各个波段的电磁波产生原理
电磁波分布范围及使用详细介绍
电磁波分布范围一、广义的电磁波范围波长(cm)频率(Hz)无线电波＞30＜10^9微波30～0.11×10^9～3×10^11远红外0.1～5×10^-33×10^11～6×10^12中红外6×10^-3～2.5×10^-46×10^12～1.2×10^14近红外 2.5×10^-4～7.8×10^-5 1.2×10^14～3.8×10^14可见光7.8×10^-5～3.8×10^-5 3.8×10^14～7.9×10^14近紫外线 3.8×10^-5～2×10^-57.9×10^14～1.5×10^15远紫外2×10^-5～10^-6 1.5×10^15～3×10^16χ射线10^-6～10^-83×10^17～3×10^19γ射线＜10^-8＞3×10^19二、可见光通常指波长范围为:390nm - 780nm 的电磁波。
紫外线的波段频率范围大致在8×10^14到3×10^17赫兹之间。
紫外光被划分为UVA:波长范围400-315nm、UVB:波长范围315-280nmUVC:波长范围280-190nm红外线为波长大于780nm的光波。
从频率划分:可见光的波段频率范围大致是3．9×10^14到7．7×10^14赫兹，紫外线的波段频率范围大致是8×10^14到3×10^17赫兹之间，而红外线波长的范围大致是3×10^11到约4×10^14赫兹之间三、电磁波与机械波电磁波与声波,水波是两类不同性质的波声波,水波：属于振动波,靠声源的振动,带动介质的振动而传播振动能的.形成的是一个疏密相间的波状态.波在单位时间内振动的次数,称之为频率,波状态中介质疏密相间的距离,称之为;波长，声波按照频率分为次声波、声波和超声波。
各波段电波传播方式和特点
一．电磁场基本性质：1．电场和磁场：静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用，这种场称为电场。
不随时间变化的电场称为静电场。
运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。
不随时间变化的磁场称为恒定磁场。
2. 电磁波及麦克斯韦方程：如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电磁场。
时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在空间形成了电磁波。
静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分别进行研究。
0c D B B E t D H J t ρ∇=⎧⎪∇=⎪⎪∂⎨∇⨯=-∂⎪⎪∂∇⨯=+⎪∂⎩g g cD E B H J E εμσ=⎧⎪=⎨⎪=⎩ 3. 物质属性 电磁场与电磁波虽然不能亲眼所见，但是客观存在的一种物质，因为它具有物质的 两种重要属性：能量和质量。
但电磁场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性。
电磁场与电磁波既然是一种物质，它的存在和传播无需依赖于任何媒质。
在没有物质存在的真空环境中，电磁场与电磁波的存在和传播会感到更加“自由”。
因此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为“自由空间”。
当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中会发生极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场，从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相互作用现象。
4. 历史的回顾与电磁场与波的应用公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象；后来人们发现了地球磁场的存在。
1785年法国科学家库仑（1736－1806）通过实验创建了著名的库仑定律。
1820年丹麦人奥斯特（1777－1851）发现了电流产生的磁场。
同年法国科学家安培（1775－1836）计算了两个电流之间的作用力。
1831年英国科学家法拉第（1791－1867）发现电磁感应现象，创建了电磁感应定律，说明时变磁场可以产生时变电场。
物理现象电磁辐射的产生
物理现象电磁辐射的产生电磁辐射是一种物理现象，指电磁波在空间传播的过程中释放的能量。
它是由电荷的加速运动产生的，具有电场和磁场的性质。
电磁辐射广泛存在于我们周围的自然界和人类活动中，对于我们生活和科学研究都具有重要意义。
1. 电磁辐射的基本原理电磁辐射产生的基本原理是静电场和磁场的相互作用。
当电荷加速运动或改变其速度方向时，必然会产生电场和磁场的振荡，从而形成电磁波。
电磁波在空间中传播，周期性地产生电场和磁场的变化，也就是电磁辐射的发射过程。
2. 电磁辐射的分类根据频率不同，电磁辐射可以分为不同的波段，包括射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同波段的电磁辐射具有不同的特性和应用，广泛应用于通信、医疗、能源、交通等领域。
3. 电磁辐射的生物效应在日常生活中，我们接触到的电磁辐射主要包括无线电信号、电子设备、太阳辐射等。
这些辐射对人体和生物体可能产生一定的生物效应。
根据辐射的能量和频率不同，对人体的生物效应也有所不同。
较低频段的电磁辐射，如无线电波和微波辐射，主要引起组织的热效应；而更高频段的紫外线、X射线和γ射线等辐射具有较强的光致和电离效应，容易对细胞和遗传物质产生损害。
4. 电磁辐射的防护与规范鉴于电磁辐射对人体和环境的潜在风险，各国都制定了相关的防护与规范措施。
在电磁辐射防护方面，需要采取一系列的工程措施来减少辐射源的辐射水平，如使用屏蔽材料、增加距离、改变工作方式等。
同时，制定电磁辐射的监测和限值标准，确保辐射水平在合理的范围内。
5. 电磁辐射的应用与发展电磁辐射的应用非常广泛，包括通信系统、雷达、无线电广播、医疗影像、能源传输等诸多领域。
现代社会的高科技发展与电磁辐射的应用密切相关，不断推动了电磁辐射技术的发展与创新。
总结起来，电磁辐射是一种重要的物理现象，它广泛存在于我们的生活和科学研究中。
了解电磁辐射的基本原理、分类、生物效应、防护和应用对于我们更好地理解和应用电磁辐射具有重要意义。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
它在很多领域中都具有重要的应用，比如通信、无线电、雷达等。
本文将介绍电磁波的产生、传播以及相关的知识。
一、电磁波的产生电磁波的产生是由震荡的电荷引起的。
当电荷受到扰动时，将产生电场和磁场的振荡。
这种振荡会以波的形式传播，即电磁波。
电磁波的产生需要两个条件：有震荡的电荷和对应的电场和磁场。
电荷的震荡可以由振荡电路或者震荡分子引起。
在振荡电路中，电子在电流的作用下来回振荡，从而产生了电磁波。
二、电磁波的传播电磁波的传播是指电磁波沿着空间传递的过程。
它可以在真空中传播，也可以在介质中传播。
电磁波传播的速度是光速，约为每秒3×10^8米。
电磁波传播的速度与电场和磁场的相互变化有关。
当电磁波传播时，电场和磁场的变化是相互关联的，它们以垂直相互作用的方式传播。
电磁波传播的方式主要有两种：平面波和球面波。
平面波是指电磁波沿着平面传播，波前呈平行于地面的直线。
球面波是指电磁波在三维空间中以球面的方式传播，波前呈球面。
三、电磁波的特性电磁波有很多特性，如频率、波长、振幅等。
频率是电磁波每秒钟振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
频率越高，波动的速度越快，波长越短。
波长是电磁波一个完整波动的长度，通常用λ表示，单位是米（m）。
振幅是电磁波的最大振动幅度，表示电磁波的能量大小。
振幅越大，能量越高，反之亦然。
电磁波的强度与振幅的平方成正比。
除了频率、波长和振幅，电磁波还具有极化、干涉、衍射等特性。
极化指的是电磁波振动方向的选择性；干涉是指两个或多个电磁波相互叠加形成的干涉图样；衍射是指电磁波通过障碍物后形成的衍射图样。
四、电磁波的应用电磁波在很多领域中有广泛的应用。
通信领域是电磁波应用最为广泛的领域之一。
无线电、电视、手机、卫星等通信设备都是基于电磁波传输信息的原理。
雷达技术利用电磁波的特性，可以远距离探测目标并获取相关信息。
雷达广泛应用于航空、军事、气象等领域。
电磁波基本原理
电磁波基本原理
电磁波是由电场和磁场相互耦合而产生的一种能量传播现象。
它在空间中以无线电波的形式传播，具有电磁性、波动性和传播性。
电磁波的产生源于电荷的运动。
当电荷随着时间的变化而加速运动时，就会产生电场的变化。
根据法拉第电磁感应定律，电场的变化又会引起磁场的变化。
而根据安培电流定律，磁场的变化又会引起电场的变化。
这样电场和磁场就彼此交替地产生变化，形成了电磁波。
电磁波的特征之一是它的频率和波长。
频率指的是电磁波每秒钟振动的次数，以赫兹（Hz）为单位表示。
而波长则指的是
电磁波一个完整的周期所占据的距离。
电磁波的频率和波长之间有一个固定的关系，即波速等于频率乘以波长。
根据电磁波的频率，可以将它们分为不同的类型，包括射电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
这些电磁
波具有不同的特性和应用。
例如，射电波广泛用于通信和广播领域，可见光则用于照明和图像显示，X射线用于医学成像和材料检测。
电磁波在空间中的传播遵循波动理论。
它们以一种类似水波的方式传播，直线传播路径上的电场和磁场的变化形成了电磁波的垂直振动和相互垂直的传播方向。
根据麦克斯韦方程组，电磁波能够同时存在于空间中的电磁场，传播速度等于光速。
总的来说，电磁波的基本原理是以电场和磁场的相互耦合为基础，通过电荷的加速运动而产生，并具有频率和波长的特征。
不同类型的电磁波具有不同的频率范围和应用领域。
通过了解电磁波的基本原理，我们可以更好地理解它们的性质和应用。
电磁波的产生和传播
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以振子中心为球心、轴线为极轴作球面，作为电 磁波的波面。面上任一点A处，场强矢量 E 处于过点 A的子午面内，磁场强度矢量 H 处于过点A并平行于 赤道平面的平面内，两者互相垂直，并且都垂直于
点A的位置矢量 r ，即垂直于波的传播方向。
偶极振子电磁波的波强度(平均能流密度)具有以下 规律：(1) 正比于频率四次方，即频率越高，能量辐 射越多；(2) 反比于离开振子中心的距离的平方；(3) 正比于sin2，具有强烈的方向性，在垂直于轴线的方 向上辐射最强，而沿轴线方向的辐射为零。
线：波长处于400nm5nm之间；(5) X射线：波长处
于10nm10-2nm之间，有较强的穿透力；(6) 射线： 波长从10-2 nm至无限短，有极强穿透力。
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例1 太阳射到地球表面的电磁波可看成平面电磁波， 其电场强度最大值为 E0=800V/m 。求电磁波中磁 感应强度的最大值B0 ，并与地球磁场作比较。 解 根据
E0 0 B0 0
及 B0 0 H 0
E0 800 V/m 6 得到 B0 2 . 67 10 T 8 u 4T，所以太阳 射到地球表面电磁波的最大磁感应强度约为地
球磁场的1/100。
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应与阴极射线等方面，成果更为突出。 爱因斯坦评价：“只是等到赫兹以实验
证实了麦克斯韦电磁波的存在以后，对
新理论的抵抗才被打垮。”
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四、电磁波的波谱(spectrum of electromagnetic wave)
真空中电磁波具有相同的传播速度。将各种电磁波按照频 率或波长的大小顺序排列起来就形成了电磁波的波谱。 频率(Hz)
以偶极振子为天线可有效地在空间激发电磁波。
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二、偶极振子发射的电磁波 距振子中心小于波长的近心区，电磁场分布比 较复杂，可从一条电场线由出现到形成闭合圈并 向外扩展的过程中看出。
4.4电磁波谱(广)
黑色越深，表示地面辐射
越强，天气越晴好。
若某地上空有云雨覆盖，卫星探测的是云层顶部向太空辐射的红
外线，表现为白色或灰白色；颜色越白，表示地面辐射越弱；云系
越密实，降雨强度越大。
晴空区与云雨区间的过渡区，有不同厚度的云而无明显降水。
红
外
体
温
探
测
做一做
许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以"看到"物体。
阳光进入大气时，波长较长
的色光，如红光，透射力大，能
透过大气射向地面；而波长短的
紫、蓝、青色光，碰到大气分子、
冰晶、水滴等时，就很容易发生
散射现象。被散射了的紫、蓝、
青色光布满天空，就使天空呈现
出一片蔚蓝了。
傍晚和早晨，太阳斜射大气，
光线在大气中的运行距离变长，
蓝紫光在大气中已散射完，剩余
的红、橙光较多，红、橙光占优
距离为 =
。
（3）用途：可以探测飞机、舰艇、导弹及其他军事目标；可以为飞机、船只导
航；天文学上可以用来研究行星、卫星；在气象上可以探测雷雨、云层厚度等。
红外线：波长约为760nm～1mm
特点：①波长介于无线电波和可见光之间
②所有物体都会发射红外线
③物体的红外辐射跟温度有关。
热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。
4.4 电磁波谱
1.波长、频率和波速
(1) 波长:相邻的两个波峰(或波谷)之间的距离(单位:m)
(2) 频率:在1s内传播完整波长的个数
(3) 波速:用来描述波传播快慢的物理量三者关系：波速=波长×频率
即: c f
或 cT
初步认识电磁波的产生与应用
初步认识电磁波的产生与应用电磁波是一种由电场和磁场相互作用而形成的能量传播现象，广泛应用于通信、雷达、医学等领域。
本文将介绍电磁波的产生原理以及几个常见的应用领域。
一、电磁波的产生电磁波的产生源于电荷的运动。
当电荷发生加速时，就会产生变化的电场和磁场，从而形成电磁波。
根据不同频率的电磁波，可以将其分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同波段。
二、电磁波的应用1. 通信领域电磁波在通信领域有着广泛的应用。
广播、电视、手机等无线通信设备都是利用电磁波传输信息的。
无线电通信的原理是利用变化的电磁场传播信息，通过调制电磁波的参数如频率、振幅等来编码信息，然后通过天线发送出去，并由接收设备接收和解码。
2. 雷达技术雷达是采用电磁波进行远距离探测和目标跟踪的一种技术。
雷达根据发送的电磁波是否被目标物体反射回来，来判断目标物体的位置、距离以及速度。
雷达广泛应用于军事、天气预报、航空导航等领域。
3. 医学应用电磁波在医学领域也有重要的应用。
核磁共振成像（MRI）利用电磁波和静态磁场对人体进行成像，可以观察到人体组织的结构和功能。
医学中常用的X射线也属于电磁波的一种，它可以穿透人体或物体，利用不同的吸收程度来形成影像。
4. 其他应用电磁波还被广泛应用于无线充电、遥控器、热辐射、光电子器件等领域。
在无线充电中，利用电磁波的感应和能量传输特性，将电能从发射方通过电磁波进行传输，再通过接收方转换为电能进行充电。
遥控器也是利用电磁波将信号传输到被控制设备上，实现远程操作。
三、电磁波的安全问题虽然电磁波在各个领域具有重要的应用，但它也存在一定的安全问题。
高强度的电磁波可能对人体产生不良影响，如电磁辐射引发的健康问题。
因此，在使用电磁波时需要注意保护自身安全，避免长时间暴露于高强度电磁场中。
总之，电磁波作为现代科技的重要组成部分，在不同领域中扮演着重要角色。
通过了解电磁波的产生原理和应用领域，我们能更好地利用电磁波的性质与特点，推动科技的发展，服务于人类社会的进步。
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无线电波：
当电流流经导体时，导体周围会产生磁场；当导体和磁力线发生相对切割运动时导体会感生电流。
这就是电磁感应。
如果流经导体的电流的大小、方向以极快的速度变化，导体周围磁场大小方向也随之变化。
变化的磁场在其周围又感生出同样变化着的电场，而这电场又会再一次感生出新的磁场……。
这种迅速向四面八方扩散的交替变化着的磁场和电场的总和就是电磁波，其磁场或电场每秒钟周期变化的次数就是电磁波的频率。
频率的基本单位是赫芝（Ｈz）。
于是，人们把频率在３０００吉赫（详见本节波段表说明）以下，不通过导线、电缆或人工波导等传输媒介，在空间辐射传播的电磁波定义为无线电波。
无线电波和其他电磁波一样，在空间传播的速度是每秒３０万公里。
红外线的划分
根据使用者的要求不同，红外线划分围很不相同。
把能通过大气的三个波段划分为：
近红外波段 1～3微米
中红外波段 3～5微米
远红外波段 8～14微米
根据红外光谱划分为：
近红外波段 1～3微米
中红外波段 3～40微米
远红外波段 40～1000微米
医学领域中常常如此划分：
近红外区 0.76～3微米
中红外区 3～30微米
远红外区 30～1000微米
医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。
近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。
（但在实际应用常把 2.5微波以上的红外线通称为远红外线。
）
红外线的产生原理
由炽热物体、气体或其他光源激发分子等微观客体所产生的电磁辐射。
主要是由外层电子的跃迁。
红外线的辐射源区分
白炽发光区
Actinic range，又称“光化反应区”，由白炽物体产生的射线，自可见光域到红外域。
如灯泡（钨丝灯，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太阳。
热体辐射区
Hot-object range，由非白炽物体产生的热射线，如电熨斗及其它的电热器等，平均温度约在400℃左右。
发热传导区
Calorific range，由滚沸的热水或热蒸汽管产生的热射线。
平均温度低于200℃，此区域又称为“非光化反应区”（Non-actinic）。
温体辐射区
Warm range，由人体、动物或地热等所产生的热射线，平均温度约为40℃左右。
站在照相与摄影技术的观点来看感光特性：光波的能量与感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。
波长愈长，能量愈弱，即红外线的能量要比可见光低，比紫外线更低。
但是高能量波所必须面对的另一个难题就是：能量愈高穿透力愈强，无法形成反射波使感光材料撷取影像，例如X光，就必须在被照物体的背后取像。
因此，摄影术就必须往长波长的方向——“近红外线”部分发展。
以造影为目标的近红外线摄影术，随着化学与电子科技的进展，演化出下列三个方向：
1.近红外线底片：以波长700nm～900nm的近红外线为主要感应围，利用加入特殊染料的乳剂产生光化学反应，使此一波域的
光变化转为化学变化形成影像。
2.近红外线电子感光材料：以波长700nm～2,000nm的近红外线为主要感应围，它是利用以硅为主的化合物晶体产生光电反应，形成电子影像。
3.中、远红外线热像感应材料：以波长3,000nm～14,000nm 的中红外线及远红外线为主要感应围，利用特殊的感应器及冷却技术，形成电子影像。
可见光的划分
紫光：390-455微米
蓝光：455-920微米
绿光：492-577微米
黄光：577-597微米
橙光：597-622微米
红光：622-760微米
可见光的产生原理
由炽热物体、气体或其他光源激发分子或院子等微观客体所产生的电磁辐射。
主要是由外层电子的跃迁。
紫外线辐射
紫外线根据波长分为：
近紫外线（长波紫外线）UVA：波长200－280nm；
远紫外线（中波紫外线）UVB：波长280－320nm；
超短紫外线（短波紫外线）UVC：波长320－400nm；
UVD波段（真空紫外线），波长100～200nm，
可见光的产生原理
由炽热物体、气体或其他光源激发分子或原子等微观客体所产生的电磁辐射。
如紫外杀菌灯发出的紫外线就是由灯管的汞原子被激发产生的。
X射线的分区
超硬X射线：波长小于0.1埃
硬X射线：波长在0.1～1埃围
软X射线：波长在1～10埃围
X射线产生的原理
X射线光子产生于高能电子加速，产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。
撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X光光谱的连续部分，称之为制动辐射。
通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的层电子撞出。
于是层形成空穴，外层电子跃迁回层填补空穴，同时放出波长在0.1纳米左右的光子。
由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线，此称为特性辐射
实验室中X射线由X射线管产生，X射线管是具有阴极和阳极的真空管，阴极用钨丝制成，通电后可发射热电子，阳极（就称靶极）用高熔点金属制成（一般用钨，用于晶体结构分析的X 射线管还可用铁、铜、镍等材料）。
用几万伏至几十万伏的高压加
速电子，电子束轰击靶极，X射线从靶极发出。
γ射线
波长短于0.2埃的电磁波。
γ射线的产生
放射性原子衰变或用高能粒子与原子碰撞时所发出的。
原子核衰变和核反应均可产生γ射线。