電磁波

　　電磁波（又稱電磁輻射）是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面，有效的傳遞能量和動(dòng)量。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外光、X-射線和伽馬射線等等。人眼可接收到的電磁輻射，波長(zhǎng)大約在380至780納米之間，稱為可見(jiàn)光。只要是本身溫度大于絕對(duì)零度的物體，都可以發(fā)射電磁輻射，而世界上并不存在溫度等于或低于絕對(duì)零度的物體。

電磁波簡(jiǎn)介

　　電磁波（Electromagnetic wave）：（又稱：電磁輻射、電子煙霧）是能量的一種。

　　定義

　　從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，電磁波是能量的一種，凡是高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)釋出電磁波。 正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見(jiàn)空氣一樣，除光波外，人們也看不見(jiàn)無(wú)處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位人類素未謀面的“朋友”。

　　產(chǎn)生

　　電磁波是電磁場(chǎng)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。電與磁可說(shuō)是一體兩面，變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)（即電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)），變化的磁場(chǎng)則會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)構(gòu)成了一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)，而變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動(dòng)就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。

　　性質(zhì)

　　電磁波頻率低時(shí)，主要借由有形的導(dǎo)電體才能傳遞。原因是在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒(méi)有能量輻射出去；電磁波頻率高時(shí)即可以在自由空間內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿胶挽汴?yáng)光的光與熱，這就好比是“電磁輻射借由輻射現(xiàn)象傳遞能量”的原理一樣。

　　電磁波為橫波。電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

　　其速度等于光速c（每秒3×10八次方米）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長(zhǎng)λ，電磁每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過(guò)公式c=λf。

　　電磁波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌?，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長(zhǎng)越長(zhǎng)其衰減也越少，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)也越容易繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播。 機(jī)械波與電磁波都能發(fā)生折射、反射、衍射、干涉，因?yàn)樗械牟ǘ季哂胁上笮?。折射、反射屬于粒子性?衍射、干涉為波動(dòng)性。

　　能量

　　電磁波的能量大小由坡印廷矢量決定，即S=E×H，

其中s為坡印庭矢量，E為電場(chǎng)強(qiáng)度，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度。E、H、S彼此垂直構(gòu)成右手螺旋關(guān)系；即由S代表單位時(shí)間流過(guò)與之垂直的單位面積的電磁能，單位是W/m²。

　　　　電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)。

　　計(jì)算

　　v=λf

　　v：光速（這是一個(gè)常量，真空中約等于3×10^8m/s） 單位：m/s

　　f：頻率（單位：Hz，1MHz=1000kHz=1×10^6Hz）

　　λ：波長(zhǎng)（單位：m）

發(fā)現(xiàn)

　　1864年，英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。 1887年德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。之后，1898年， 馬可尼又進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)，不僅證明光是一種電磁波，而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波，它們的本質(zhì)完全相同，只是波長(zhǎng)和頻率有很大的差別。

電磁波譜

　　按照波長(zhǎng)或頻率的順序把這些電磁波排列起來(lái)，就是電磁波譜。如果把每個(gè)波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線及γ射線。以無(wú)線電的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，宇宙射線的波長(zhǎng)最短。

　　無(wú)線電波 3000米～0.3毫米。（微波0.1~100厘米）

　　紅外線 0.3毫米～0.75微米。（其中：近紅外為0.76~3微米，中紅外為3~6微米，遠(yuǎn)紅外為6~15微米，超遠(yuǎn)紅外為15~300微米）

　　可見(jiàn)光 0.7微米～0.4微米。

　　紫外線 0.4微米～10納米

　　X射線 10納米～0.1納米

　　γ射線 0.1納米～ 1皮米

　　高能射線小于 1皮米

　　傳真（電視）用的波長(zhǎng)是3～6米；雷達(dá)用的波長(zhǎng)更短，3米到幾毫米。

電磁輻射

廣義的電磁輻射通常是指電磁波頻譜而言。狹義的電磁輻射是指電器設(shè)備所產(chǎn)生的輻射波，通常是指紅外線以下部分。

　　電磁輻射是傳遞能量的一種方式，輻射種類可分為三種：

　　游離輻射

　　有熱效應(yīng)的非游離輻射

　　無(wú)熱效應(yīng)的非游離輻射

　　基地臺(tái)電磁波 絕非游離輻射波

　　電磁輻射對(duì)人體的傷害

　　電磁輻射危害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等。

　　熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機(jī)體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。

　　非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)即遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能會(huì)遭受破壞。

　　累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)或危及生命。對(duì)于長(zhǎng)期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會(huì)誘發(fā)想不到的病變，應(yīng)引起警惕！

　　各國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究證明：長(zhǎng)期接受電磁輻射會(huì)造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽(tīng)力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘、粗糙，甚至導(dǎo)致各類癌癥等；男女生殖能力下降、婦女易患月經(jīng)紊亂、流產(chǎn)、畸胎等癥。但是暫時(shí)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，也無(wú)大規(guī)模的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)證實(shí)存在必然聯(lián)系

　　具有防電磁波輻射危害的食物有：綠茶、海帶、海藻、裙菜、Va、Vc、Vb1.卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚、蟹等動(dòng)物性優(yōu)質(zhì)蛋白等。

特性

　　與聲波和水波相似，電磁波具有波的性質(zhì)。可以發(fā)生折射等現(xiàn)象。它的速度，波長(zhǎng)，頻率之間滿足關(guān)系式：

　　傳播速度=波長(zhǎng)×頻率。

　　電磁波在空氣中的傳播速度為光速，波長(zhǎng)λ=300/頻率F（GHz）mm。從同步衛(wèi)星到地球的傳播時(shí)間大約1/8秒。

　　波速不變，波長(zhǎng)和頻率成反比

應(yīng)用

電磁波為橫波，可用于探測(cè)、定位、通信等等。

　　電磁波譜（波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短）是無(wú)線電波，微波，紅外線，可見(jiàn)光，紫外線，倫琴射線（X射線），伽瑪射線。

　　應(yīng)用：

　　無(wú)線電波用于通信等

　　微波用于微波爐、衛(wèi)星通信等

　　紅外線用于遙控、熱成像儀、紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等

　　可見(jiàn)光是所有生物用來(lái)觀察事物的基礎(chǔ)

　　紫外線用于醫(yī)用消毒，驗(yàn)證假鈔，測(cè)量距離，工程上的探傷等

　　X射線用于CT照相

　　伽瑪射線用于治療，使原子發(fā)生躍遷從而產(chǎn)生新的射線等。

　　無(wú)線電波。無(wú)線電廣播與電視都是利用電磁波來(lái)進(jìn)行的。在無(wú)線電廣播中，人們先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將這些信號(hào)由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點(diǎn)，人們利用接收機(jī)接收到這些電磁波后，又將其中的電信號(hào)還原成聲音信號(hào)，這就是無(wú)線廣播的大致過(guò)程。而在電視中，除了要像無(wú)線廣播中那樣處理聲音信號(hào)外，還要將圖像的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后也將這兩種信號(hào)一起由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播，而電視接收機(jī)接收到這些電磁波后又將其中的電信號(hào)還原成聲音信號(hào)和光信號(hào)，從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。

　　電磁波的電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）隨時(shí)間變化，具有周期性。在一個(gè)振蕩周期中傳播的距離叫波長(zhǎng)。振蕩周期的倒數(shù)，即每秒鐘振動(dòng)（變化）的次數(shù)稱頻率。

　　很顯然，波長(zhǎng)與頻率的乘積就是每秒鐘傳播的距離，即波速。令波長(zhǎng)為λ，頻率為f，速度為V，得： λ=V/f波長(zhǎng)入的單位是米（m），速度的單位是米/秒（m/sec），頻率的單位為赫茲（Hertz，Hz）。 整個(gè)電磁頻譜，包含從電波到宇宙射線的各種波、光、和射線的集合。不同頻率段落分別命名為無(wú)線電波（3KHz—3000GHz）、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線（伽馬射線）和宇宙射線。 在19世紀(jì)末，意大利人馬可尼和俄國(guó)人波波夫同在1895年進(jìn)行了無(wú)線電通信試驗(yàn)。在此后的100年間，從3KHz直到3000GHz頻譜被認(rèn)識(shí)、開(kāi)發(fā)和 逐步利用。根據(jù)不同的持播特性，不同的使用業(yè)務(wù)，對(duì)整個(gè)無(wú)線電頻譜進(jìn)行劃分，共分9段：甚低頻（VLF）、低頻（LF）、中頻（MF），高頻（HF）、甚 高頻（VHF）\特高頻（uHF）\超高頻（sHF）\極高頻（EHF）和至高頻，對(duì)應(yīng)的波段從甚（超）長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、 毫米波和絲米波（后4種統(tǒng)稱為微波）。見(jiàn)下表。無(wú)線電頻譜和波段劃分

　　段號(hào) 頻段名稱 頻段范圍（含上限不含下限） 波段名稱 波長(zhǎng)范圍（含上限不含下限）

　　1 甚低頻（VLF） 3～30千赫（KHz） 甚長(zhǎng)波 100～10km

　　2 低頻（LF） 30～300千赫（KHz） 長(zhǎng)波 10～1km

　　3 中頻（MF） 300～3000千赫（KHz） 中波 1000～100m

　　4 高頻（HF） 3～30兆赫（MHz） 短波 100～10m

　　5 甚高頻（VHF） 30～300兆赫（MHz） 米波 10～1m

　　6 特高頻（UHF） 300～3000兆赫（MHz） 分米波 微波 100～10cm

　　7 超高頻（SHF） 3～30吉赫（GHz） 厘米波 10～1cm

　　8 極高頻（EHF） 30～300吉赫（GHz） 毫米波 10～1mm

　　9 至高頻 300～3000吉赫（GHz） 絲米波 1～0.1mm

　　傳導(dǎo)

　　電磁波為橫波。電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

　　其速度等于光速c（每秒3×10^8米）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長(zhǎng)λ，電磁每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過(guò)公式c=λf。

　　通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌?，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長(zhǎng)越長(zhǎng)其衰減也越少，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)也越容易繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播。電磁波的應(yīng)用。

　　電磁波為橫波，可用于探測(cè)、定位、通信等等。

　　電磁波用途

　　無(wú)線電廣播與電視都是利用電磁波來(lái)進(jìn)行的。在無(wú)線電廣播中，人們先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將這些信號(hào)由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點(diǎn)，人們利用接收機(jī)接收到這些電磁波后，又將其中的電信號(hào)還原成聲音信號(hào)，這就是無(wú)線廣播的大致過(guò)程而在電視中，除了要像無(wú)線廣播中那樣處理聲音信號(hào)外，還要將圖象的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后也將這兩種信號(hào)一起由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播，而電視接收機(jī)接收到這些電磁波后又將其中的電信號(hào)還原成聲音信號(hào)和光信號(hào)，從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。

　　無(wú)線電廣播利用的電磁波的頻率很高，范圍也非常大，而電視所利用的電磁波的頻率則更高，范圍也更大。

　　電磁波穿透力

　　因?yàn)殡姶挪ň哂胁６笮?，波長(zhǎng)與光子能量成反比關(guān)系，當(dāng)波長(zhǎng)越短光子能量越大，則穿透力越強(qiáng)。