Phổ điện từ & Các đặc trưng cơ bản:

2.1.3.1. Phổ điện từ: (Electromagnetic Spectrum)

Phân bố bức xạ điện từ theo tần số hoặc theo bước sóng (trong chân không), trong đó toàn bộ các dải sóng (dải tần số) của bức xạ được chia thành các vùng phổ khác nhau, được gọi là phổ điện từ.

Bức xạ điện từ bao gồm một dải bước sóng biến đổi trong khoảng rộng: cỡ m

(sóng radio) tới cỡ Angstron (tia X). Thang bước sóng hay tần số trong phổ điện từ được chia sao cho mỗi vạch trên thang biểu diễn một sự thay đổi bước sóng (tần số)

10 lần. Phổ điện từ được mở ở hai đầu, bước sóng của bức xạ điện từ không có giới

hạn trên và giới hạn dướị

Trong mỗi vùng phổ này với khoa học công nghệ phát triển phát triển người ta tách được những bước sóng chỉ sai khác nhau cỡ 1-0,1nm nhờ các công cụ đặc biệt như cách tử, lăng kính... và gọi là bức xạ đơn sắc. Theo thuyết hạt, bức xạ đơn sắc

chỉ bao gồm 1 loại photon có năng lượng như nhau; còn bức xạ đa sắc bao gồm các

Hình 2.15. Phổ điện từ

Bản chất của mối liên hệ giữa tần số (số dao động trong một đơn vị thời gian) và bước sóng (chiều dài của mỗi dao động) của ánh sáng trở nên rõ ràng khi nghiên cứu phạm vi rộng phổ bức xạ điện từ. Các bức xạ điện từ tần số rất cao, như tia

gamma, tia X, và ánh sáng tử ngoại, có bước sóng rất ngắn và lượng năng lượng

hơn. Mặc dù phổ điện từ thường được mô tả trải ra trên 24 bậc độ lớn tần số và

bước sóng, nhưng thực sự không có giới hạn trên hay giới hạn dưới nào đối với bước sóng và tần số của sự phân bố liên tục này của bức xạ.

2.1.3.2. Bước sóng: ( )

Một số đo chuẩn của mọi bức xạ điện từ là độ lớn của bước sóng 0 (trong chân không).

Trong môi trường nhất định, bước sóng  của

bức xạ điện từ là khoảng cách giữa hai đỉnh

sóng kề nhau (đỉnh sóng là những điểm tại đó biên độ sóng đạt cực đại), hoặc tổng quát là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng, tại một thời điểm nhất định.

Để biểu thị độ dài sóng ở vùng radio người ta hay dùng thứ nguyên là m hoặc

cm; ở vùng hồng ngoại dùng micromet (m); ở vùng tử ngoại, khả kiến dùng nanomet (nm); ở vùng Rongen dùng Angstron(Å)…

Sự liên hệ các đơn vị đó như sau: 8 7 4 1cm  10 Å  10 nm   10 m 

Gọi 0 là bước sóng của bức xạ điện từ trong chân không, T là chu kì, v là vận

tốc truyền sóng điện từ trong môi trường (chiết suất n), ta có:

vT

 

c v

n

 (c  2,9970.10E10 cm / s: vận tốc bức xạ điện từ trong chân không)

0 cT

n n



Vậy 0 n



  , bước sóng của bức xạ điện từ phụ thuộc môi trường và có trị số

lớn nhất trong chân không.

2.1.3.3. Tần số: ( )

Tần số là số lần cùng một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian (giây).

Tần số tương ứng của một sóng phát ra, là số chu kì sin (số dao động, hay số bước

sóng) hay số lần đếm được đỉnh sóng đi qua một khoảng không gian nhất định trong

một đơn vị thời gian, tỉ lệ nghịch với bước sóng. Trong 1 giây bức xạ bước sóng

cm

 đi được v ccm 

n

 trong môi trường:

0 1 0 c c c v n n c(cm / s) (s ) const (cm)                (2.13)

Như vậy đơn vị đo tần số v c

 là nghịch đảo đơn vị đo thời gian. Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị này là Hz đặt tên theo nhà vật lý Đức, Heinrich Rudolf

Hertz. 1 Hz cho biết tần số lặp lại của sự việc đúng bằng 1 lần trong mỗi giây:

1Hz=1/s

Từ (2.12) và (2.13), ta có thể kết luận bước sóng ánh sáng tỉ lệ nghịch với tần

số của nó. Một sự gia tăng tần số tạo ra sự giảm tương ứng bước sóng ánh sáng, với

một độ tăng tương ứng dưới dạng năng lượng của các photon có trong ánh sáng. Khi đi vào một môi trường mới (như từ không khí đi vào thủy tinh hoặc nước), tốc độ và bước sóng ánh sáng giảm xuống, mặc dù tần số vẫn không thay đổị

2.1.3.4. Số sóng:

Số sóng là số nghịch đảo của bước sóng, tỷ lệ thuận với tần số và được dùng

để có những số đo nhỏ hơn số đo tần số.

Thứ nguyên của số sóng là 1

cm  theo danh pháp IUPAC được gọi là kaizer, viết tắt là K: 1000cm11000K1kK kilokaizer .