Số sóng là gì?
Số sóng cho biết có bao nhiêu chu kỳ sóng xảy ra trên một đơn vị khoảng cách. Nó chính là phiên bản "không gian" của tần số: nếu tần số đếm số chu kỳ trong mỗi giây, thì số sóng đếm số chu kỳ (hoặc số radian) trên mỗi mét. Có hai quy ước thường gặp. Các nhà vật lý thường dùng số sóng góc \(k = 2\pi/\lambda\), tính bằng radian trên mét, đại lượng xuất hiện trực tiếp trong các phương trình sóng như \(e^{i(kx - \omega t)}\). Trong khi đó, các nhà quang phổ học lại ưa chuộng số sóng quang phổ \(\tilde{\nu} = 1/\lambda\), tức số sóng đơn thuần trên một đơn vị chiều dài, và hầu như luôn được ghi bằng nghịch đảo centimét (cm⁻¹).
Cách sử dụng máy tính này
Trước hết, hãy chọn quy ước bạn cần — số sóng góc hay quang phổ — rồi nhập bước sóng và chọn đơn vị tương ứng (nm, µm, mm, cm hoặc m). Công cụ sẽ quy đổi bước sóng về mét, áp dụng công thức đã chọn, và xuất kết quả số sóng theo cả đơn vị trên mét lẫn trên centimét, để bạn có thể dùng ngay cho công việc vật lý hoặc quang phổ.
Giải thích công thức
Với dạng góc, $$k = \frac{2\pi}{\lambda}.$$ Hệ số \(2\pi\) chuyển một chu kỳ trọn vẹn thành radian, nên một bước sóng tương ứng với \(2\pi\) radian về pha. Với dạng quang phổ, $$\tilde{\nu} = \frac{1}{\lambda}$$ chỉ đơn giản là lấy nghịch đảo của bước sóng. Để biểu diễn theo cm⁻¹, ta chia giá trị trên mét cho 100 (vì 1 m = 100 cm).
Ví dụ minh họa
Ánh sáng màu lục có bước sóng 500 nm \(= 5\times10^{-7}\) m. Số sóng góc là $$k = \frac{2\pi}{5\times10^{-7}} \approx 1{,}2566\times10^{7}\ \text{rad/m}.$$ Số sóng quang phổ là $$\tilde{\nu} = \frac{1}{5\times10^{-7}} = 2{.}000{.}000\ \text{m}^{-1} = 20{.}000\ \text{cm}^{-1}.$$
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng quy ước nào? Dùng số sóng góc (\(2\pi/\lambda\)) cho vật lý sóng và các hệ thức tán sắc; dùng số sóng quang phổ (\(1/\lambda\)) cho phổ hồng ngoại (IR), Raman và quang học được ghi bằng cm⁻¹.
Vì sao cm⁻¹ lại phổ biến đến vậy? Các dải hấp thụ trong quang phổ hồng ngoại thường nằm trong khoảng tiện lợi 400–4000 cm⁻¹, khiến nghịch đảo centimét trở thành đơn vị tự nhiên nhất.
Số sóng liên hệ với năng lượng như thế nào? Năng lượng photon tỉ lệ thuận với số sóng: \(E = h\cdot c\cdot\tilde{\nu}\), nên số sóng càng lớn thì photon càng có năng lượng cao.
