Bước sóng là gì? 4 công thức tính cơ bản và ứng dụng của bước sóng

Chu Văn An

Bước sóng là gì? Khái niệm này xuất hiện trong nhiều lĩnh vực của đời sống và đóng vai trò quan trọng trong từng lĩnh vực đó. Nhưng không phải ai cũng hiểu rõ bước sóng cũng như ứng dụng của nó. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về bước sóng.

1. Bước sóng là gì?

Khái niệm bước sóng là gì? Đây là khái niệm về khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha trên một sóng. Hoặc nó có thể đề cập đến khoảng cách giữa hai đỉnh sóng, nơi giá trị của sóng là lớn nhất. Hay bước sóng cũng dùng để mô tả khoảng cách giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng.

Bước sóng được ký hiệu là: λ (Lambda – theo chữ Hy Lạp). Bước sóng và tần số tỉ lệ nghịch với nhau. Tần số của tín hiệu càng cao thì bước sóng càng ngắn. Hiện nay có 4 loại sóng tín hiệu:

• Sóng hình sin
• Sóng vuông
• Sóng tam giác
• Sóng răng cưa

Bước sóng là gì?

2. Một số công thức cơ bản tính bước sóng

Ngoài khái niệm bước sóng là gì thì công thức tính bước sóng cũng là một vấn đề quan trọng. Có một số công thức cơ bản để tính bước sóng như sau:

2.1. Công thức tính chu kỳ

λ = vT = v/f

Trong đó:

• λ : bước sóng (m)
• v: tốc độ truyền sóng trong môi trường đó (m/s)
• T: chu kỳ sóng (giây)
• F: tần số của sóng (Hz hoặc số dao động trong một giây)

2.2. Công thức tính toán dựa trên tần số

λ = v/f

Trong đó:

• λ : bước sóng (m)
• v: tốc độ truyền sóng trong môi trường đó (m/s)
• f: tần số của sóng (Hz hoặc số đỉnh sóng truyền qua một điểm trong một đơn vị thời gian)

Có nhiều công thức tính bước sóng

2.3. Công thức tính toán trong quang trắc

λ = λ0/n

Trong đó:

• λ : bước sóng trong môi trường không phải chân không (m)
• λ0 : bước sóng trong chân không (m)
• n: chiết suất của môi trường

2.4. Công thức sóng hạt

Công thức này có vai trò mở ra một góc nhìn mới về tính chất sóng của hạt. Theo lý thuyết này, bất kỳ hạt nào có động lượng p đều có thể được coi là một chùm sóng. Công thức như sau:

λ = h/p

Trong đó:

• λ : bước sóng của sóng De Broglie (m)
• h: hằng số Planck (jun giây)
• p: động lượng của hạt

Đây là công thức phát biểu rằng bước sóng của sóng de Broglie sẽ tỷ lệ nghịch với động lượng của hạt. Tức là các hạt có động lượng lớn sẽ có bước sóng ngắn hơn nên năng lượng của chúng cũng cao hơn.

3. Các loại bước sóng ánh sáng khả kiến

Để mắt người có thể nhìn và phản ứng, có một số dải tần số của bước sóng ánh sáng. Ánh sáng có bước sóng trong khoảng 380nm – 700nm là vùng mà mắt người có thể nhìn thấy được. Cụ thể:

• Ánh sáng tím, dải bước sóng: 380nm – 440nm
• Ánh sáng chàm, dải bước sóng: 430nm – 460nm
• Ánh sáng xanh, dải bước sóng: 450nm – 510nm
• Ánh sáng xanh, dải bước sóng: 500nm – 575nm
• Ánh sáng vàng, dải bước sóng: 570nm – 600nm
• Ánh sáng màu cam, dải bước sóng: 590nm – 650nm
• Ánh sáng đỏ, dải bước sóng: 640nm – 760nm

Vùng bước sóng ánh sáng cơ bản

Bước sóng ngắn, có giá trị nhỏ hơn 380nm, được gọi là tia X, tia cực tím và tia Gamma. Đây là khu vực mà mắt người không thể nhìn thấy được. Chúng thậm chí còn có hại cho mắt nếu nhìn trực tiếp. Những bước sóng này thường được sử dụng trong y học, ví dụ như tia X.

Còn với bước sóng dài, có giá trị lớn hơn 760nm, chúng được gọi là vi sóng, tia hồng ngoại, sóng vô tuyến… Những bước sóng này mắt người sẽ không thể phản ứng được.

4. Bước sóng có vai trò gì?

Khi biết bước sóng là gì, nhiều người thường thắc mắc về vai trò của nó trong cuộc sống. Bước sóng đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như:

Trong thông tin vô tuyến: Sóng vi ba được sử dụng cho truyền hình, mạng di động và radar giúp truyền tải dữ liệu tốc độ cao.

Trong y học: X-quang sử dụng tia X có bước sóng ngắn, năng lượng cao để chẩn đoán bệnh; Sóng vô tuyến tần số cao được sử dụng để quét MRI nhằm tạo ra hình ảnh chi tiết về cơ thể con người.

Bước sóng được sử dụng trong y học

Trong khoa học vật liệu: xác định thành phần hóa học của vật liệu thông qua bước sóng ánh sáng được hấp thụ hoặc phát ra từ nguyên tử. Để quan sát cấu trúc của vật chất nguyên tử, kính hiển vi sẽ sử dụng chùm tia điện tử có bước sóng rất ngắn.

Trong công nghệ viễn thông: ứng dụng trong hệ thống an ninh, điều khiển từ xa, truyền dữ liệu tốc độ cao bằng sóng hồng ngoại, bước sóng dài. Các bước sóng trong phạm vi mà mắt người có thể nhìn thấy hỗ trợ truyền thông quang học, công nghệ hiển thị và mạng cáp quang.

Trong khí tượng học: sóng vô tuyến được dùng để đo tốc độ, hướng di chuyển của mây và dự báo thời tiết chính xác hơn.

Đó là khái niệm bước sóng là gì và những thông tin cơ bản khác về bước sóng. Hi vọng nó sẽ giúp các bạn có thêm nhiều kiến ​​thức bổ ích.