Bước sóng là gì? Công thức tính bước sóng

Bước sóng là gì? Có bao nhiêu cách để tính bước sóng? Trong đời sống hiện nay bước sóng đã đem lại những ứng dụng gì? Hãy cùng giải đáp các thắc mắc về bước sóng thông qua bài viết này nhé.

1. Bước sóng là gì?

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

Nó thường được viết tắt bằng chữ Hy Lạp lambda (λ) và được biểu diễn với các đường cong dài, lên xuống theo chiều hướng khác nhau.

2. Các loại bước sóng mắt thường có thể nhìn thấy

Trong bức xạ điện tử, ánh sáng khả kiến chỉ là một phần nhỏ nhưng lại là vùng tần số duy nhất mà con người có thể nhìn thấy được.

Trong vùng quanh phổ, mắt thường sẽ nhìn thấy được ánh sáng khi bước sóng dao động trong khoảng 380nm-700nm (dải ánh sáng từ tím sang đỏ).

• 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

Những bước sóng ngắn và nhỏ hơn 380nm ngoài vùng ánh sáng tím như tia X, tia cực tím, tia Gamma. Là những loại ánh sáng mắt người không nhìn thấy được do nặng lượng cao, sẽ gây hại đến mắt nếu nhìn trực tiếp. Những loại có bước sóng ngắn thường được dùng trong y học như chụp X-quang.

Những bước sóng dài và lớn hơn 760nm nằm ngoài vùng ánh sáng đỏ có năng lượng thấp. Ví dụ như tia hồng ngoại, viba, radio,… mắt thường sẽ không nhìn thấy được. Chúng được ứng dụng trong roommate điều khiển từ xa.

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.

Phổ bức xạ ánh sáng là yếu tố quan trọng nhất để con người có thể nhìn thấy được mọi vật dưới ánh sáng khả kiến. Ví dụ:

• Ở ngoài trời sẽ chịu sự tác động ánh sáng khả kiến phát ra từ mặt trời.
• Ở trong nhà sẽ chịu sự tác động nhân tạo của các bóng đèn vonfram, đèn huỳnh quang,…

3. Công thức tính bước sóng

Từ các công thức về chu kỳ, tần số, quang hình, sóng hạt,... ta có những liên hệ như sau:

Liên hệ với chu kỳ

Chu kỳ T của sóng là thời gian ngắn nhất mà một cấu trúc sóng lặp lại tại một điểm. Thời gian này bằng khoảng cách giữa hai cấu trúc lặp lại, bước sóng (λ), chia cho vận tốc lan truyền của sóng, v:

λ = v T = v/f

Liên hệ với tần số

Tần số f của sóng, hay số đỉnh sóng đi qua một điểm trong một đơn vị thời gian, là nghịch đảo của chu kỳ sóng. Do vậy:

λ = v/f

Trong quang hình

Sóng ánh sáng khi đi vào các môi trường (không phải là chân không) thì bước sóng của chúng bị giảm do vận tốc giảm, mặc dù tần số của sóng không đổi.

Trong nhiều môi trường truyền ánh sáng, vận tốc giảm n lần với n là chiết suất của môi trường. Do vậy:

λ = λ ₀/n

Với:

• λ₀ là bước sóng trong chân không.

Với sóng hạt

Louis-Victor de Broglie đã khám phá 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

• với h là hằng số Planck

Theo công thức này, các sóng có bước sóng càng ngắn có động lượng và do đó năng lượng càng cao.

4. Vai trò quan trọng của bước sóng trong đời sống

Một vài vai trò quan trọng của bước sóng đối với đời sống con người phải kể đến như:

• Bước sóng có nhiều độ dài khác nhau với công suất khác nhau để có thể thay đổi linh hoạt với nhiều ứng dụng. Mỗi công suất khác nhau sẽ mang lại những ứng dụng khác nhau. Ví dụ sử dụng bước sóng có công suất cao 10.6 um hay 355 nm để khắc thủy tinh,...
• Bước sóng ảnh hưởng đến màu sắc mà con người có thể cảm nhận. Ví dụ: máy đo khoảng cách hay máy cân bằng laser có bước sóng đỏ (630 – 750nm) hay màu xanh lục (490 – 570 nm) giúp các kỹ sư có thể định hướng trong không gian tốt hơn.

>>> Xem thêm: Sóng dừng là gì? Điều kiện để xảy ra sóng dừng