第一节_电磁辐射的波动性
电磁辐射环境知识讲义
电磁辐射环境知识讲义一、电磁辐射的基本概念与特点1. 电磁辐射的定义电磁辐射是电场和磁场能量在空间传播的现象。
电磁波在真空中传播时呈现电场和磁场交替变化的特点。
2. 电磁辐射的特点•电磁波具有波动性和粒子性；•不同频段的电磁波对生物体的影响也不同；•电磁波在空间中传播速度固定，即光速；•电磁波是一种无需介质传播的波动。
二、电磁辐射的分类与来源1. 电磁辐射的主要分类根据波长或频率的不同，电磁辐射可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
2. 电磁辐射的主要来源•通信设备：手机、基站等；•家用电器：电视、微波炉等；•工业设备：电焊机、微波加热设备等；•医疗设备：X射线机、核磁共振仪等。
三、电磁辐射对人体健康的影响1. 电磁辐射对人体的生物效应•热效应：高频电磁辐射会导致组织的局部升温；•非热效应：低频电磁辐射可能对细胞和基因产生影响。
2. 电磁辐射相关疾病•电磁辐射可能引发头痛、失眠、疲劳等不适感；•长期暴露于大剂量电磁辐射环境可能导致肿瘤等严重疾病。
四、电磁辐射防护常识1. 低频电磁辐射防护•减少微波炉使用时间；•远离电磁炉等辐射源。
2. 高频电磁辐射防护•使用耳机减少手机辐射对头部的直接影响；•减少长时间接触电脑、平板电脑等电子产品。
五、电磁辐射环境监测与规范1. 电磁辐射监测方法•电磁辐射仪器监测；•室内电磁辐射检测。
2. 电磁辐射防护标准•《电器工作环境电磁辐射卫生标准》等相关法规；•通过规范设备布局、保证合理使用等措施实现防护。
六、结语电磁辐射环境是现代社会不可避免的环境因素，了解电磁辐射的基本知识，学会科学防护和规避电磁辐射，以确保人体健康。
希望本讲义能为大家提供关于电磁辐射环境知识的一些基本概念和应对方法，让大家在日常生活中更加健康和安全。
电磁辐射的产生与传播特性分析
电磁辐射的产生与传播特性分析电磁辐射是一种广泛存在于我们周围的物理现象，它的产生与传播特性对我们的生活和健康有着重要的影响。
本文将从电磁辐射的产生机制、传播特性以及对人体的影响三个方面进行分析。
首先，我们来了解电磁辐射的产生机制。
电磁辐射是由电磁波产生的，而电磁波又是由电场和磁场相互作用而产生的。
当电荷在空间中运动时，就会产生电场和磁场，并随着时间的变化而产生变化的电磁场。
这种变化的电磁场以波的形式传播出去，形成电磁波，从而产生电磁辐射。
接下来，我们来探讨电磁辐射的传播特性。
电磁辐射具有波动性和粒子性的双重特性。
从波动性来看，电磁辐射具有频率和波长的概念。
频率越高，波长越短，能量越大。
电磁辐射的传播速度是光速，即30万公里每秒。
从粒子性来看，电磁辐射由许多微粒组成，这些微粒称为光子。
光子具有能量和动量，它们在空间中传播，并与物质相互作用。
电磁辐射的传播路径主要有两种：自由空间传播和介质传播。
在自由空间中，电磁波的传播速度是最快的，不受任何物质的影响。
而在介质中，电磁波会与介质中的原子和分子相互作用，导致电磁波的传播速度减慢，并发生折射、反射和散射等现象。
最后，我们来探讨电磁辐射对人体的影响。
电磁辐射广泛存在于我们的生活中，如电视、手机、微波炉等设备都会产生电磁辐射。
长期接触高强度的电磁辐射可能对人体健康造成一定的影响。
例如，长时间使用手机会导致头部局部温度升高，引起头痛、头晕等不适症状。
此外，一些研究还发现，长期暴露在辐射强度较高的环境中，可能会增加患白血病、肿瘤等疾病的风险。
因此，我们在使用电子设备时应该注意减少接触高强度的电磁辐射，保护自己的健康。
总结起来，电磁辐射的产生与传播特性对我们的生活和健康有着重要的影响。
了解电磁辐射的产生机制和传播特性，有助于我们更好地应对电磁辐射对人体的影响。
在现代社会中，电磁辐射无法完全避免，但我们可以通过科学合理地使用电子设备，减少接触高强度的电磁辐射，保护自己的健康。
第二章-光谱分析法概论
E单位：电子伏（eV）或焦耳（J） h －普朗克常数，h＝6.626×10-34 J·s-1； C为光速。
例：波长为200nm的电磁波，其能量是多少电子伏特（eV）？ 解：
电磁波谱
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二、电磁辐射与物质相互作用
电磁辐射与物质的相互作用是复杂的物理现象。 涉及能量变化：吸收、发射； 不涉及能量变化：反射、散射、折射、衍射。
第二章 光谱分析法概论
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本章主要内容：
一、电磁辐射及其与物质的相互作用 二、光学分析法的分类 三、光谱分析仪器
概述
光学分析法是基于电磁辐射与物质相互作用后，电磁辐 射发生某些变化或被作用物质的某些性质发生改变而产 生各种信号，利用这些信号对物质的性质、组成及结构 进行分析的一种方法。
光学分析法的原理主要包含三个过程： （1）能源提供能量； （2）能量与被测物质相互作用； （3）产生被检测的信号。
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第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用
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电磁辐射的性质：波粒二象性
1.波动性
电磁辐射的传播以及反射、折射、散射、衍射及 干涉等现象表现出电磁辐射具有波的性质。
图2-1 电磁波的传播
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波动性参数描述
（1）周期 T 相邻两个波峰或波谷通过某一固定点所需要的时间间隔称为周期。单 位:s(秒)。
（2）频率ν 单位时间内电磁波振动的次数称为频率。单位：Hz或周/秒。 ν ＝1/T
范围的谱带。
2.组成：
单色器
入射狭缝 色散元件 准直镜
棱镜 光栅
分光系统
出射狭缝
滤光器
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（1）狭缝 狭缝为光的进出口， 狭缝宽窄直接影响分 光质量。狭缝过宽， 单色光不纯，将使吸 光度变大；过窄，则 通光量变小，灵敏度 降低。因此狭缝宽度 要适当。
电磁场的波动和辐射的基本原理和公式
电磁场的波动和辐射的基本原理和公式电磁场是自然界中十分常见的物理现象，从电力传输到通讯设备的使用，我们都可以看到它的应用。
然而，电磁场的波动和辐射确实相对较为抽象的概念，本文将从基本原理和公式的角度出发，探讨它们的含义和特性。
一、如何理解电磁场的波动？电磁场，说白了就是一种被电子所携带的力场。
由于强弱不同和方向不同，电场和磁场的性质虽不相同，但它们的变化规律却是相同的。
其中重要的一个定律就是麦克斯韦方程组，包含着电场和磁场互相关联的变化公式。
而电磁场的波动，指的就是这两个场的变化引发其他位置场的变化，并且向远处传播的过程。
这个过程将电磁波与其他波动如机械波，水波等区分开来。
电磁场波动的基础是波函数，其中的电场和磁场分别满足麦克斯韦方程组中的两个方程：电场的环路积分等于时间变化的磁场，磁场的环路积分等于时间变化的电场。
二、电磁波如何辐射？电磁波在自由空间中的传播特点会导致电磁场的辐射。
辐射的基本定义是指源于某物体的能量，传播到空间中，使空间中的电场和磁场出现变化的过程。
辐射的程度可以通过距离、功率和频率等来表示。
电磁辐射可以用电磁波的幅度和频率来描述，包括辐射功率密度，这意味着辐射的总能量随时间的增加而增加。
电磁波的频率不同也会导致它们在空气或其他介质中传播的速度不同。
低频率的电磁波（如广播电波）可以更好地穿透障碍物，而高频率信号更可能被物体表面反射或吸收或散射。
三、电磁场波动的公式1. 麦克斯韦方程组：这是描述电磁场和波动的最基本方程。
该方程组在空间和时间独立的点处建立了电场和磁场之间的联系，以及规定了这些场的动力学行为。
2. 频率公式：该公式用于计算电磁波的频率，其中频率是电磁波的周期性变化速度，通常用赫兹（Hz）表示。
3. 速度公式：该公式用于计算电磁波相对于空气或其他介质的速度，其中的常数是真空中的光速。
四、总结电磁场的波动和辐射是重要的物理现象，广泛应用于通讯、能源传输、医疗和科学领域。
电磁辐射的基本原理与特性
电磁辐射的基本原理与特性电磁辐射是我们日常生活中与之密切相关却又鲜为人知的一个领域。
它既涉及到我们使用的电子设备，又牵扯到我们周围的电磁波。
本文将从基本原理和特性两个方面探讨电磁辐射。
首先，我们来了解一下电磁辐射的基本原理。
电磁辐射是一种以电磁波形式传播的能量。
所谓电磁波，简单地说就是能够在真空中传播的电磁场。
这种电磁场由电场和磁场相互耦合产生，形成了一种交替变化的波动。
电磁辐射的基本特性在于它具有频谱宽度和波长，这两个参数决定了电磁波的性质。
频谱宽度越大，波长就越短，传播的能量就越强。
而波长越长，电磁波的能量就越弱。
常见的电磁波有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
其次，电磁辐射具有多种特性，其中包括传播速度、穿透力和吸收能力等。
电磁波在真空中的传播速度是恒定的，约为30万千米每秒。
这一特性使得电磁辐射能够迅速传递信息，例如电视信号和无线通信。
此外，电磁辐射的穿透力和吸收能力也是其特性之一。
不同频率的电磁波在物质中的穿透能力和吸收能力差异较大。
例如，可见光能够穿过透明的物体，而被不透明的物体吸收。
红外线则具有较强的穿透力，可以透过一些可见光无法通过的物体。
而紫外线、X射线和γ射线等较高频率的电磁波则具有更强的吸收能力，对人体有一定的风险。
电磁辐射的特性还影响到了我们日常使用的电子设备。
各种电子设备都会产生一定的电磁辐射。
例如，手机、电视、电脑等电子产品都会发射出无线电波，这些电磁波可以传输信息，也会对人体产生一定的影响。
长时间大量接触这些电子设备可能对人体健康产生一定的风险。
此外，电磁辐射还与电力线、微波炉等设备的运行相关。
电力线会产生电磁场，而微波炉则会产生微波辐射。
正确使用这些设备，避免长时间暴露在它们的辐射下对我们的健康将起到积极的作用。
总结来说，电磁辐射作为一种能量传播形式，贯穿了我们的日常生活。
它有着复杂的基本原理和多样的特性。
了解这些特性可以帮助我们更好地理解电磁辐射对我们的影响，从而采取相应的防护措施。
电磁辐射与光的波动性
电磁辐射与光的波动性电磁辐射是电磁波在空间中传播时所产生的能量传递现象。
光作为电磁波的一种，也具有波动性。
在本文中，我们将探讨电磁辐射与光的波动性，并分析它们在实际生活中的应用。
一、电磁辐射的波动性电磁辐射包括了电磁波的传播，其具有波动性。
根据波动理论，电磁波是由电场与磁场相互作用形成的，可以在真空中无需媒质传播。
电磁波的传播速度约为光速，即30万公里/秒。
电磁波具有许多与波动性相关的特性，如波长、频率和振幅等。
波长反映了电磁波的空间间隔，频率表示单位时间内波动的次数，而振幅则代表波动的幅度大小。
电磁波的波长和频率之间有一定的关系，即波速等于波长乘以频率。
二、光的波动性光是一种电磁波，具有与电磁辐射相似的波动性。
根据波动理论，光波在空间中传播时会产生干涉、衍射和偏振等现象。
干涉是指光波在传播过程中受到外界干扰，出现互相叠加或相互消除的现象。
这种干涉可以是建设性的，即两个同相位的波叠加，使得光强增强；也可以是破坏性的，即两个反相位的波相互抵消，使得光强减弱。
衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时发生偏折现象。
当光波通过一个狭缝时，会沿着狭缝的边缘扩散形成衍射图样。
衍射现象说明光是波动的，并具有一定的波动传播特性。
偏振是指光在传播过程中偏离原来的振动方向。
普通光是由各个方向的偏振光叠加而成的，而偏振光则只在一个方向上振动。
偏振现象进一步证明了光具有波动性。
三、电磁辐射与光的应用电磁辐射和光作为电磁波的一种，应用广泛，对生活和科学研究都有着重要的意义。
在通信领域，电磁波的应用使得远距离通信成为可能。
无线电、电视、手机等都利用电磁波进行信号传输。
通过调节电磁波的频率和振幅，我们可以实现信息的传递。
在医学领域，X射线是一种常见的电磁辐射。
通过对物体的透视，X射线可以用于医学影像的拍摄，帮助医生诊断疾病。
此外，激光在眼科手术中也发挥着重要的作用。
在能源领域，太阳能是一种重要的可再生能源，利用太阳光中的光能可以产生电能。
电磁波光的波动性与电磁辐射
电磁波光的波动性与电磁辐射电磁波是指由电场和磁场相互作用形成的波动现象，具有波动性和电磁辐射特性。
电磁波光不仅在我们生活中无处不在，而且在科学研究和工业生产等领域也起着重要的作用。
本文将详细讨论电磁波光的波动性和电磁辐射，希望能为读者对此有更深入的了解。
一、电磁波光的波动性电磁波光的波动性是指电场和磁场的周期性变化所表现出的波动特性。
根据电磁波的频率和波长不同，可以分为不同的电磁波光，如射频电磁波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
其中，可见光是人眼可见的一种电磁波，波长范围约为380纳米至780纳米之间。
电磁波的传播速度是一个常数，也就是光速，它在真空中的数值约为3×10^8米/秒。
根据麦克斯韦方程组理论，电磁波的传播是以垂直于电场和磁场方向的平面波形式进行的，这与光的传播方式相吻合。
电磁波光的波动性具有以下几个特点：1. 波长和频率：不同频率的电磁波有不同的波长。
波长与频率之间存在反比关系，即波长越短，频率越高。
2. 幅度和能量：电磁波的幅度代表了波的振幅大小，而能量与幅度的平方成正比。
3. 反射和折射：电磁波在遇到界面时会发生反射和折射现象。
反射是指电磁波在遇到界面时发生方向改变并返回原来介质中的现象，而折射则是指电磁波从一种介质传播到另一种介质时改变方向的现象。
4. 干涉和衍射：电磁波的波动性还表现为干涉和衍射现象。
干涉是指两束或多束电磁波相遇时发生相互叠加的现象，产生干涉条纹；衍射是指电磁波通过一个孔或者绕过一个障碍物时发生弯曲的现象，使电磁波呈现出特殊的分布形态。
二、电磁辐射电磁辐射是指电磁波在空间中传播所产生的辐射现象。
电磁辐射可以分为两种类型：离散辐射和连续辐射。
离散辐射是指电磁波以一定的频率从一点或几个点源中辐射出来，如射频信号的传播就属于这种类型。
离散辐射一般具有较高的功率和较低的频率，适用于远距离通信和广播等应用。
连续辐射是指电磁波以连续频谱的形式从各个空间点辐射出来，如可见光、红外线等。
电磁辐射具有波粒二象性
电磁辐射具有波粒二象性电磁辐射是一种与物质相互作用的电磁波，具有波动性和粒子性的特征。
在物理学中，电磁辐射被描述为具有波粒二象性的现象。
本文将探讨电磁辐射波粒二象性的基本概念、背景和应用，以及相关的研究。
首先，让我们深入了解一下电磁波的波动性。
根据传统的电磁波理论，电磁辐射是通过交替的电场和磁场的振荡传播的。
这种波动性可以通过频率、波长和振幅等参数来描述。
电磁波可以分为不同的频段，包括射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
波动性的概念主要适用于描述电场和磁场的传播方式和波动特性。
然而，当电磁波与物质相互作用时，它也表现出粒子性特征。
在光作用下，对光敏材料进行照射时，光的能量以一个离散的、不可分割的方式被转移给物质中的电子。
这种现象被称为光电效应，它证明了电磁辐射具有粒子性质。
根据量子理论，光被视为由一连串的粒子，即光子组成。
进一步探讨电磁辐射波粒二象性的实验基础可以追溯到20世纪初的德布罗意和爱因斯坦的研究。
根据德布罗意的假设，在运动的粒子具有波动性，对于具有动量p的粒子，其波长与物质波的波长有关，如下所示：λ = h / p其中，λ代表物质波的波长，h为普朗克常量，p为粒子的动量。
这个公式表明，波长与动量存在一个倒数的关系。
实验证明，通过对电子、中子和其他微观粒子进行干涉和衍射实验，这一理论成立。
另一方面，爱因斯坦通过研究光电效应，更加深化了电磁辐射波粒二象性的理解。
他提出了光子的概念，即光作为一种粒子的性质传播。
根据爱因斯坦的理论，光子的能量由下式给出：E = hν其中，E代表光子的能量，ν为光的频率。
这一理论解释了光电效应现象，为电磁辐射的波粒二象性提供了重要的实验支持。
电磁辐射波粒二象性的发现对现代物理学和应用产生了深远的影响。
在微观物体尺度下，粒子性更加显著，而在宏观尺度下，波动性更加明显。
这一思想被应用于量子力学的发展中，为科学家提供了理解和解释微观世界行为的框架。
除了理论领域的应用，电磁辐射波粒二象性还广泛应用于技术和工程领域。
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分子光谱，有电子能级、振动能级、转动能
级的跃迁，相对比较复杂。
3.磁场诱导吸收 • 在一定的磁场作用下，某些元素原子 其电子和核受到强磁场的作用后，具有 磁性质的简并能级发生分裂，产生具有 微小能量差的不同量子化的能级，可以 吸收低频率的电磁辐射。 • 如核磁共振
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一、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传
播的能量； c =λν =ν/σ
E = hν = h c /λ
c：光速（m/s）；λ：波长；ν：频率（1/s）； σ（cm）：波数 ＝1/ λ； E ：能量； h：普朗克常数＝6.6256× 10-34J· s 电磁辐射具有波动性和微粒性；
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分子光谱，是带状光谱，是连续的。
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2.辐射的吸收
光的能量E= hν 物质的能级差EA-E0=hν 则M+ hν ＝M* 不同波长的光，其吸光度A是不一样的 1. 原子吸收： 原子光谱，跟所可能跃迁的高能态少，因而
它的谱图相对比较简单。
2. 分子吸收：
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四、电磁波的粒子性
•
•
光的粒子性也就是光是量子化的。光子 或光量子。 光电效应就是光的粒子性的一个表观， 光的能量集中在光子上。
E = hν = h c /λ 波长越长，频率越小，能量越低
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五、物质的能态E1-E0源自hν = h c /λ 当光的能量E刚好与物 质发生能级跃迁时的能 级差相等时，物质发生 能级跃迁或辐射出光
λ降低， ν增大，I增大
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(2) 折射、反射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； 绝对折射率n折射率＝c/v ，v－在介质中的速度。 （c－电磁辐射在真空中的速度
相对折射率n2.1＝Sin i /Sin r ＝V1/V2=n2/n1 不同波长的光在同一物质中的折射率也是不一样的，棱 镜的分离原理就是基于这一原理。 当入射角为900时，折射光对应的就是反射光
E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei 分子中原子的核能： En； 分子的平移能：Et
电子运动能： Ee
分子转动能： Er
原子间相对振动能： Ev
基团间的内旋能：
Ei在一般化学反应中， En不变； Et 、 Ei较小； E=Ee+ Ev + Er 分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率： ν=ΔEe / h + ΔEv / h + ΔEr / h
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二、电磁波谱
按电磁波波长次序排列成谱，则为电磁波谱
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三、电磁波的波动性
电磁波 具有波的性质：散射、干涉、折射、反射、衍射等现 象。 (1) 散射：入射光子与试样粒子碰撞时，方向改变。 丁铎尔散射：粒子直径≥入射光的波长； λ散射＝ λ入射 分子散射：粒子直径<入射光的波长； λ散射≠ λ入射； 理论上，散射光强I∝ν4 ∝ 1/λ4
第二章 光分析法导论
an introduction to optical analysis
第一节 电磁辐射的性质
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光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后 所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析 方法；
电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；从5pm（
10-12m）－1000m。 这些电磁波具有一些共性
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六、电磁辐射与物质的相互作用
1.辐射的发射
• M + E = M* E----电子轰击；加热；电磁辐射；化学 反应。 • M* = M + hν
（1）线状光谱 也称原子光谱，是气态原子、离子被激发 所发射的谱线。是不连续的。
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（2）带状光谱 也称分子光谱，是气态分子被激发时 所发射的谱线。是连续的。
反射光 Ir/Io＝（n2－n1）2 / (n2+n1)2
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(3) 干涉 频率相同、振动相同、周相相等或周相差保持恒 定的波源所发射的相干波互相叠加 光程差δ ＝±Kλ （K=0,1,2,…) (4) 衍射 光程差 Ψ ＝0 Ψ 符合 Ψ 符合 加强
δ ＝±(2K+1)λ/2 （K=0,1,2,…) 减弱 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象； Δ ＝a sin Ψ Δ ＝0 明条纹 Δ ＝a sin Ψ ＝ (2K）λ/2 K=±1,±2,±3…暗 Δ ＝a sin Ψ ＝ (2K ±1)λ/2 K=±1,±2,±3…明