Sóng viba, hay còn gọi là vi sóng, hiện đã và đang thâm nhập vào cuộc sống con người với nhiều ứng dụng hữu ích.

Chắc hẳn, lò vi sóng không còn là một vật dụng xa lạ trong căn bếp của các gia đình. Chúng giúp việc nấu nướng trở nên nhanh chóng, đơn giản hơn. Nhưng ít ai biết rằng, lò vi sóng sử dụng sóng viba để nấu chín thức ăn. Vậy, sóng viba là sóng gì, được ứng dụng như thế nào trong cuộc sống hàng ngày.

1. Sóng viba là gì?

Sóng viba (Microwaves) còn được biết đến với tên gọi vi sóng, là sóng điện từ có bước sóng dài hơn tia hồng ngoại nhưng ngắn hơn sóng radio (sóng vô tuyến). Sóng viba có bước sóng trong khoảng 1mm đến 1m, với tần số 300 GHz - 300 MHz. Ranh giới giữa tia hồng ngoại, viba và sóng radio tần số cực cao (UHF - Ultra-High Frequency) là tuỳ ý và thay đổi trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau.

Bước sóng của dải phổ vi sóng nằm trong khoảng từ 1 mm đến 30 cm. Trong phổ điện từ, vi sóng có mặt giữa sóng hồng ngoại và sóng vô tuyến.

Lò vi sóng là một trong những ứng dụng điển hình của sóng viba. Vào thời nguyên thủy, tổ tiên đã sử dụng củi, than để nấu thức ăn. Với sự tiến hóa của con người, phương pháp nấu ăn cũng thay đổi và mọi người bắt đầu sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng. Khi công nghệ phát triển vượt bậc hơn, con người tận dụng bức xạ vi sóng để nấu ăn một cách nhanh chóng một cách thuận tiện. Nhờ ứng dụng hiện đại này, cũng ngày càng có nhiều người tìm hiểu về khái niệm vi sóng.

2. Thuộc tính của sóng viba

Vi sóng có những đặc điểm như sau:

• Có thể đi xuyên qua thủy tinh và nhựa, nhưng bị phản xạ bởi các bề mặt kim loại, bề mặt dẫn điện và truyền theo đường thẳng.

• Có thể đi qua bầu khí quyển. Do đó, vi sóng được sử dụng một cách phi thường trong việc truyền thông tin qua lại giữa các vệ tinh. Đó là lý do tại sao các đĩa vệ tinh có chất liệu bao gồm các thành phần kim loại vì kim loại phản xạ bức xạ vi sóng.

• Nước có khả năng hấp thụ một tần số cụ thể của vi sóng. Lò vi sóng tận dụng đặc điểm này để nấu chín thức ăn. Vi sóng được hấp thụ bởi hàm lượng nước có trong thực phẩm, từ đó làm nóng thực phẩm. Bằng cách đun nóng, các nguyên tử và phân tử nước trong thực phẩm bắt đầu dao động. Kết quả là nhiệt độ của thức ăn tăng lên và thức ăn được nấu chín.

• Quá trình truyền sóng viba bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng sóng như phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ và giao thoa.

• Thời gian mà vật liệu tiếp xúc với cường độ bức xạ xác định lượng nhiệt.

• Chúng phát ra năng lượng điện từ có bước sóng ngắn, thích hợp cho các hệ thống radar sử dụng trong điều hướng máy bay.

Các thiết bị có thành phần kim loại phản xạ sóng viba - Ảnh: Internet

3. So sánh sóng viba và sóng vô tuyến

4. Sóng viba có hại không?

Về lý thuyết, sóng viba có những tác hại nhất định với sức khỏe con người. Nếu bị ảnh hưởng nhẹ, con người có thể sẽ cảm thấy đau đầu, ngất xỉu, ảnh hưởng nặng dẫn đến tức ngực, nhịp tim không đều, thị lực giảm sút, rụng tóc…

Tuy nhiên, khi ứng dụng sóng viba trong cuộc sống hàng ngày, các nhà nghiên cứu và phát triển đã tính toán để chúng không gây hại đến sức khỏe. Một ví dụ điển hình chính là lò vi sóng.

Chắc hẳn, rất nhiều người luôn thắc mắc tại sao chúng ta lại sử dụng hộp nhựa hoặc thủy tinh trong lò vi sóng chứ không phải hộp kim loại khi hâm nóng hoặc nấu chín thức ăn. Đó là bởi vì kim loại là phản xạ vi sóng. Nói cách khác, thủy tinh và nhựa cho phép lò vi sóng đi qua chúng, như vậy, đồ ăn mới có thể được làm nóng.

Người ta thường cho rằng lò vi sóng không tốt cho sức khỏe vì nó phát ra bức xạ. Vậy, lò vi sóng có thật sự có hại hay không? Trên thực tế có một điểm cần lưu ý, vi sóng sử dụng phổ điện từ ở tần số thấp. Vì vậy, bức xạ vi sóng có năng lượng thấp. Do năng lượng không đủ này, bức xạ vi sóng không có khả năng thay đổi chất thực phẩm về mặt hóa học thông qua quá trình ion hóa.

Nếu có nguy hiểm, sóng viba có thể gây bỏng, đục thủy tinh thể trong quá trình nấu ăn do lượng phóng xạ bị rò rỉ qua các lỗ hở trên lò. Nhưng loại chấn thương này rất hiếm khi xảy ra. Chủ yếu, người dùng cần lựa chọn và sử dụng loại lò vi sóng có chất lượng tốt, đọc kỹ hướng dẫn trước khi dùng để hạn chế tối đa khả năng xảy ra tai nạn.

Sóng viba dùng để nấu chín thức ăn không gây hại đến sức khỏe con người - Ảnh: Internet

5. Ứng dụng khác của sóng viba trong cuộc sống

Do bước sóng vật lý ngắn nên vi sóng phù hợp với nhiều ứng dụng cụ thể khác nhau. Bắt đầu từ giao tiếp khoảng cách ngắn đến đường dài; từ phát hiện mục tiêu ở cự ly gần đến cách xa hàng năm ánh sáng; từ xác định vật thể nhỏ đến lập bản đồ bề mặt của một hành tinh; từ nấu ăn trong gia đình đến sưởi ấm công nghiệp,...

Các ứng dụng của vi sóng phân chia rộng rãi ở nhiều lĩnh vực, mang lại vô số lợi ích thiết thực đến với cuộc sống con người.

Truyền thông

Hầu hết các ứng dụng phổ biến nằm trong phạm vi sóng viba từ 1 đến 40 GHz. Vi sóng thích hợp để truyền tín hiệu không dây (chẳng hạn như giao thức LAN không dây Ex- Bluetooth) có băng thông cao.

Công nghệ vi sóng cũng được sử dụng trong đài phát thanh để phát sóng và truyền dẫn viễn thông, điện thoại liên lạc đường dài dựa trên bước sóng nhỏ của chúng.

Trước khi truyền dẫn cáp quang ra đời, hầu hết các cuộc gọi điện thoại đường dài đều được thực hiện qua các liên kết điểm - điểm thông qua các trang web. Bắt đầu từ đầu những năm 1950, tần số mới được sử dụng để gửi tới 5.400 kênh điện thoại trên mỗi kênh vô tuyến viba, kết hợp thành một ăng-ten hoặc bước nhảy tới địa điểm tiếp theo, cách xa tới 70 km.

Truyền hình cáp, truy cập Internet trên cáp đồng trục cũng như truyền hình quảng bá và một số mạng điện thoại di động sử dụng vi sóng tần số thấp.

Vi sóng cũng được sử dụng trong phát thanh truyền hình và truyền dẫn viễn thông. Thông thường, vi sóng được sử dụng trong tin tức truyền hình để truyền tín hiệu từ một địa điểm ở xa đến đài truyền hình.

Viễn thám

Sóng viba thường được sử dụng trong các hệ thống RADAR nơi sử dụng bức xạ vi sóng để phát hiện phạm vi, khoảng cách và các đặc điểm khác của thiết bị cảm biến cũng như ứng dụng băng thông rộng di động.

Bên cạnh đó, dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến (RADAR) sử dụng bức xạ vi sóng để phát hiện phạm vi, tốc độ và những đặc điểm khác của các đối tượng ở xa. Sự phát triển của RADAR được đẩy nhanh trong Thế chiến II nhờ tiện ích quân sự to lớn. Giờ đây, RADAR được sử dụng rộng rãi bao gồm kiểm soát không lưu, điều hướng tàu và thực thi giới hạn tốc độ, từ giám sát, dự đoán cho tới khảo sát địa chất.

Điện năng

Lò vi sóng truyền bức xạ vi sóng (không ion hóa) (ở tần số gần 2,45 GHz) xuyên qua thực phẩm, gây ra nhiệt điện môi bằng cách hấp thụ năng lượng trong nước, chất béo và đường có trong thực phẩm. Lò vi sóng trở thành thiết bị nhà bếp phổ biến ở các nước phương Tây vào cuối những năm 1970, và vẫn được sử dụng trên khắp thế giới đến ngày hôm nay.

Ngoài ứng dụng quen thuộc đó, gia nhiệt bằng sóng viba còn được sử dụng trong các quy trình công nghiệp để sấy khô và bảo dưỡng sản phẩm.

Nhiều kỹ thuật xử lý chất bán dẫn sử dụng vi sóng để tạo ra plasma cho các mục đích như ăn mòn ion phản ứng và lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma, còn gọi là plasma hỗ trợ.

Vi sóng có thể được sử dụng để truyền năng lượng trên một khoảng cách dài và nghiên cứu sau Thế chiến II đã được thực hiện để kiểm tra các khả năng này. Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ - NASA đã làm việc trong những năm 1970 và đầu những năm 1980 để nghiên cứu khả năng sử dụng các hệ thống vệ tinh năng lượng mặt trời. Vi sóng có tác dụng với việc sử dụng năng lượng mặt trời bởi những tấm pin mặt trời lớn có thể truyền tải điện xuống bề mặt Trái Đất bằng viba. 

Những ứng dụng của sóng viba vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu và phát triển trong xã hội hiện đại. Hy vọng bài viết trên sẽ cung cấp thêm những thông tin cần biết về vi sóng đến với bạn đọc.