sọ cùng chiếu một lúc và các tia này sẽ hội tụ vào đúng vị trí u đã được định vị).

Khi tổn thương nằm sâu, nếu mổ hở như thông thường, phẫu thuật viên có thể làm tổn thương vùng não lành, gây biến chứng cho bệnh nhân sau đó như rối loạn thần kinh, tâm thần, liệt nửa người hoặc liệt các vùng thần kinh.