Tần số quang học là gì? Optical Frequency là gì?

Tần số quang học là gì? Optical Frequency là gì?

Tần số quang học (Optical Frequency), ví dụ như chùm tia laser gần như đơn sắc, là tần số dao động của sóng điện từ tương ứng.

Đối với ánh sáng khả kiến (visible), tần số quang học nằm trong khoảng từ 400 THz (terahertz = 10¹² Hz = 1 nghìn tỷ hertz) đến 700 THz, tương ứng với bước sóng chân không trong khoảng từ 700 nm đến 400 nm. Ánh sáng hồng ngoại có tần số quang học thấp hơn, trong khi tia cực tím có tần số cao hơn.

Thông thường, ánh sáng không có một tần số quang cụ thể; công suất quang của nó được phân bổ trên một dải tần số khác nhau. Phổ quang học là biểu đồ cho ta biết công suất được phân bổ như thế nào trên các tần số. Ví dụ, trong một phổ ánh sáng, bạn có thể thấy công suất mạnh nhất ở một tần số nhất định và yếu hơn ở các tần số khác.

Có các nguồn sáng kỹ thuật (ví dụ như laser có độ ổn định tần số cao) có thể tạo ra ánh sáng với băng thông rất hẹp – thậm chí đôi khi xuống dưới 1 Hz, chỉ bằng một phần cực kỳ nhỏ của tần số quang (trung bình là hàng trăm terahertz) – và có độ ổn định tần số rất cao. Các nguồn sáng như vậy được gọi là chuẩn tần số quang học và là cần thiết, ví dụ như cho đồng hồ quang học.

Cách tính tần số quang học

Tần số quang có thể được tính bằng cách chia vận tốc ánh sáng trong chân không cho bước sóng chân không: v = c/λ. Tuy nhiên, tần số quang có thể được đo chính xác hơn nhiều so với bước sóng. Tần số quang học không thể được đo trực tiếp như tần số vi sóng (microwave frequency), đơn giản là vì không có bộ đếm nào có thể ghi lại những dao động nhanh như vậy.

Tuy nhiên, với các phương pháp gián tiếp, như sử dụng các lược tần số (frequency comb), đã có thể liên hệ chính xác tần số quang học (ví dụ, từ một số tiêu chuẩn tần số quang học) với tần số vi sóng (ví dụ, từ các đồng hồ Cesium), hoặc với các tần số quang học khác.

Do các tiêu chuẩn tần số quang học có thể chính xác hơn các tiêu chuẩn tần số vi sóng và cũng cho phép so sánh tần số nhanh hơn nhiều, người ta dự đoán rằng định nghĩa giây là đơn vị cơ bản của thời gian trong hệ thống đơn vị quốc tế (hệ SI) sẽ sớm được định nghĩa lại dựa trên một tiêu chuẩn tần số quang học.

Nếu hai chùm tia sáng có tần số quang tương đối gần nhau, sự chênh lệch giữa chúng có thể được đo khá dễ dàng: một beat not được tạo ra bằng cách chồng chéo hai chùm tia và nó có thể được phát hiện bằng một bộ cảm biến quang học rất nhạy và tín hiệu đầu ra của bộ cảm biến có thể được đo bằng, chẳng hạn một bộ đếm tần số điện tử.

Tần số quang học là một trong những thông số quan trọng khi nhắc đến quang học. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất cũng như đặc tính của ánh sáng. Tần số quang học không chỉ là một khái niệm lý thuyết mà còn là một công cụ thiết yếu trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

Xem thêm các bài viết khác về các khái niệm căn bản của quang học tại đây.

TECOTEC Quang điện tử là công ty phân phối các thiết bị và cung cấp giải pháp Quang học – Quang Điện tử chất lượng và uy tín hàng đầu tại Việt Nam. Để lại cho chúng tôi thông tin và nói cho chúng tôi biết bất cứ điều gì bạn quan tâm trong lĩnh vực này tại đây.

Nguồn tham khảo: rp-photonics.com