Bn cht ca bc x in t
Bn cht ca bc x in t
nh sng kh kin l mt hin tng phc tp c gii thch kinh in bng mt m
hnh n gin da trn cc tia truyn v mt u sng, khi nim c nu ra ln u tin
vo cui nhng nm 1600 bi nh vt l ngi H Lan Christiaan Huygens. Bc x
in t, mt gia nh rng ln hn ca nhng hin tng kiu sng m nh sng kh kin
thuc v n (cng cn gi l nng lng bc x), l phng tin truyn nng lng ch yu
trong v tr mnh mng. C ch m nh sng kh kin c pht ra hoc b hp th bi cc
cht, v cch thc n tc ng li di nhng iu kin khc nhau khi truyn trong
khng gian v trong kh quyn, hnh thnh nn c s cho s tn ti ca mu sc
trong v tr.
Thut ng bc x in t, do James Clerk Maxwell t ra, xut pht t nhng
tnh cht in v t c trng chung cho tt c cc dng ca loi nng lng ging sng
ny, nh c biu l bi s pht sinh c trng dao ng in v t khi sng truyn
trong khng gian. nh sng kh kin ch i din cho mt phn nh ca ph bc x in
t (nh phn loi trong hnh 1), tri ra t cc tia v tr cao tn v tia
gamma, qua tia X, nh sng cc tm, bc x hng ngoi, v vi ba, cho ti cc
sng v tuyn bc sng di, tn s rt thp.
Mi lin h gia nh sng, in v t khng r rng ngay trc mt nhng nh khoa
hc bui u lm th nghim vi nhng tnh cht c bn ca nh sng v vt cht. nh
sng hng ngoi, c bc sng di hn bc sng nh sng kh kin, l dng v hnh u
tin ca bc x in t c pht hin. Nh khoa hc v thin vn hc ngi Anh William
Herschel nghin cu s lin i gia nhit v nh sng bng mt nhit k v mt lng
knh khi ng nhn thy nhit t ti cao nht trong vng nm ngoi phn ca ph nh
sng kh kin. Herschel cho rng phi c mt loi nh sng khc trong vng ny m
mt ngi khng nhn thy c.
Bc x cc tm, nm pha bn kia ca ph kh kin, c pht hin bi Wilhelm
Ritter, mt trong nhng nh khoa hc u tin nghin cu nng lng lin quan n
nh sng kh kin. Bng cch quan st tc m cc nh sng c mu khc nhau lm kch
thch s sm mu ca mt t giy bc thm m dung dch bc nitrat, Ritter pht
hin thy mt dng v hnh khc ca nh sng, nm ngoi u xanh ca quang ph, c
tc ny cao nht.
in v t c lin h vi nhau ln u tin vo nm 1820, khi nh vt l ngi an
Mch Hans Christian Oersted pht hin thy dng in chy qua mt dy dn c th
to ra s lch hng ca kim nam chm. Cng vo cui nm , nh khoa hc ngi Php
Andrie Ampre, chng minh c hai dy dn mang dng in c th ht hoc y ln
nhau theo kiu ging nh tng tc ca cc cc t. Trong vi thp nin sau , cc
nghin cu khc theo hng ny khng ngng to ra nhng bng chng cho thy in v
t c quan h gn gi vi nhau.
Cui cng, vo nm 1865, nh khoa hc ngi Scotland, James Clerk
Maxwell m rng thuyt ng hc cht kh ca ng v mt ton hc gii thch mi lin
h gia in v t. Maxwell cho rng hai hin tng quan h gn gi thng xut hin
cng nhau di dng in t, v ng pht hin thy dng in bin thin s to ra cc
sng gm hai thc th truyn vo khng gian vi tc nh sng. T nhng quan st
ny, ng kt lun nh sng kh kin l mt dng ca bc x in t.
Sng in t di chuyn hay truyn theo hng vung gc vi hng dao ng ca c
vect in trng (E) v t trng (B), mang nng lng t ngun bc x n ch xa v
hn. Hai trng nng lng dao ng vung gc vi nhau (nh minh ha trn hnh 2)
v dao ng cng pha theo dng sng sin ton hc. Cc vect in trng v t trng
khng ch vung gc vi nhau m cn vung gc vi phng truyn sng. n gin ha
minh ha, ngi ta thng quy c b qua cc vect biu din in trng v t trng
dao ng, mc d chng vn tn ti.
D l tn hiu truyn radio pht i t mt i pht thanh, nhit pht ra t mt
l la, tia X ca nha s dng chp hnh rng, hay nh sng kh kin v cc tm pht
ra t Mt Tri, cc dng khc nhau ny ca bc x in t u c nhng tnh cht sng c
bn v ng nht. Mi loi bc x in t, k c nh sng kh kin, u dao ng theo kiu
tun hon vi nhng ch li v lm, v biu l mt bin , bc sng, v tn s c trng,
cng vi vic nh r hng truyn, nng lng v cng ca bc x.
Biu gin lc theo li c in ca sng in t c biu din trn hnh 2, minh ha
tnh cht sin ca cc thnh phn vect dao ng in v t khi chng truyn trong
khng gian. cho tin, a s cc minh ha biu din bc x in t thng c b qua
thnh phn t, ch biu din vect in trng l mt sng sin trong h ta hai
chiu x v y xc nh. Ngi ta quy c thnh phn y ca sng sin biu din bin ca
in trng, cn thnh phn x biu din thi gian, khong cch truyn, hay mi
quan h pha vi mt sng sin khc.
Mt s o chun ca mi bc x in t l ln ca bc sng (trong chn khng),
thng dng n v nano mt (mt phn ngn ca micromet) i vi phn nh sng kh
kin ca quang ph. Bc sng c nh ngha l khong cch gia hai nh (hay hai
lm) sng lin tip ca dng sng (xem hnh 2). Tn s tng ng ca mt sng pht
ra, l s chu k sin (s dao ng, hay s bc sng) i qua mt im cho trc
trong mt giy, t l vi nghch o ca bc sng. Nh vy, bc sng cng di ng vi
bc x tn s cng thp, v bc sng cng ngn ng vi bc x tn s cng cao. Tn s
thng c biu din bng n v hertz (Hz), hoc chu k/giy (cps).
Hertz c chn lm n v chun ca tn s bc x in t ghi nhn kt qu nghin cu
ca nh vt l ngi c Heinrich Hertz, ngi thnh cng trong vic t to ra v
thc hin thnh cng th nghim vi sng in t vo nm 1887, tm nm sau khi
Maxwell qua i. Hertz to ra, thu nhn c, v cn o c bc sng (gn 1m) ca
bc x, ngy nay c phn vo nhm tn s v tuyn. David Hughes, mt nh khoa hc
sinh qun London, ngi l gio s m nhc trong bui u s nghip ca mnh, c l
mi thc s l nh nghin cu u tin thnh cng trong vic truyn sng v tuyn
(nm 1879), nhng sau khi thuyt phc Hi Hong gia khng thnh, ng quyt nh
khng cng b nghin cu ca mnh, v cng khng ai bit n mi cho ti nhiu nm
sau ny.
Cc dng phong ph ca bc x in t c bc sng v tn s khc nhau, nhng v c
bn ging nhau ch chng truyn i vi vn tc nh nhau, khong chng 186.000
dm mt giy (hoc xp x 300.000 km mt giy), mt vn tc thng c bit n l tc
ca nh sng (v c k hiu l c). Bc x in t (bao gm c nh sng kh kin) truyn
i 149 triu km (93 triu dm) t Mt Tri ti Tri t mt khong 8 pht. Tri
li, mt t chy vi tc 100 km/h (60 dm/h) cn n 177 nm mi i ht qung ng
trn. Ch trong mt giy, nh sng c th i vng quanh Tri t 7 ln.
Bc sng ca nh sng, v tt c dng khc ca bc x in t, lin h vi tn s bng
mt phng trnh tng i n gin:
n = c/
trong c l tc nh sng (m/s), n l tn s nh sng (Hz), l bc sng nh sng
(m). T mi lin h ny, ngi ta c th kt lun bc sng nh sng t l nghch vi
tn s ca n. Mt s gia tng tn s to ra s gim tng ng bc sng nh sng, vi
mt tng tng ng di dng nng lng ca cc photon c trong nh sng. Khi i vo
mt mi trng mi (nh t khng kh i vo thy tinh hoc nc), tc v bc sng nh
sng gim xung, mc d tn s vn khng thay i.
Di nhng iu kin bnh thng, khi truyn trong mt mi trng ng tnh, nh
khng kh hoc chn khng, nh sng truyn theo ng thng cho n khi n tng tc
vi mi trng hoc vt liu khc khin n i hng, qua s khc x (b cong) hoc
phn x. Cng nh sng cng gim do s hp th bi mi trng. Nu sng nh sng
truyn qua mt khe hp hoc l nh, th chng c th b nhiu x hoc phn tn (tn
x) to nn hnh nh nhiu x c trng. Ph hp vi nh lut nghch o bnh phng ni
ting, cng (hay chi) ca bc x in t t l nghch vi bnh phng khong cch m
chng truyn i. Nh vy, sau khi nh sng truyn i hai ln mt khong cch cho
trc, th cng ca n gim i bn ln.
nh sng kh kin biu hin nhng tnh cht sng kinh in, nhng ng thi cng
bc l nhng tnh cht c xu hng ht, th hin r rng qua nhng thc th c nng
lng v xung lng (nhng khng c khi lng), v c gi l photon. Nguyn t l
ngun pht ra mi bc x in t, d l loi nhn thy hay khng nhn thy. Cc dng
bc x nng lng cao, nh sng gamma v tia X, sinh ra do nhng s kin xy ra
lm ph v trng thi cn bng ht nhn ca nguyn t. Bc x c nng lng thp, nh
nh sng cc tm, kh kin v hng ngoi, cng nh sng v tuyn v vi ba, pht ra
t nhng m my electron bao quanh ht nhn hoc do tng tc ca mt nguyn t
vi nguyn t khc. Nhng dng bc x ny xy ra do thc t cc electron chuyn
ng trong nhng qu o xung quanh ht nhn nguyn t sp xp vo nhng mc nng
lng khc nhau trong hm phn b xc sut ca chng. Nhiu electron c th hp
th thm nng lng t ngun bc x in t bn ngoi (xem hnh 3), kt qu l chng
nhy ln mc nng lng cao hn vn d khng bn.
Cui cng, electron b kch thch gii phng nng lng tha bng cch pht ra
bc x in t c nng lng thp hn, v ng thi ri tr li mc nng lng bn trc ca
n. Nng lng ca bc x pht ra bng vi nng lng ban u electron hp th tr i
lng nh nng lng b tht thot qua mt s qu trnh th cp.
Cc mc nng lng bc x in t c th thay i ng k ph thuc vo nng lng ca
ngun electron hoc ht nhn. V d, cc sng v tuyn c nng lng thp hn nhiu
so vi sng vi ba, tia hng ngoi, hoc nh sng kh kin, v tt c cc sng ny
li cha t nng lng hn nh sng t ngoi, tia X v sng gamma. Nh mt quy
lut, cc nng lng bc x in t cao lin quan n cc bc sng ngn nhiu hn cc
dng bc x c nng lng thp. Mi lin h gia nng lng ca mt sng in t v tn s
ca n c cho bi phng trnh:
E = hn = hc/
trong E l nng lng (kJ/mol), h l hng s Planck, v cc bin khc c nh
ngha phn trn. Theo phng trnh ny, nng lng ca sng in t t l trc tip vi
tn s ca n v t l nghch vi bc sng. Nh vy, khi tn s tng (vi s gim bc
sng tng ng), th nng lng sng in t tng, v ngc li. Cc c trng chn lc ca
cc loi bc x in t khc nhau, nh c nh r bi bc sng, tn s v cc mc nng
lng ca n, s ln lt c trnh by trong phn sau y.
Mc d bc x in t thng c m t bng bc sng v tn s ca dng sng, nhng
nhng tnh cht c trng khc cng quan trng khi xem xt cch thc sng truyn
trong khng gian. Hnh 4 biu din cc dng sng khc nhau tiu biu cho cc
trng thi ph bin thng c dng m t mc ng u ca bc x in t. Do nh sng kh
kin l loi bc x c ni ti nhiu nht, nn cc v d minh ha trong hnh 4 miu
t cc bc sng trong vng ph ny. V d, nh sng n sc gm cc sng c cng bc
sng v tn s, hay cp v m, c cng mu trong nh sng kh kin. Tri li, nh
sng kh kin a sc thng xut hin di dng nh sng trng do s ng gp ca hn hp
tt c hay a s cc bc sng nm trong vng ph t 400 n 700 nanomet.
Khi nh sng khng phn cc (hnh 4), cc vect in trng dao ng trong mi
mt phng nm vung gc vi hng truyn sng. nh sng phn x t mt b mt phng ti
gc ti hn, hoc truyn qua cc b lc phn cc, s nh hng theo mt phng phn
cc, vi tt c cc vect in trng dao ng trong mt mt phng vung gc vi hng
truyn sng. nh sng pht ra t Mt Tri, v a s cc ngun pht nh sng kh kin
ph bin nh bng n nng sng hoc hunh quang, l khng phn cc, cn nh sng
nhn qua cc thu knh phn cc ca knh rm b phn cc theo chiu ng. Trong mt
s trng hp, nh sng c th b phn cc elip hoc phn cc trn khi truyn qua
nhng cht c nhiu hn mt chit sut (cc cht khc x kp).
a s cc ngun sng t nhin v nhn to pht ra nh sng khng kt hp, th hin
nhiu mi quan h pha gia cc bc sng c mt trong quang ph (hnh 4). Trong
trng hp ny, cc nh v lm ca cc trng thi dao ng trong tng sng khng ng
b vi nhau trong khng gian hoc thi gian. nh sng kt hp gm cc bc sng
ng pha vi nhau, v hnh x theo kiu rt khc vi nh sng khng kt hp i vi
cc tnh cht quang hc v tng tc vi vt cht. Mt u sng do nh sng kt hp to
ra c cc dao ng n v t cng pha, c gc phn k thp, v thng gm nh sng n sc
hoc cc bc sng c phn b hp. laser l ngun ph bin pht ra nh sng kt
hp.
Nhng sng nh sng c ng i ng trc, tng i khng phn k khi truyn trong
khng gian c gi l chun trc. Dng c t chc ny ca nh sng khng tri ra,
hay khng phn k, mt mc ng k trn nhng khong cch tng i xa. nh sng chun
trc to ra chm tia rt st sao, nhng khng cn thit phi c di bc sng hp
(khng cn phi n sc), mt mi quan h pha chung, hoc mt trng thi phn cc
c nh r. Mt u sng ca nh sng chun trc l mt phng v vung gc vi trc
truyn. Tri li, nh sng phn k, hay khng chun trc, li tri ra mt mc rng
khi truyn trong khng gian, v phi cho i qua mt thu knh hoc mt l nh
mi lm cho n chun trc, hoc hi t.
Tia gamma L bc x nng lng cao c tn s cao nht (v bc sng ngn nht),
tia gamma c pht ra do s chuyn trng thi bn trong ht nhn nguyn t, bao
gm ht nhn ca nhng cht phng x (t nhin v nhn to) nht nh. Sng gamma
cng pht ra t cc v n ht nhn v cc ngun a dng khc trong khng gian v
tr. Nhng tia uy mnh ny c kh nng m xuyn khng khip v c bo co l c th
truyn qua 3 mt btng ! Mi photon tia gamma giu nng lng n mc chng d
dng c nhn ra, nhng bc sng cc k nh ca chng hn ch cc quan st thc
nghim v nhng tnh cht sng. Tia gamma pht ra t nhng vng nng nht ca v
tr, bao gm cc v n sao siu mi, sao neutron, pulsar v l en, truyn qua
khong cch bao la trong khng gian n Tri t. Dng bc x nng lng cao ny c
bc sng ngn hn mt phn trm ca nanomet (10 picomet), nng lng photon ln
hn 500 kiloelectron-volt (keV) v tn s m rng ti 300 exahertz
(EHz).
Vic phi ra trc tia gamma c th gy ra cc t bin, cc sai lc nhim sc
th, v cn hy hoi t bo, nh thng quan st thy mt s dng bc x gy nhim c
khc. Tuy nhin, bng vic iu khin s pht tia gamma, cc chuyn gia tia X
c th lm ch cc mc nng lng cao chin u vi bnh tt v gip iu tr mt s dng
ung th. Thin vn hc tia X l mt ngnh tng i mi c nhim v thu thp cc sng
nng lng cao ny lp bn v tr nh minh ha trn hnh 5. K thut ny cho cc nh
khoa hc c hi quan st cc hin tng thin th xa trong cuc tm kim nhng
khi nim vt l mi, v kim tra nhng l thuyt khng th th thch bng nhng th
nghim thc hin trn Tri t ny.
Tia X Bc x in t c tn s cao hn vng t ngoi (nhng thp hn tia gamma)
c phn loi l tia X, v uy mnh xuyn qua nhiu vt liu, nh cc m mm ca ng
vt. Tnh m xuyn cao ca cc sng uy mnh ny, cng vi kh nng phi sng nh
tng nhip nh ca chng, a n vic ng dng rng ri tia X trong y hc, nghin
cu cu trc c th ngi, v trong mt s trng hp khc, l phng tin cha bnh
hoc phu thut. Ging nh vi tia gamma nng lng cao, vic phi ra khng c
iu khin trc tia X c th dn ti t bin, sai lch nhim sc th, v mt s dng
hy hoi t bo khc. Phng php chp nh v tuyn truyn thng v c bn khng g hn
l thu ly ci bng ca vt liu c, ch khng phi chp chi tit hnh nh. Tuy
nhin, nhng tin b gn y trong k thut hi t tia X bng gng mang li nhng
hnh nh chi tit hn nhiu ca cc i tng a dng bng vic s dng knh thin vn
tia X, knh hin vi tia X v giao thoa k tia X.
Cc cht kh kh nng trong khng gian v tr pht ra ph tia X rt mnh,
chng c cc nh thin vn hc s dng thu thp thng tin v ngun gc v c trng
ca cc vng nm gia cc v sao ca v tr. Nhiu thin th cc k nng, nh Mt
Tri, l en, pulsar, ch yu pht ra trong vng ph tia X v l i tng nghin
cu ca thin vn hc tia X. Ph tn s ca tia X ko di ra mt vng rt rng, vi
bc sng ngn nht t ti ng knh ca nguyn t. Tuy nhin, ton b vng ph tia X
nm trn thang di gia gn 10 nanomt v 10 picomt. Vng bc sng ny khin
cho bc x tia X l cng c quan trng i vi cc nh a cht v ha hc trong vic
m t tnh cht ca cc cht kt tinh, chng c c im cu trc tun hon trn c di
tng ng vi bc sng tia X.
nh sng t ngoi Thng c vit tt (uv - ultraviolet), bc x t ngoi
truyn i tn s ch trn tn s ca nh sng tm trong ph nh sng kh kin. Mc d
u nng lng thp ca vng ph ny lin k vi nh sng kh kin, nhng cc tia t
ngoi u tn s cao trong ngng tn s ca chng c nng lng git cht t bo, v
to ra s ph hy m nghim trng. Mt Tri l mt ngun pht bc x t ngoi khng
i, nhng bu kh quyn ca Tri t (ch yu l cc phn t ozon) ngn chn c hiu
qu phn ln cc bc sng ngn ca dng bc x c kh nng gy cht chc ny, do to c
mi trng sng thch hp cho cy ci v ng vt. Nng lng photon trong tia t
ngoi lm ion ha cc nguyn t t mt s phn t kh trong kh quyn, v y l qu
trnh m tng in li c to ra v duy tr lin tc. Mc d mt liu nh nh sng c
nng lng tng i cao ny c th xc tin vic tng hp vitamin D trong c th, v
t lm sm da, nhng qu nhiu bc x t ngoi c th dn ti s chy sm da nghim
trng, lm hng vng mc vnh vin, v gy ra ung th da.
nh sng t ngoi c s dng rng ri trong cc thit b khoa hc kho st tnh
cht ca nhng h ha hc v sinh hc phong ph, v n cng quan trng trong cc
quan trc thin vn v h mt tri, thin h, v cc phn khc ca v tr. Cc v sao
v nhng thin th nng khc l nhng ngun pht mnh ra bc x t ngoi. Ph bc
sng t ngoi tri t khong 10 n xp x 400 nanomt, c nng lng photon t 3,2
n 100 eV. Loi bc x ny c ng dng trong vic x l nc v thc phm, l tc nhn
dit khun, l xc tc quang hc gi cc hp cht, v c dng trong iu tr y
khoa. Hot ng st trng ca nh sng t ngoi xy ra nhng bc sng di 290
nanomt. Vic ngn chn v lc cc hp cht dng trong cc m phm dnh cho da,
knh mt, v ca s i mu, l iu khin s phi sng trc nh sng t ngoi n t Mt
Tri.
Mt s cn trng (nht l ong mt) v chim chc c th gic nhy trong vng t
ngoi phn ng li nhng bc sng di, v c th da vo kh nng ny iu hng. Con
ngi b gii hn th gic vi bc x t ngoi, do gic mc hp th cc bc sng ngn,
v thy tinh th ca mt hp th mnh cc bc sng di hn 300 nanomt.
nh sng kh kin Cc mu cu vng lin quan n ph nh sng kh kin ch i din
cho khong 2,5% ca ton b ph in t, v gm cc photon c nng lng t xp x
1,6 n 3,2 eV. Mu sc t n khng phi l tnh cht ca nh sng, m nhn thc v
mu sc xy ra qua phn ng kt hp ca h cm gic dy thn kinh no mt ngi. Vng
nhn thy ca ph in t nm trong mt di tn s hp, t xp x 384 n 769
terahertz (THz) v c nhn bit di dng mu t mu m (bc sng 780nm) n mu tm
m (400nm).
Mu nng lng thp, bc sng di (622 780nm) theo sau trong chui mu l
mu cam (597 622nm), vng (577 597nm), lc (492 577nm), lam (455
492nm), v cui cng l mu tm nng lng tng i cao, bc sng ngn (t 455nm tr
xung). Mt cch gip ghi nh th t (theo chiu tng tn s) ca cc mu trong
ph nh sng kh kin l ghi nh cu , cam, vng, lc, lam, chm, tm [ nhng nc
s dng ting Anh, h dng cc t vit tt ROY G BIV (Red, Orange, Yellow,
Green, Blue, Indigo, Violet)], nh ngi ta dy cho hng triu hc sinh
trong cc nh trng trong mt th k qua (mc d mt s nh khoa hc khng cn
coi mu chm l mt mu c bn na).
Vic phn chia ph nh sng kh kin thnh cc vng mu da trn tnh cht vt l
l d hiu, nhng cch m mu sc c cm nhn th khng r rng c nh vy. Nhn thc v
mu sc l kt qu ca s phn ng mang tnh ch quan ca h cm gic ca con ngi
vi nhng vng tn s phong ph ca ph kh kin, v nhng kt hp a dng ca cc tn
s nh sng c th to ra cng mt phn ng th gic nhn thy mt mu c th no . V
d, con ngi c th cm nhn c mu lc, khi phn ng vi s kt hp ca nh sng c
vi mu sc khc nhau, nhng trong khng nht thit phi c cha bc sng
lc.
nh sng kh kin l c s cho mi s sng trn Tri t, v n c bt bi nhng nh
my nguyn thy hay cc sinh vt t dng, nh cy xanh chng hn. Nhng thnh
vin c s ny ca chui thc n sinh vt khai thc nh sng Mt Tri nh mt ngun
nng lng dng cho vic sn xut thc n ring v nhng vin gch cu trc sinh ha
ca chng. p li, cc sinh vt t dng gii phng sn phm l kh oxi, th cht kh
m mi ng vt u cn n.
Vo nm 1672, ngi Isaac Newton nghin cu tng tc ca nh sng kh kin vi
lng knh thy tinh v ln u tin nhn thy nh sng trng tht ra l hn hp ca
cc nh sng khc nhau i din cho ton b ph nh sng kh kin. nh sng pht ra
t cc ngun nng sng t nhin v nhn to phong ph nh Mt Tri, cc phn ng ha
hc (nh la), v cc dy tc volfram nng sng. Ph pht x rng ca cc ngun
thuc loi ny thng c gi l bc x nhit. Cc ngun pht nh sng kh kin khc,
nh ng phng in kh, c kh nng pht ra nh sng trong ngng tn s hp, hon
ton xc nh (tng ng vi mt mu) ph thuc vo s chuyn mc nng lng c bit
trong cc nguyn t cht ngun. S cm nhn mnh m v mt mu no cng l do s hp
th, phn x hoc s truyn c trng ca cht v vt c ri sng bng nh sng trng.
Ph hp th nh sng kh kin t ngoi ca mt loi thuc nhum tng hp ph bin,
Iris Blue B, c minh ha trong hnh 6. Dung dch phn t hu c c mu sc rc
r ny hp th nh sng trong c vng kh kin v t ngoi ca quang ph, v xut
hin trc a s mi ngi di mu xanh va phi.
Bc x hng ngoi Thng c vit tt l IR (Infrared Radiation), di bc sng
hng ngoi tri rng t phn ngoi vng ca ph nh sng kh kin (khong 700
780nm) n bc sng khong 1mm. Vi nng lng photon t xp x 1,2
milielectron-volt (meV) n di 1,7 eV mt cht. Sng hng ngoi c tn s tng
ng t 300 gigahertz (GHz) n xp x 400 terahertz (THz). Loi bc x ny
lin quan n vng nhit, ni nh sng kh kin khng nht thit phi c mt. V d,
c th ngi khng pht ra nh sng kh kin, m pht ra cc bc x hng ngoi yu, c
th c cm nhn v ghi li di dng nhit. Ph pht x bt u ti khong 3000
nanomt v tri ra ngoi vng hng ngoi xa, t cc i ti xp x 10.000
nanomt.
Phn t ca tt c cc i tng tn ti trn khng tuyt i (- 273 Celsius) u
pht ra tia hng ngoi, v lng pht x ni chung l tng theo nhit . Khong
chng phn na nng lng in t ca Mt Tri c pht ra trong vng hng ngoi, v
cc thit b trong nh nh bp l v bng n cng pht ra lng ln tia hng ngoi.
Bng n dy tc volfram nng sng l thit b pht sng khng hiu qu lm, thc ra
chng pht nhiu sng hng ngoi hn sng kh kin.
Dng c ph bin da trn vic d bc x hng ngoi l cc knh nhn m, cc my d
in t, cc b cm bin trn v tinh v trn my bay, v nhng thit b thin vn.
Ci gi l tn la tm nhit do qun i s dng c dn ng bng my d hng ngoi.
Trong v tr, cc bc sng bc x hng ngoi lp nn bn m bi thin th gia cc
sao, nh c chng minh bng mng ti ln nhn thy t Tri t khi quan st Di
Ngn h. Trong gia nh, bc x hng ngoi gi vai tr quen thuc khi sy kh
qun o, cng nh cho php iu khin t xa hot ng ca nhng cnh ca ng m t ng
v nhng gii tr trong nh.
Vic chp nh hng ngoi khai thc trong vng ph hng ngoi gn, ghi hnh
trn nhng tm phim c bit, c ch trong ngnh php l, cm bin t xa (kho st
rng chng hn), phc hi tranh v, chp nh qua v tinh, v cc ng dng theo
di qun s. Tht k l, hnh chp hng ngoi ca knh mt v nhng b mt quang hc
khc c ph cht lc nh sng t ngoi v kh kin hin ra trong sut, v l i mt
pha sau thu knh c v m c. Phim chp nh hng ngoi khng ghi li s phn b
bc x nhit do n khng nhy vi nhng bc x c bc sng di (hng ngoi xa). Trn
hnh 7 l mt vi hnh chp qua v tinh cm bin hng ngoi ca hai thnh ph M v
ngn ni Vesuvius Italia.
Sng vi ba Hin nay l c s cho mt cng ngh ph bin dng trong hng triu
h gia nh un nu thc n, ph bc sng vi ba tri t xp x 1mm n 30cm. S hp
dn ca vic s dng vi sng un nu thc n l do trng hp ngu nhin m cc phn t
nc c mt trong a s loi thc phm c tn s cng hng quay nm trong vng vi
sng. tn s 2,45 GHz (bc sng 12,2cm), cc phn t nc hp th hiu qu nng
lng vi sng v ri bc x phung ph di dng nhit (hng ngoi). Nu s dng bnh
lm t vt liu khng cha nc ng thc n trong l vi sng, th chng vn c xu
hng vn mt lnh, l mt tin li ng k ca vic nu nng bng vi sng.
Sng vi ba c to thnh t cc sng v tuyn tn s cao nht, c pht ra bi
Tri t, cc ta nh, xe c, my bay v nhng i tng kch thc ln khc. Ngoi ra,
bc x vi ba mc thp trn ngp khng gian, n c xem l gii phng bi Big Bang
khi khai sinh ra v tr. Cc sng vi ba tn s cao l c s cho k thut
radar, vit tt ca cm t RAdio Detecting And Ranging (D v tm v tuyn),
k thut pht v thu nhn dng theo di nhng i tng kch thc ln v tnh ton vn
tc v khong cch ca chng. Cc nh thin vn s dng bc x vi ba ngoi Tri t
nghin cu Di Ngn h v nhng thin h ln cn khc. Mt lng ng k thng tin
thin vn c ngun gc t vic nghin cu mt bc sng pht x c bit (21cm, hoc
1420 MHz) ca cc nguyn t hydrogen khng tch in, chng phn b rng khp
trong khng gian.
Sng vi ba cng c dng trong truyn pht thng tin t Tri t ln v tinh
nhn to trong cc mng vin thng rng ln, chuyn tip thng tin t cc trm
pht mt t i nhng khong cch xa, v lp bn a hnh. Tht ngc nhin, mt s th
nghim in t u tin sp t bi Heinrich Hertz, Jagadis Chandra Bosev
Guglielmo Marconi (cha ca k thut v tuyn hin i) c thc hin bng bc x
nm trong hoc gn vng vi sng. Nhng ng dng qun s ban u s dng mt bng
thng hp v tng cng iu bin bng thng bng cc vi sng c kh nng hi t, chng
kh b ngn chn v cha mt lng thng tin tng i ln. C mt s tranh ci trong
cng ng khoa hc v kh nng gy hi cho sc khe, nh gy ung th, ph hy m,
lin quan ti bc x vi sng lin tc v ly tch lu ngy pht ra t cc thp in
thoi, r r l vi sng, v hnh ng t in thoi di ng v tr gn no trong lc s
dng.
Sng v tuyn Phn tn s v tuyn c xu hng m rng ca ph in t gm cc bc
sng t khong 30cm n hng nghn kilomt. Bc x trong vng ny cha rt t nng
lng, v gii hn trn v tn s (khong 1GHz) xy ra ti cui di tn, ni pht
chng trnh v tuyn v truyn hnh b hn ch. Ti nhng tn s thp nh vy,
photon (ht) c trng ca bc x khng biu kin, v sng c v truyn nng lng
theo kiu m , lin tc. Khng c gii hn trn v mt l thuyt cho bc sng ca
bc x tn s v tuyn. V d, dng in bin thin tn s thp (60Hz) mang bi dy
dn c bc sng khong 5 triu mt (hay tng ng 3000 dm). Sng v tuyn dng
trong truyn thng c iu bin theo mt trong hai kiu k thut pht: iu bin
bin (AM) lm thay i bin sng, v iu bin tn s (FM, xem hnh 8) lm thay i
tn s sng. Sng v tuyn ng vai tr quan trng trong cng nghip, truyn
thng, y khoa, v chp nh cng hng t (MRI).
Phn m thanh v hnh nh ng ca truyn hnh truyn i qua bu kh quyn bng
cc sng v tuyn ngn c bc sng di 1m, c iu bin ging ht nh pht thanh FM.
Sng v tuyn cng c to ra bi cc ngi sao trong nhng thin h xa xi, v cc
nh thin vn c th d ra chng bng nhng chic knh thin vn v tuyn chuyn
dng. Nhng sng di, bc sng vi triu dm, c pht hin ang pht v pha Tri t
t khng gian su thm. Do tn hiu qu yu, nn cc knh thin vn v tuyn thng
c sp thnh dy song song gm nhiu nten thu khng l.
Bn cht ca mi lin h gia tn s (s dao ng trong mt n v thi gian) v
bc sng (chiu di ca mi dao ng) ca nh sng tr nn r rng khi nghin cu
phm vi rng ph bc x in t. Cc bc x in t tn s rt cao, nh tia gamma,
tia X, v nh sng t ngoi, c bc sng rt ngn v lng nng lng khng l. Mt
khc, cc bc x tn s thp, nh nh sng kh kin, hng ngoi, sng vi ba v sng
v tuyn c bc sng tng ng di hn v nng lng thp hn. Mc d ph in t thng c
m t tri ra trn 24 bc ln tn s v bc sng, nhng thc s khng c gii hn trn
hay gii hn di no i vi bc sng v tn s ca s phn b lin tc ny ca bc
x.