Sóng điện từ và một số ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
ĐỀ TÀI:
Giáo viên hướng dẫn: Lê Văn Hoàng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lê Thủy An
Phùng Thu Hằng
Nguyễn Thị Trung Kiên
Lớp Lý 3A
Niên khóa: 2008 - 2009
2
MỞ ĐẦU
LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nhóm chọn đề tài “Sóng điện từ” do các lí do chính sau:
_ Việc nghiên cứu “Sóng điện từ” giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chiếc cầu nối
giữa “điện – từ học” và “quang học”.
_ “Sóng điện từ” là một vấn đề rất quan trọng trong Vật lý học cũng như trong
đời sống.
_ “Sóng điện từ” có nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật, thông tin liên lạc,
y học, quân sự, đời sống hàng ngày…
ĐỐI TƯƠNG NGHIÊN CỨU
Học sinh và sinh viên.
3
MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................................3
Chương 1. LỊCH SỬ SÓNG ĐIỆN TỪ.....................................................................................5
1.1 Sự tiên đoán về sóng điện từ của Maxwell năm 1864.....................................................5
1.1.1 Vài nét tiêu biểu:........................................................................................................5
1.1.2 Sự tiên đoán về sóng điện từ của Maxwell..............................................................6
1.2 Heinrich Hertz xác nhận ý tưởng của Maxwell...............................................................7
1.2.1 Vài nét tiêu biểu.........................................................................................................8

1.2.2 Thí nghiệm của Hertz về sóng điện từ......................................................................9
Chương 2. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ....................................................................11
2.1 Khái niệm sóng điện từ ..................................................................................................11
2.2 Hệ phương trình Maxwell mô tả trường điện từ tự do..................................................11
2.3 Phương trình sóng điện từ..............................................................................................11
Chương 3. PHÂN LOẠI SÓNG ĐIỆN TỪ.............................................................................13
Chương 4. ỨNG DỤNG SÓNG ĐIỆN TỪ.............................................................................15
4.1 Radio waves: ..................................................................................................................15
4.1.1 Định nghĩa...............................................................................................................15
4.1.2 Lịch sử.....................................................................................................................15
4.1.3 Ứng dụng.................................................................................................................15
4.2 Micro waves....................................................................................................................20
4.2.1 Định nghĩa...............................................................................................................20
4.2.2 Tính chất..................................................................................................................20
4.2.3 Ứng dụng: Lò vi ba.................................................................................................21
4.3 T- rays.............................................................................................................................22
4.3.1 Định nghĩa...............................................................................................................22
4.3.2 Lịch sử.....................................................................................................................22
4.3.3 Ứng dụng.................................................................................................................23
4.4 Infrared (Tia hồng ngoại)...............................................................................................27
4.4.1 Định nghĩa...............................................................................................................27
4.4.2 Lịch sử.....................................................................................................................27
4.4.3 Tính chất..................................................................................................................28
4.4.4 Ứng dụng.................................................................................................................29
4.5 Visible light.....................................................................................................................35
4.5.1 Định nghĩa...............................................................................................................35
4.5.2 Ứng dụng.................................................................................................................35
4.6 Ultra Violet ( Tia tử ngoại).............................................................................................39
4.6.1 Định nghĩa...............................................................................................................40
4.6.2 Lịch sử.....................................................................................................................40

4.6.3 Tính chất..................................................................................................................41
4.6.4 Ứng dụng.................................................................................................................41
4.6.5 Tác hại.....................................................................................................................43
4.7 X rays..............................................................................................................................44
4.7.1 Định nghĩa...............................................................................................................45
4.7.2 Tính chất.................................................................................................................45
4
4.7.3 Ứng dụng.................................................................................................................45
4.7.4 Tác hại.....................................................................................................................48
4.8 Gamma rays....................................................................................................................50
4.8.1 Định nghĩa...............................................................................................................50
4.8.2 Ứng dụng ................................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................57
5
CHƯƠNG 1. LỊCH SỬ SÓNG ĐIỆN TỪ
1.1 Sự tiên đoán về sóng điện từ của Maxwell năm 1864
Hình 1.1. James Clerk Maxwell
1.1.1 Vài nét tiêu biểu:
James Clerk Maxwell, sinh ngày 13 tháng 6 năm 1831, tại Edinburgh,
Scotland), mất ngày 5 tháng 11 năm 1879. Ông là một nhà vật lý học người Scotland.
Ông đã đưa ra hệ phương trình miêu tả những định luật cơ bản về điện trường và từ
trường được biết đến với tên gọi hệ phương trình Maxwell. Đây là hệ phương trình
chứng minh rằng điện trường và từ trường là thành phần một trường thống nhất: điện
từ trường. Ông cũng đã chứng minh rằng trường điện từ có thể truyền đi trong không
gian dưới dạng sóng với tốc độ không đổi là 300000 Km/s và đưa ra giả thuyết ánh
sáng là sóng điện từ.
Có thể nói Maxwell là nhà vật lý học thế kỷ 19 có ảnh hưởng nhất tới nền vật
lý của thế kỉ 20, người đã đóng góp vào công cuộc xây dựng mô hình toán học mới
của nền khoa học hiện đại. Vào năm 1931, nhân kỉ niệm 100 năm ngày sinh của
Maxwell, Albert Einstein đã ví công trình của Maxwell là “ sâu sắc nhất và hiệu quả

nhất mà vật lý học có được từ thời của Issac Newton”.
6
1.1.2 Sự tiên đoán về sóng điện từ của Maxwell
Hệ phương trình Maxwell bao gồm bốn phương trình, đề ra bởi James Clerk
Maxwell, dùng để mô tả trường điện từ cũng như tương tác của chúng đối với vật
chất. Bốn phương trình Maxwell mô tả lần lượt:
• Điện tích tạo ra điện trường như thế nào? ( Định luật Gass)
• Sự không tồn tại vật chất của từ tích.
• Dòng điện tạo ra từ trường như thế nào? ( Định luật Ampere)
• Từ trường tạo ra điện trường như thế nào? ( Định luật cảm ứng Faraday)
Các công thức của Maxwell vào năm 1865 bao gồm 20 phương trình với 20 ẩn
số, nhiều phương trình được coi là nguồn gốc của phương trình Maxwell ngày nay.
Các phương trình của Maxwell đã tổng quát hóa các định luật thực nghiệm được
những người đi trước phát hiện ra:
• Chỉnh sửa định luật Ampere: 3 phương trình cho 3 chiều (x, y, z).
• Định luật Gauss cho điện tích: 1 phương trình.
• Mối quan hệ giữa dòng điện tổng và dòng điện dịch: 3 phương trình cho 3 chiều
(x, y, z).
• Mối quan hệ giữa từ trường và thế năng vectơ: 3 phương trình cho 3 chiều (x, y,
z), chỉ ra sự không tồn tại của từ tích.
• Mối quan hệ giữa điện trường và thế năng vô hướng cũng như thế năng vectơ: 3
phương trình cho 3 chiều (x, y, z), định luật Faraday.
• Mối quan hệ giữa điện trường và trường dịch chuyển: 3 phương trình cho 3
chiều (x, y, z).
• Định luật Ohm về mật độ dòng điện và điện trường: 3 phương trình cho 3 chiều
(x, y, z).
• Phương trình cho tính liên tục: 1 phương trình.
7
Các phương trình nguyên bản của Maxwell được viết lại bởi Oliver Heaviside
và Willard Gibbs vào năm 1884 dưới dạng các phương trình vectơ. Sự thay đổi này

diễn tả được tính đối xứng của các trường trong cách biểu diễn toán học. Những công
thức có tính đối xứng này là nguồn gốc hai bước nhảy lớn trong vật lý hiện đại đó là
Thuyết tương đối hẹp và Vật lý lượng tử.
Maxwell đã mở rộng các công trình của Michael Faraday và nhận thấy rằng
chính mối liên hệ khăng khít giữa điện và từ đã làm cho loại sóng điện từ trường nên
có thể tồn tại.
Thật vậy, hệ phương trình Maxwell cho phép đoán trước được sự tồn tại của
sóng điện từ , có nghĩa là khi có sự thay đổi của một trong các yếu tố như cường độ
dòng điện, mật độ điện tích…sẽ sinh ra sóng điện từ truyền đi được trong không
gian.
1.2 Heinrich Hertz xác nhận ý tưởng của Maxwell
Năm 1888, Heinrich Hertz đã làm thí nghiệm phát sóng điện từ xác nhận ý
tưởng của Maxwell.
Hình 1.2. Heinrich Hertz
8
1.2.1 Vài nét tiêu biểu
Heinrich Rudolph Hertz, nhà vật lý học người Đức, người có công tìm ra sóng
điện từ và hiệu ứng quang điện, sinh tại Hamburg ngày 22-2-1857. Đầu tiên, ông học
tại trường Đại học Tổng hợp Berlin, là học trò xuất sắc của nhà bác học Helmholtz.
Hertz nghiên cứu về tĩnh điện học và điện từ, góp phần to lớn vào việc chế tạo ra máy
vô tuyến điện.
Năm 1887, ông công bố về những bài báo về những dao động điện rất nhanh.
Hertz chế tạo một máy phát dao động điện cao tần, gọi là "bộ rung Hertz" và một "bộ
cộng hưởng" để phát hiện những dao động điện đó. Với thiết bị như trên, ông xác lập
được quá trình cảm ứng và tương tác của các mạch điện.
Năm 1888, ông đã thu được sóng điện từ đầu tiên như thuyết Maxwell tiên
đoán và đã chứng minh rằng sóng điện từ đồng nhất với sóng ánh sáng, rằng sự di
chuyển của ánh sáng và điện cùng nhanh như nhau và các tia Cathode có thể xuyên
qua những tấm ván hay những tấm nhôm mỏng.
Năm 1889, Hertz trở thành giáo sư tại trường Đại học Bonn. Năm 1891, ông

đã tổng kết những công trình của mình, khẳng định những lý thuyết của Maxwell.
Ông cũng đã khám phá ra nhiều tính chất của ánh sáng tử ngoại, nghiên cứu điện
động lực các môi trường chuyển động, chế tạo ra các dao động tử hở. Kết quả của
các công trình nghiên cứu của Hertz đều được ghi chép và tập hợp lại trong 3 tập kỷ
yếu sau: Tạp tuyển, Nghiên cứu về sự lan truyền của các lực điện và Nguyên lý cơ
học.
Ông mất ở Bonn ngày 1-1-1894, mới có 37 tuổi. Để ghi nhớ công lao của
Hertz, người ta đã dùng tên ông để đặt cho đơn vị tần số.
9
1.2.2 Thí nghiệm của Hertz về sóng điện từ
Hình 1.3. Thí nghiệm hertz về sóng điện từ
Nối một nguồn xoay chiều cao tần vào hai đầu của hai ống dây tự cảm L và
L’, hai đầu còn lại của L và L’ nối với hai thanh kim loại có hai quả cầu kim loại A,B
khá gần nhau. Khi điều chỉnh hiệu điện thế và khoảng cách giữa A , B sao cho có
hiện tượng phóng điện giữa A, B thì tại mọi điểm trong không gian lân cận A và B
đều có một cặp vectơ cường độ điện trường và cường độ từ trường biến thiên theo
thời gian.
Sự tạo thành sóng điện từ:
Hình 1.4. Sóng điện từ tự do
Kết quả thí nghiệm của Hertz được giải thích bằng hai luận điểm của
Maxwell. Khi có sự phóng điện, điện trường giữa A và B giảm, biến đổi theo thời
gian, theo luận điểm thứ hai của Maxwell, điện trường biến đổi ở 0 sẽ sinh ra một từ
trường nghĩa là tại các điểm M, M1,M2,… xuất hiện các vectơ cường độ từ trường ,
…cũng biến đổi theo thời gian.
10
Theo luận điểm thứ nhất của Maxwell, từ trường biến đổi theo thời gian lại
sinh ra điện trường xoáy, do đó tại các điểm M, M1,M2 …lại xuất hiện các vectơ
cường độ điện trường.
Như vậy, trong quá trình phóng điện giữa A và B cặp vectơ và luôn chuyển
hoá cho nhau và được truyền đi từ điểm này tới điểm khác trong không gian, quá

trình truyền đó tạo thành sóng điện từ.
Sóng điện từ là trường điện từ biến đổi truyền đi trong không gian.
11
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG ĐIỆN TỪ
2.1 Khái niệm sóng điện từ
Trường điện từ tồn tại khi không có điện tích được gọi là sóng điện từ.
2.2 Hệ phương trình Maxwell mô tả trường điện từ tự do
Để thấy được thực chất của trường điện từ, ta phải khảo sát đầy đủ hai tương
quan:
• Từ trường biến thiên tạo ra điện trường xoáy (hiện tượng cảm ứng điện từ).
• Điện trường biến thiên tạo ra từ trường xoáy (hiện tượng dòng điện dịch).
Điện trường lan truyền trong không gian theo thời gian tạo thành sóng điện từ.
Hệ phương trình Maxwell:
(2.1)
Qua hệ phương trình Maxwell, ta thấy sự có mặt của trường điện từ bao giờ
cũng phải gắn với điện tích, dòng điện. Mặt khác, qua hệ phương trình Maxwell, dù ρ
= 0, = 0 thì vẫn có thể có ≠0, ≠ 0. Khi đó, hệ phương trình Maxwell mô tả điện từ ở
nơi không có mặt điện tích, đó là trường điện từ tự do, tồn tại dạng sóng, nên gọi là
sóng điện tự do. Hệ phương trình Maxwell lúc đó trở thành:
(2.2)
2.3 Phương trình sóng điện từ
Xem môi trường là đồng nhất, ta có:
rot=-
⇒ rot rot= - rot
⇔ grad div - ∆= -µ
o
ε
o

Vì div= 0 nên ta lập được phương trình cho vectơ cường độ điện trường:

∆- µ
o
ε
o

= 0 (2.3)
12
Tương tự, ta có:
rot= µ
o
ε
o

⇒ rot rot= µ
o
ε
o


rot
⇔ grad div- ∆= -µ
o
ε
o

Vì div= 0 nên ta lập được phương trình vectơ cảm ứng từ:
∆-

µ
o

ε
o
= 0 (2.4)
(1) và (2) có dạng giống nhau, được gọi là phương trình sóng không có vế phải, hay
là phương trình d’Alembert. Gọi ϕ là trường vô hướng đại diện cho một trong các
thành phần của điện trường hoặc từ trường, thì ϕ thỏa phương trình sóng vô hướng:
∆ϕ - µ
o
ε
o
= 0 (2.5)
13
CHƯƠNG 3. PHÂN LOẠI SÓNG ĐIỆN TỪ
Hình 3.1. Phân loại sóng điện từ theo tần số và bước sóng
Tần số Bước sóng Ký hiệu Thông tin
0 300 000 km
V.L.F.
Hạ âm
10Hz 30 000km
Âm nhạc - Âm nghe được
30kHz 10km
300 kHz 1km L.F. Siêu âm - Radio - Sóng dài
3000 kHz 100 m M.F. Radio - Sóng trung
30 MHz 10 m H.F. Radio - Sóng ngắn
300 MHz 1 m V.H.F Radio - Sóng cực ngắn - TV Radar
3000MHz 1 dm U.H.F. Lò vi ba
30 GHz 1 cm
300 GHz 1 mm
3000 GHz 0,1 mm Ánh sáng Tia hồng ngoại
14

Tần số Bước sóng Ký hiệu Thông tin
30 THz 0,01mm
300 THz 1µm
0,8 µm÷0,4
Ánh sáng thấy được
3000 THz 0,1µm
Mềm Tia cực tím
3.10
16
Hz 0,01µm
3.10
17
Hz 0,001µm
3.10
18
Hz 1 A
0
Tia cứng
Tia X quang
3.10
19
Hz 0,1 A
0
3.10
20
Hz 0,01 A
0
3.10
21
Hz 0,01 A

0
Tia gamma
3.10
22
Hz 10
-1
A
0
3.10
23
Hz 10
-5
A
0
3.10
24
Hz 10
-6
A
0
Tia vũ trụ
Bảng 3.1. Phân loại sóng điện từ theo bước sóng và tần số.
15
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG SÓNG ĐIỆN TỪ
4.1 Radio waves:
4.1.1 Định nghĩa
Sóng radio có tần số trong khoảng từ 30 KHz (dải tần LF) đến 300MHz (dải
tần VHF), bước sóng từ 1m đến 10
3
m. Sóng radio bao gồm: sóng dài (LF), sóng

trung (MF), sóng ngắn (HF), sóng cực ngắn (VHF).
4.1.2 Lịch sử
Năm 1878, David E. Hughes là người đầu tiên truyền và nhận sóng radio khi
ông nhận thấy cân cảm ứng tạo ra âm thanh trong đầu thu của diện thoại tự chế của
ông. Ông trình bày khám phá của mình trước Hội Khoa học Hoàng gia năm 1880
nhưng chỉ được xem là sự cảm ứng đơn thuần. Chính Heinrich Rudolf Hertz, giữa
năm 1886 và 1888, là người đưa ra thuyết Maxwell thông qua thực nghiệm, chứng
minh rằng bức xạ radio có tất cả tính chất của sóng và khám phá rằng công thức điện
từ có thể định nghĩa lại là công thức chênh lệch bán phần gọi là công thức sóng.
William Henry Ward đưa ra bằng sáng chế Mỹ 126356 vào ngày 30 tháng 8
năm 1872. Mahlon Loomis đưa ra bằng sáng chế Mỹ 129971 vào ngày 30 tháng 7
năm 1872. Landell de Moura, một nhà truyền giáo và khoa học Brasil, tiến hành thí
nghiệm sau năm 1893 (nhưng trước 1894). Ông đã không công bố thành tựu mãi cho
đến khi 1900. Tuyên bố cho rằng Nathan Stubblefield phát minh ra radio trước cả
Tesla lẫn Marconi, nhưng các dụng cụ của ông cho thấy chỉ làm việc với sự truyền
cảm ứng hơn là truyền sóng radio.
4.1.3 Ứng dụng
4.1.3.1 Ứng dụng quan trọng nhất của sóng radio là dùng trong truyền thông tin,
tín hiệu
• Sóng dài (30KHz-300KHz): Mặt đất và các vật cản hấp thụ mạnh sóng dài. Sóng
dài phản xạ tốt các tầng điện li, có thể phản xạ nhiều lần nên bị tầng điện li hấp thụ
16
mạnh nên công suất truyền phải lớn. Sóng dài không bị hiện tượng fading (gây bởi
hiện tượng giao thoa), điều kiện truyền ổn định nên thường được dùng liên lạc trong
các thành phố.
• Sóng trung (300KHz-3000KHz): Sóng trung bị hiện tượng fading mạnh, thường
dùng liên lạc trong thành phố lớn.
• Sóng ngắn (3000KHz-30MHz): bị mặt đất và các vật cản hấp thụ mạnh do có
tần số cao. Ưu điểm của sóng ngắn là có thể liên lạc đi rất xa.
• Sóng cực ngắn: Các sóng này không bị phản xạ ở tầng điện li mà đi xuyên qua

nó để vào không gian vũ trụ Thường dùng trong phát truyền hình và phát thanh FM,
liên lạc ra vũ trụ.
4.1.3.2 Wifi
Sóng Wi-Fi là sóng radio cường độ thấp có bước sóng tương tự như bước
sóng radio sử dụng trong các lò vi sóng. Nhưng cường độ sóng Wi-Fi thấp hơn
100.000 so với cường độ sóng trong lò vi sóng.
Sóng radio sản sinh ra từ các thiết bị phát sóng Wi-Fi, ánh sáng trắng, lò vi
sóng hoặc điện thoại di động có thể khiến nhiệt độ bề mặt của vật thể tăng lên nhưng
chúng không thể gây ra bất kỳ tác động xấu nào.
4.1.3.3 Sử dụng sóng radio để tiêu diệt sâu bọ trong hạt sấy khô
Một nhóm nhà khoa học Mỹ đã thử nghiệm cho sóng radio làm cho các phân
tử rung và nóng lên để diệt mối mọt và sâu bọ trong hoa quả và hạt sấy khô. Nhóm
nghiên cứu đã ngâm một số mẻ quả óc chó, hồ trăn và những hạt khác vào một dung
dịch hơi mặn. Sau đó đưa chúng vào chiếc máy sử dụng tần số radio. Thiết bị sẽ tiêu
diệt sâu bọ mà không làm hạt bị nóng quá. Các nhà khoa học hi vọng phương pháp
này sẽ ít gây hại hơn là phương pháp dùng các chất hóa học. Tuy nhiên phương pháp
này chi phí tốn kém hơn.
17
4.1.3.4 Dùng sóng radio để trị hen
Các nhà khoa học Mỹ đã chế tạo được thiết bị sử dụng sóng radio giúp bệnh
nhân bị hen dễ thở hơn. Sóng radio phát ra từ thiết bị này sẽ đi vào phổi, đốt nóng và
làm mềm các khối cơ, từ đó tạo ra các đường dẫn không khí lưu thông.
Thử nghiệm trên 112 bệnh nhân hen từ mức vừa phải tới nặng, một nửa được
điều trị bằng thiết bị này và nửa còn lại sử dụng thuốc. Sau một năm, các nhà khoa
học nhận thấy khả năng thở của bệnh nhân dùng thiết bị sóng radio tốt hơn hẳn, 39 lít
khí thở/phút so với 8,5 lít khí thở/phút của các bệnh nhân dùng thuốc. Ngoài ra, nhóm
được điều trị bằng máy có 40 ngày không bị các triệu chứng hen, so với 17 ngày ở
nhóm điều trị bằng thuốc. Đây là phương pháp điều trị đầu tiên không dùng thuốc
cho các bệnh nhân hen.
4.1.3.5 Điều trị amiđan bằng sóng radio

Gần đây, Bệnh viện Tai Mũi Họng Sài Gòn đã sử dụng sóng radio cao tần
điều trị cắt amiđan bằng máy Coblator. Với sóng radio cao tần và đầu dò đa chức
năng, thiết bị này giúp thực hiện nhanh thủ thuật và hạn chế tối đa thương tổn cũng
như nguy cơ biến chứng cho người bệnh. Trong thiết bị trên, đầu dò sẽ vừa giúp cắt
amiđan bằng nhiệt vừa tưới nước và hút dịch cùng với mảnh vụn, đồng thời đốt các
điểm chảy máu. Sóng radio cao tần phát ra nhiệt độ tại chỗ thấp nên không gây bỏng
cho các tổ chức xung quanh. Sóng radio cao tần giúp cầm máu trong phẫu thuật rất
tốt vì dòng điện radio cao tần làm tắc các mạch máu. Vì vậy, phương pháp mới cũng
ít gây đau và chảy máu, tránh phù nề, vết thương sau mổ amiđan lành nhanh, bệnh
nhân có thể về nhà trong ngày và sinh hoạt bình thường, có thể nói chuyện, ăn uống
được ngay.
4.1.3.6 Phá ung thư gan bằng sóng radio
Do nhiều nguyên nhân, phần lớn bệnh nhân ung thư gan không thể phẫu thuật.
Khi đó, việc dùng tần số radio tạo nhiệt để phá hủy u là cách điều trị tối ưu. Phá u
gan bằng sóng radio (gọi tắt là RFA) là một trong những phương pháp điều trị ung
thư gan đầy triển vọng và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Dưới
18
hướng dẫn của siêu âm hoặc CT-scan, MRI (chụp cộng hưởng từ), các bác sĩ đưa một
kim (đóng vai trò điện cực) vào khối u, xuyên vào u khoảng 5 mm). Dòng sóng radio
được truyền vào đầu kim và sinh nhiệt để phá hủy u. Thời gian thực hiện khoảng 20-
30 phút.
4.1.3.7 Sóng radio điều trị rối loạn nhịp tim
Phương pháp truyền dẫn sóng radio từ hệ thống máy điện sinh lý vào tận cơ
tim, không chỉ giúp điều trị rối loạn nhịp tim thành công (khoảng 98%) mà còn giúp
bệnh nhân không phải dùng thuốc, không phải lo lắng về bệnh tật…
Phương pháp này được thực hiện nhờ các thiết bị vô cùng tinh vi (hệ thống
máy chụp DSA 1 bình diện, hệ thống thiết bị điện thăm dò sinh lý tim, máy tạo năng
lượng radio, catheter (dây thông) điện cực chẩn đoán 5Fr, 6fr và catheter điện cực Rf
tip 4mm, 7Fr). Khi thực hiện, bác sĩ sẽ đưa một số điện cực qua đường mạch máu
(tĩnh mạch hoặc động mạch đùi) vào vị trí tổn thương trong buồng tim. Từ đó, dựa

trên các tín hiệu hoạt động điện thu được để lập bản đồ hoạt động điện của các buồng
tim. Sau đó, bác sĩ sẽ sử dụng một số biện pháp thăm dò đặc biệt xác định vị trí ổ
ngoại vi cũng như cơ chế gây rối loạn nhịp thất. Cuối cùng là sử dụng năng lượng
sóng radio ở nhiệt độ 65
o
C để triệt bỏ các ổ gây rối loạn nhịp tim và các đường dẫn
truyền bất thường trong cơ tim. Thủ thuật được đánh giá thành công khi kiểm tra lại
bằng thăm dò điện sinh lý không còn rối loạn nhịp thất.
4.1.3.8 Chữa viêm gân bằng sóng radio
Việc điều trị khá đơn giản. Bệnh nhân được chụp cộng hưởng từ hoặc siêu âm
xác định vị trí tổn thương rồi gây tê tại chỗ. Bác sĩ rạch một đường khoảng 2-3 cm
trên đường gân bị tổn thương rồi đưa các dụng cụ vào. Một luồng radio cao tần sẽ cắt
các sợi dính vi thể trong gân, thủ phạm gây đau và viêm gân. Sóng radio cũng làm
tăng sinh hệ thống mạch máu đến gân, giúp gân dần bình phục.
Ưu điểm của phương pháp này là người bệnh không bị đau, ít biến chứng, có
thể xuất viện ngay trong ngày.
19
4.1.3.9 Điều trị chứng viễn thị bằng sóng radio
Một kỹ thuật mới mang tên CK (conductive keratoplasty) vừa được Cơ quan
Quản lý Thuốc và Thực phẩm Mỹ chấp thuận. Trong phương pháp này, người ta sử
dụng năng lượng dạng sóng radio để làm teo một số vùng nhỏ của giác mạc. Vì
không phải rạch hoặc cắt bỏ mô, CK ít gây tổn thương hơn so với các kỹ thuật laser
hiện hành.
Theo bác sĩ Peter Hersh, chuyên gia mắt tại Đại học Hackensack University
(Mỹ), kỹ thuật CK có thể sẽ được những người có tuổi ưa chuộng vì tính thuận
tiện, đơn giản và ít gây tổn thương. Phương pháp này sẽ rất hữu ích cho những người
già không thể áp dụng LASIK, như bị chứng khô mắt hoặc có lớp biểu mô bị kích
thích. CK cũng có thể an toàn hơn với bệnh nhân bị bệnh tăng nhãn áp (glaucoma), vì
nó không đòi hỏi việc tăng tạm thời áp lực trong mắt, xuất hiện khi thực hiện kỹ
thuật LASIK.

4.1.3.10Điều trị đau lưng bằng sóng radio
Sau khi chẩn đoán đúng vùng đĩa đệm gây đau, đầu tiên các bác sĩ sẽ dùng
kim đưa vào trong đĩa đệm. Tiếp theo, một luồng sóng radio cao tần có nhiệt độ 65
o
C
sẽ được truyền vào đĩa đệm với mục đích hủy đầu thần kinh nhận cảm xúc, giúp bệnh
nhân không còn cảm thấy đau.
Sóng radio cao tần còn có thể khống chế tốt các bệnh lý mạn tính của vùng
thắt lưng, cổ, đau thần kinh tọa, thần kinh ngoại biên... Tuy nhiên, phương pháp chữa
này chỉ áp dụng trong những trường hợp thoát vị mới, chèn ép ít, không có các bệnh
lý cột sống kèm theo.
4.1.3.11 Radar
• Radar phát hiện vật ở một khoảng cách bằng sự phản hồi các sóng radio.
Khoảng thời gian của sự phản hồi để xác định khoảng cách. Phương hướng của tia
xác định hướng của sự phản hồi. Sự phân cực và tần số của sóng phản hồi có thể cho
biết bề mặt của vật.
20
• Radar định vị quét một vùng không gian rộng từ 2 đến 4 lần trong 1 phút. Dùng
sóng ngắn phản hồi từ đất hay đá. Radar sử dụng phổ biến trên tàu thương mại hay
máy bay thương mại đường dài.
• Radar dùng cho mục đích thông thường dùng tần số radar định vị, nhưng không
phải các tia điều biến và phân cực để các máy thu để xác định bề mặt của vật phản
hồi. Radar thông thường tốt nhất có thể định dạng mưa trong cơn bão, cũng như mặt
đất hay các phương tiện di chuyển. Một số có thể để lên cùng dữ liệu âm thanh và dữ
liệu bản đồ từ định vị GPS.
• Radar tìm kiếm quét một vùng rộng lớn với xung tia radio ngắn. Chúng thường
quét một vùng không gian từ 2 đến 4 lần 1 phút. Thỉnh thoảng radar dùng hiệu ứng
Doppler để tách phương tiện vận chuyển với môi trường.
• Radar dò tìm mục tiêu sử dụng cùng nguyên lý như radar tìm kiếm nhưng quét
vùng không gian nhỏ hơn nhiều, thường là vài lần 1 giây hay hơn nữa.

• Radar thời tiết tương tự radar dò tìm, nhưng sử dụng tia radio với sự phân cực
tròn và có bước sóng phản hồi từ các giọt nước. Vài radar sử dụng Doppler để đo tốc
độ gió.
4.2 Micro waves
4.2.1 Định nghĩa
Sóng viba là có tần số từ 300MHz đến 3000MHz , có bước sóng từ 10
-1
m đến
1m (UHF)
4.2.2 Tính chất
Microwaves thực chất là một dạng năng lượng điện từ. Nó giống như sóng
ánh sáng hay sóng radio và nó cũng chiếm một phần phổ điện từ. Microwaves thường
được sử dụng để tiếp âm các tín hiệu điện thoại có khoảng cách truyền xa, các
chương trình truyền hình hay các thông tin máy tính được truyền từ trái đất tới một
trạm vệ tinh trong vũ trụ. Ngoài ra, chúng ta cũng có thể dùng microwaves để nhận
biết được tốc độ của xe ôtô và các phương tiện giao thông. Và gần gũi hơn,
21
microwaves còn có thể được sử dụng như là một nguồn năng lượng trong các thiết bị
nấu ăn hàng ngày. Microwaves thực sự đã thâm nhập vào đời sống con người.
Theo nguyên lý hoạt động của sóng viba, tất cả năng lượng sóng thay đổi từ cực
dương sang cực âm trong mỗi chu kỳ sóng. Tốc độ của sự thay đổi khá lớn, hàng
triệu lần/giây. Các phân tử thức ăn, đặc biệt là các phân tử nước, có một cực dương
và một cực âm giống như một thanh nam châm có một cực bắc và một cực nam. Khi
các sóng viba bắn phá thức ăn, chúng tại ra các phân tử có cực quay cùng tần số với
tần số của sóng viba, hàng triệu lần/ giây. Chính sự rung động các phần tử này đã tạo
nên ma sát làm nóng thức ăn. Do sóng viba không tương tác với các phân tử thuỷ
tinh, nhựa hay giấy nên chỉ có thức ăn được đốt nóng.
4.2.3 Ứng dụng: Lò vi ba
Hình 4.1. Lò vi ba
Lò vi sóng thường có các bộ phận sau: Magnetron (nguồn phát sóng), mạch

điện tử điều khiển, ống dẫn sóng, ngăn nấu.
Sóng vi ba được sinh ra từ nguồn magnetron, được dẫn theo ống dẫn sóng, vào
ngăn nấu rồi phản xạ qua lại giữa các bức tường của ngăn nấu, và bị hấp thụ bởi thức
ăn. Sóng vi ba trong lò vi sóng là các dao động của trường điện từ với tần số thường
ở 2450 MHz (bước sóng cỡ 1,224 dm). Các phân tử thức ăn (nước, chất béo, đường
và các chất hữu cơ khác) thường ở dạng lưỡng cực điện Những lưỡng cực điện này
có xu hướng quay sao cho nằm song song với chiều điện trường ngoài. Khi điện
trường dao động, các phân tử bị quay nhanh qua lại. Dao động quay được chuyển hóa
thành chuyển động nhiệt hỗn loạn qua va chạm phân tử, làm nóng thức ăn.
22
Ngăn nấu là một lồng Faraday gồm kim loại hay lưới kim loại bao quanh, đảm
bảo cho sóng không lọt ra ngoài. Lưới kim loại thường được quan sát ở cửa lò vi
sóng. Các lỗ trên lưới này có kích thước nhỏ hơn nhiều bước sóng (12 cm), nên sóng
vi ba không lọt ra, nhưng ánh sáng (ở bước sóng ngắn hơn nhiều) vẫn lọt qua được,
giúp quan sát thức ăn bên trong.
Đối với kim loại hay các chất dẫn điện, điện tử hay các hạt mang điện nằm
trong các vật này đặc biệt linh động, và dễ dàng dao động nhanh theo biến đổi điện từ
trường. Chúng có thể tạo ra ảnh điện của nguồn phát sóng, tạo nên điện trường mạnh
giữa vật dẫn điện và nguồn điện, có thể gây ra tia lửa điện phóng giữa ảnh điện và
nguồn, kèm theo nguy cơ cháy nổ.
4.3 T- rays
Tia T là một trong 10 dự báo công nghệ năm 2009 do Tạp chí Popular
Mechanics đưa ra thuộc nhiều lĩnh vực, từ picotech tới lưu trữ năng lượng khí nén.
4.3.1 Định nghĩa
Người ta nói nhiều đến tia X giúp phát hiện xương gãy, hay sóng cực ngắn
làm nóng cơ thể, mà ít biết tia T - một thành phần cũng thuộc phổ điện từ - có thể
nhìn xuyên qua quần áo, xác định thuốc nổ và ma tuý, nhận diện khối u, thậm chí là
khám phá vũ trụ. T-rays (tia T) là một loại tia bức xạ có tần số terahertz được biết
đến như là bức xạ viễn- hồng ngoại, bức xạ terahertz, sóng terahertz, ánh sáng
terahertz, T-light, T-lux và THz nằm trong vùng phạm vi điện từ 300 gigahertz

(3x10¹¹ Hz) và 3 terahertz (3x10¹² Hz), nằm trong dải sóng 1 millimeter và 100
micrometer. Bức xạ terahertz là loại bức xạ phổ biến nhất trong vũ trụ.
4.3.2 Lịch sử
Nếu bạn chưa từng nghe nói về tia T, thì đó là bởi các nhà khoa học đã gặp
khó khăn trong việc khai thác chúng và đây được nhìn nhận là một lĩnh vực khó khăn
của Vật Lý. Mặc dù bài báo khoa học đầu tiên về vấn đề này được ấn bản từ năm
1890, nhưng đến tận bây giờ, người ta vẫn phải đối mặt với những thách thức trong
việc nghiên cứu và phát triển những công nghệ giúp tạo ra, phát hiện và điều khiển
23
tia T. Tia T được phát hiện cách đây một thế kỷ, nhưng mới được phát triển thành
một kỹ thuật có thể sử dụng được trong vài năm gần đây. Các nhà khoa học từ Úc,
Mỹ, Âu châu và Á châu đã chia sẻ những tiến bộ mới trong kỹ thuật này tại hội nghị,
được Tổ chức Kỹ thuật và Khoa học Phòng vệ (DSTO) của chính quyền Úc tài trợ,
tại Đại học Adelaide. Một trong những thuyết trình viên chính sẽ là cha đẻ của tia T,
giáo sư Xi-Cheng Zhang thuộc Viện Kỹ thuật Rensselaer ở New York, người đã bỏ
ra hơn 20 năm để phát triển tia này. Tia T ban đầu được giới nghiên cứu thiên văn
học khám phá và sử dụng để quan sát các vì sao và thiên hà và phải đến năm 1995 thì
tia T mới được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Với nhiều nguồn và các máy dò bức xạ
terahertz hiệu quả hơn, các nhà nghiên cứu từ thập kỷ trước đã bắt đầu phát triển
những bộ lọc và các máy tạo tia để điều khiển tia T. "Ở thời điểm này công nghệ nói
trên còn rất non trẻ. Terahertz hiện mới chỉ như tia X vào năm 1905", kỹ sư điện
Daniel Mittleman, từ phòng thí nghiệm tia T ở Đại học Rice nhận xét.
4.3.3 Ứng dụng
4.3.3.1 Công nghệ nhìn xuyên vật thể
Các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia (Mỹ) nghiên cứu
phát triển một công nghệ mới cho phép nhìn xuyên vật thể để có thể phát hiện ra các
chất nguy hiểm trong các bưu kiện hoặc được che giấu bên dưới lớp vải bọc. Trưởng
nhóm nghiên cứu M.Wanke cho biết công nghệ này có thể dùng để phát hiện chất nổ,
súng đạn hoặc là một chất độc hại nào đó bất kể là chúng được ngụy trang như thế
nào. Ngoài ra, nhiều loại vật liệu thông dụng, như quần áo, chất dẻo, bao bì và gỗ trở

nên trong suốt dưới ảnh chụp terahertz. Công nghệ này chủ yếu dựa vào việc phân
tích bức xạ terahertz. Bằng việc phân tích các tần số phát xạ của vật thể, người ta có
thể tìm ra tính chất vật lý và hóa học của đối tượng đang xem xét. Các vật liệu sẽ hấp
thụ bức xạ này ở những tần số khác nhau, tuỳ vào mỗi loại. Dựa trên tần số hấp thụ -
đặc điểm duy nhất giống như "dấu vân tay" - các nhà nghiên cứu có thể xác định
được những loại chất nổ và ma tuý nào đó. Chẳng hạn, một chiếc phong bì chứa chất
bột màu trắng trông bí ẩn và có vẻ nguy hiểm với mắt thường. Nhưng với sự giúp đỡ
của ảnh chụp tia T, nhân viên bưu điện có thể xác định ngay thứ bột này có chứa
24
aspirin hay methamphetamine (một chất gây nghiện) hay không. Các khối thuốc nổ
cũng sẽ dễ dàng được xác định dù đã giấu kỹ trong túi xách.
Ngay đến cả các tác nhân sinh học cũng đều không thoát khỏi tầm kiểm soát
của tia T. Giáo sư Zhang và các cộng sự của Viện Rensselaer đã chứng minh được là
tia T có khả năng xác định sự có mặt của vi khuẩn gây bệnh than, một tác nhân sinh
học từng gây kinh hoàng cho nước Mỹ sau vụ khủng bố 11/9. Những ứng dụng hết
sức thực tiễn này đã khiến Cơ quan phụ trách các Chương trình nghiên cứu tiên tiến
về quốc phòng Mỹ (DARPA) quyết định tài trợ 18 triệu USD để phát triển các ứng
dụng của tia T trong lĩnh vực an ninh và chống khủng bố.
Tia T còn phát hiện các loại vũ khí được che dấu tinh vi, kể cả vũ khí bằng vật
liệu phi kim loại. Hiện tại, TeraView, công ty đầu tiên khai thác thị trường thiết bị tia
T, đã chế tạo được loại máy quét xách tay kí hiệu TPI có khả năng phát hiện tất cả
các loại dụng cụ, mà từ trước đến nay không thể quan sát được bằng các loại máy
quét hiện có. Thiết bị TPI cũng phát hiện được cả những đồ vật phi kim loại vùi dưới
một lớp đất hoặc cát có độ sâu không lớn. Ứng dụng này mở ra hướng mới trong việc
chế tạo máy dò mìn đa năng, xác định được cả các loại mìn có vỏ bằng vật liệu nhựa
vốn không thể dò được bằng máy.
Mặt khác, với tính năng đâm xuyên qua cả các lớp bê tông rất dày, tia T cũng
cho phép “quay phim” thường xuyên hoạt động của các nhóm khủng bố đang cầm
giữ con tin trong các khu nhà biệt lập, điều mà chưa có một công nghệ nào từ trước
đến nay thực hiện được.

Vấn đề là cần phải có một thiết bị để “đọc” hình ảnh sau khi cho tia T xuyên
qua. “Để thu được thông tin về một loại vật liệu sau khi chiếu tia T qua, chúng tôi sử
dụng các thiết bị thu đặc biệt, có cấu tạo tương tự như thiết bị phát bức xạ”- Ông
Patrick Mounaix, Giám đốc phụ trách nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý Phân tử
Quang học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS), giải
thích. Sau khi đối chiếu tính chất của bức xạ ban đầu với bức xạ thu được về sau, các
chuyên gia sẽ xác định được cấu tạo của vật liệu phân tích. Chẳng hạn, sau khi quét
một vật liệu bằng một chùm tia T và vật liệu này hấp thụ một bức xạ có tần số nào
25
đó, trên quang phổ thu được sẽ xuất hiện một “lỗ hổng”. Đối chiếu với dữ liệu lưu trữ
(gọi là dấu hiệu hoá học nhận biết), người ta sẽ suy ra bản chất của loại vật liệu đó.
Nguyên tắc này hoàn toàn khác với việc sử dụng tia X, do hình ảnh chụp bằng X
quang hiện rõ trên phim âm bản. Tuy nhiên, với thiết bị thu đặc biệt, người ta cũng
tái hiện được hình dạng của các vật thể có chứa nước, chẳng hạn như cơ thể con
người.
Tia T có khả năng trở thành một lọai vũ khí mới rất mạnh trong cuộc chiến
chống tội ác và cũng có thể chiếu xuyên qua thời tiết xấu, bụi bặm hoặc khói tốt hơn
tia hồng ngọai hoặc các hệ thống dò tìm khác.
4.3.3.2 Trong y học
Tia T có năng lượng thấp, cho nên có thể được dùng an tòan đối với người,
không giống như tia X. Các nhà khoa học tin rằng do khả năng thâm nhập nông cạn
vào cơ thể con người, tia T sẽ có thể đựơc dùng để scan lớp biểu bì hoặc, nhờ ống
thông, scan ruột và các cơ phận khác để dò tìm những dấu hiệu của ung thư. Giáo sư
Đại học Adelaide Derek Abbott nói:”Một trong những khám phá quan trọng gần đây
là tia T cũng có khả năng dò tìm ung thư. Úc đang tham gia cuộc chạy đua khoa học
to lớn trong việc nghiên cứu vấn đề này”. Vì vậy, tia T đang được sử dụng tại một số
bệnh viện như là một công cụ chẩn đoán mới nhằm tìm kiếm những khối u.
Các nhà khoa học tại Đại học Liverpool, Anh, hy vọng có thể tiêu diệt những tế bào
ung thư da bằng việc chiếu bức xạ terahertz.
Các công ty dược cũng sử dụng những giải pháp công nghệ cao, điều chỉnh

hàm lượng thuốc mà không cần đặt tay vào đó. Kỹ thuật chụp ảnh Terahertz thậm chí
còn đo được độ dày của lớp vỏ áo bọc ngoài một viên thuốc.
4.3.3.3 Một vài ứng dụng khác
Các hãng sản xuất thuốc lá như Phillip Morris đang tìm kiếm những cách thức
mới để sử dụng tia T trong việc kiểm soát chất lượng trong nhà máy.
Với sự giúp đỡ của một hệ thống chụp ảnh tia T, do công ty Picometrix có trụ
sở tại Michigan chế tạo, NASA có thể phát hiện ra những khiếm khuyết nhỏ của lớp