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

Bước sóng là gì? Khái niệm này xuất hiện nhiều trong các lĩnh vực trong cuộc sống và đóng một vai trò quan trọng trong từng lĩnh vực đó. Nhưng không phải ai cũng hiểu rõ về bước sóng hay những 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 chỉ về khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm dao động cùng pha trên 1 sóng. Hoặc có thể chỉ khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng, nơi có giá trị của sóng là lớn nhất. Hoặc bước sóng cũng là để diễn tả khoảng cách giữa 2 cấu trúc lặp lại của sóng.

Bước sóng được ký hiệu là: λ (Lambda – theo chữ Hy Lạp). Bước sóng và tần số có giá trị tỷ lệ nghịch với nhau. Khi tín hiệu tần số càng cao thì bước sóng sẽ càng ngắn hơn. Có 4 loại sóng tín hiệu hiện nay, đó là:

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

Bước sóng là gì?

2. Một số công thức cơ bản để tính bước sóng

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

2.1. Công thức tính qua chu kỳ

λ = v.T = v/f

Trong đó:

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

2.2. Công thức tính dựa vào tần số

λ = v/f

Trong đó:

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

Có nhiều công thức tính bước sóng

2.3. Công thức tính trong quang hình

λ = λ0/n

Trong đó:

• λ : bước sóng trong môi trường khác với chân không (m)
• λ0 : bước sóng trong chân không (m)
• n: chỉ số khúc xạ của môi trường

2.4. Công thức tính với sóng hạt

Công thức này đóng vai trò mở ra một góc nhìn mới về tính chất sóng của các hạt. Theo lý thuyết này thì mọi hạt với động lượng p có thể sẽ 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 (joule giây)
• p: động lượng của hạt

Đây là công thức cho biết bước sóng của sóng de Broglie sẽ tỉ lệ nghịch với động lượng của hạt. Tức là các hạt có động lượng cao thì sẽ có bước sóng ngắn hơn, vì vậy nên năng lượng của chúng cũng cao hơn.

3. Các loại bước sóng ánh sáng có thể nhìn thấy

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

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

Những vùng bước sóng ánh sáng cơ bản

Những bước sóng ngắn, giá trị nhỏ hơn 380nm thì được gọi là vùng tia X, tia cực tím, tia Gamma. Đây là vùng mà mắt người không thể hìn thấy được. Thậm chí chúng còn gây hại cho mắt nếu như nhìn trực tiếp. Những bước sóng này thường được ứng dụng nhiều trong y học, ví dụ như để chụp X-Quang.

Còn những bước sóng dài, có giá trị lớn hơn 760nm thì được gọi là sóng viba, tia hồng ngoại, sóng radio… Những bước sóng này thì mắt người sẽ không phản ứng được. 

4. Bước sóng có vai trò như thế nào?

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

Trong truyền thông vô tuyến: sóng viba được dùng cho truyền hình, mạng di động, radar giúp truyền tải dữ liệu tốc độ cao.

Trong y học: chụp X-Quang dùng tia X có bước sóng ngắn, năng lượng cao để chuẩn đoán bệnh; sóng vô tuyến có tần số cao thì dùng để chụp MRI nhằm tạo hình ảnh chi tiết trong cơ thể người.

Bước sóng được ứng dụng trong y tế

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

Trong công nghệ viễn thông: ứng dụng trong hệ thống an ninh, điều khiển từ xa, truyền tải dữ liệu tốc độ cao với sóng hồng ngoại, bước sóng dài. Những bước sóng nằm trong dải mà mắt người thấy được thì 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, dự báo thời tiết chính xác hơn. 

Đó là khái niệm bước sóng là gì cùng những thông tin cơ bản khác về bước sóng. Hy vọng sẽ giúp bạn có thêm nhiều kiến thức hữu ích.