Ánh sáng đơn sắc được định nghĩa là ánh sáng chỉ có một bước sóng. Nó còn được gọi là ánh sáng bước sóng đơn, bắt nguồn từ tên “mono” có nghĩa là đơn và “sắc độ” biểu thị màu sắc. Đèn đơn sắc chủ yếu nằm trong phổ ánh sáng nhìn thấy được, có dải bước sóng hẹp.
Những ánh sáng này có bước sóng giới hạn trong phạm vi ngắn và các thuộc tính độc đáo của chúng bao gồm cường độ hoặc độ sáng, màu sắc, hướng truyền và trạng thái phân cực.
Xem thêm: Ánh sáng trắng là gì ?
Nguồn ánh sáng đơn sắc
Ánh sáng từ LASER (Khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích) là một ví dụ nổi tiếng về ánh sáng đơn sắc, có nghĩa là nó chỉ có một màu. Một quá trình chuyển đổi nguyên tử duy nhất sẽ làm phát sinh ánh sáng bằng tia laser, dẫn đến việc tạo ra một bước sóng riêng biệt và cụ thể, do đó tạo ra chùm ánh sáng đơn sắc chính xác.
Ngược lại với đơn sắc là đa sắc. Ánh sáng đa sắc thường thấy trong cuộc sống hàng ngày dưới dạng bức xạ nhiệt, chẳng hạn như bức xạ phát ra từ đèn sợi đốt. Loại ánh sáng này bao phủ một dải tần số quang học rộng, hiển thị nhiều màu sắc và bước sóng khác nhau.
Một máy đơn sắc có thể phân biệt ánh sáng đơn sắc với ánh sáng đa sắc. Trước sự ra đời của tia laser, việc tạo ra ánh sáng đơn sắc là một nhiệm vụ đầy thách thức. Một cách tiếp cận liên quan đến việc sử dụng một số loại đèn phóng khí và đèn hơi kim loại (như đèn hơi thủy ngân và đèn hơi natri) phát ra ánh sáng chủ yếu ở những vạch quang phổ hẹp cụ thể.
Những đèn này cho phép cô lập một trong những dòng này bằng cách sử dụng bộ đơn sắc thích hợp. Tuy nhiên, công suất và cường độ quang học đạt được nhìn chung khá thấp.
Xem thêm: Ô nhiễm ánh sáng là gì ?
Cách tạo ra ánh sáng đơn sắc
Ánh sáng đơn sắc có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó cách tiếp cận phổ biến và hiệu quả nhất là sử dụng LASER (Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích). Laser tạo ra ánh sáng có bước sóng đơn và kết hợp cao, khiến chúng trở thành nguồn ánh sáng đơn sắc nổi bật.
Một phương pháp khác liên quan đến việc sử dụng các bộ lọc giao thoa, giúp truyền tải có chọn lọc ánh sáng có bước sóng cụ thể trong khi chặn các bước sóng khác. Kỹ thuật quang phổ cũng có thể được sử dụng để phân tán ánh sáng trắng thành các màu thành phần của nó và sau đó chọn một bước sóng từ quang phổ.
Ngoài ra, một số LASER có thể được điều chỉnh để phát ra ánh sáng ở các bước sóng khác nhau, mang lại sự linh hoạt trong việc tạo ra ánh sáng đơn sắc.
Các quá trình quang học phi tuyến cung cấp một cách khác để tạo ra các bước sóng mới bằng cách tương tác với nguồn sáng đơn sắc cơ bản. Việc tạo ra ánh sáng đơn sắc là cần thiết trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm nghiên cứu khoa học, chẩn đoán y tế, viễn thông và hình ảnh quang học.
Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào yêu cầu bước sóng cụ thể và mục đích sử dụng của ánh sáng đơn sắc.
Tính chất của ánh sáng đơn sắc
- Băng thông bước sóng hẹp
- Cường độ cao
- Di chuyển khoảng cách rộng lớn theo một đường thẳng
- Xuất hiện dưới dạng một màu duy nhất trong vùng nhìn thấy được
- Lượng năng lượng cao
- Tập trung trong một khu vực rất hẹp và không thể phân tán khỏi điểm lấy nét
Ứng dụng của ánh sáng đơn sắc
Ánh sáng đơn sắc có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghiệp và công nghệ. Một ứng dụng quan trọng là trong quang phổ, trong đó ánh sáng đơn sắc được sử dụng để nghiên cứu sự tương tác của vật chất với các bước sóng cụ thể.
Kỹ thuật này cho phép xác định và phân tích các hợp chất hóa học, xác định cấu trúc phân tử và nghiên cứu các tính chất vật lý như độ hấp thụ, phát xạ và tán xạ. Trong y học, ánh sáng đơn sắc được sử dụng trong liệu pháp quang học để điều trị các tình trạng như vàng da ở trẻ sơ sinh và một số rối loạn về da, tận dụng tác dụng điều trị của các bước sóng cụ thể để kích thích quá trình sinh học và thúc đẩy quá trình chữa lành.
Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong truyền thông quang học và truyền dữ liệu. Trong hệ thống thông tin sợi quang, tia laser tạo ra tín hiệu ánh sáng đơn sắc mang thông tin số đi một khoảng cách xa thông qua sợi quang. Việc sử dụng một bước sóng duy nhất giúp giảm thiểu nhiễu tín hiệu và cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao và mất tín hiệu thấp.
Ánh sáng đơn sắc cũng không thể tránh khỏi trong đo lường chính xác, giúp đo khoảng cách, góc và các đại lượng vật lý khác với độ chính xác tối đa. Điều này đặc biệt có giá trị trong các lĩnh vực như khảo sát, thiên văn học và công nghệ nano, trong đó các phép đo chính xác là cần thiết cho tiến bộ khoa học và đổi mới công nghệ.