电磁波的基本应用

电磁波的基本应用及未来发展方向

【论文关键词】：物理学科电磁波应用

【论文摘要】：自1864年电磁波正式被理论预言以来，不同形式的电磁波陆陆续续被发现，它们本质相同，只是波长和频率相差较大，因此性质有所不同，在生活中的应用也各不相同，本文主要结合现实，讨论电磁波在现实生活中的应用及未来应用的发展方向。

一、电磁波的分类概况---------------------------- - 1 -

二、各类电磁波的主要应用 ------------------------ - 2 -

1.无线电波----------------------------------- - 2 -

⑴长波、中波------------------------------- - 2 -

⑵短波 ------------------------------------ - 3 -

2.红外线------------------------------------- - 3 -

3.可见光------------------------------------- - 4 -

4.紫外线------------------------------------- - 4 -

5.X射线-------------------------------------- - 5 -

6.γ射线------------------------------------- - 6 -

三、未来展望------------------------------------ - 7 - 一、电磁波的分类概况

电磁波是以波动形式传播的电磁场，是一种横波，真空中以光速传播。频率由低到高主要分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。当然这只是大体划分，如果把电磁波比喻为钢琴，

每一种频率的波代表一个琴键，那么这些琴键排列起来足以延伸出太阳系，甚至更远!随着一种又一种电磁波的发现，人们对电磁波的性质有了更深入的了解，如频率低于可见光时电磁波主要表现为热效应，反之则主要表现为化学效应，还有折射、反射、干涉、衍射等性质。下面就来分别谈谈各类电磁波的应用。

二、各类电磁波的主要应用

1.无线电波

无线电波主要用于通信。最早用于航海，采用开关来控制电磁波是否发射，因此产生断断续续的声音信号，即摩尔斯电码。现在，无线电波主要用于无线数据网，移动通信及各种无线电广播。当然，无线电波还可以用于遥控（如遥控车钥匙及小朋友们的遥控车玩具等）。无线电波分为长波、中波和短波。

⑴长波、中波

长波可用于海上通信和地下通信，常被用于传播罗兰C导航信号以及标准时间和标准频率的信号。由于长波有稳定传导的特性，因此常用于做地标和导航用途。长波也可以用于传播无线电广播，但由于长波不稳定，只有到夜间才能接收到来自更远的地方的无线电信号，而且很容易受到家用电器的干扰，接受天线也极为复杂，所以在现今已不常用。

中波与长波频率相近，性质也相差不大，主要用作近距离本地无线电广播（主要是调幅广播）、海上通信，无线电导航以及飞机上的通信等。

值得注意的是，长波中波是仅有的两种可以靠地波顺着地球表面曲度传播很远的波，在卫星通信为发展之前，用于全球通信，即便是现在，长波中波依然受到军事专家的青睐，尤其是海军，要想潜水艇在不浮出水面的条件下和地面指挥中心取得联系，只有靠他们！

此外，中波还用于飞机导航。

⑵短波

短波是指频率为3～30MHz的无线电波。主要以天波的形式传播，可在地面和大气层中的电离层之间反射，因而可以传播的很远。短波通信被广泛用于传输电报、电话、数据和静态图像，也可用于军用远程通信中。地面指挥中心所要与远处的军队或海面上的军舰进行通信，都要依靠短波电台发射的短波。短波通信因其发射功率小，传输距离远，建站迅速，便于机动而广泛用于军事通信。

2.红外线

红外线是无处不在，因为它的产生与温度密切相关。物体的表面辐射能量与物体表面温度的四次方成正比。自然界中的所有物体，只要温度高于绝对零度，就会向外辐射红外线。温度越高，辐射能量越高，波长越短，频率越高。

红外线具有无线、抗干扰能力强、信息传输可靠、功耗低、成本低等特点，在生活中主要用于遥控，热成像和医用治疗。

家用电器的远程遥控大多使用的是红外线遥控技术，如电视机、空调等。当遥控器与红外线对准偏差不超过15°时，接收效果最好。由于波长远小于无线电波，因此一般不会干扰到收音机等其他无线设

备工作，而且红外线难以穿过墙壁，所以不同房间的电器可以使用通用遥控器而不收干扰。

红外线还可以用于热成像技术，最主要的应用是红外摄像机，可以用于探查森林火灾，在燃起明火前将火灾扼杀在摇篮里；也可以用于动物行为的研究及动物保护，在漆黑的夜晚，红外摄像机已成为了动物保护工作者的眼睛。此外，红外夜视镜也运用了热成像技术。在军事领域，红外线主要用于军事侦察，可识别伪装后的目标和夜间敌方的活动，也可以监测导弹，为导弹拦截提供预警。

此外，红外线还可用于防盗、医疗保健、红外感应开关等方面。

3.可见光

可见光是指人眼可以接收到的那一部分电磁波，说到可见光在生活中的应用，最常见的就是照明了，各种各样的灯使得黑夜不再漫长无趣，路灯使得街道亮如白昼，各色的霓虹灯更是增添了夜晚的情趣，人们去散步、去玩耍，对于喜好夜生活的人来说，也许晚上才是一天中最快乐的时光。

当然可见光也可以用于传递信息，并非是以类似于交通信号灯的形式，而是指可见光通信。有了这项技术，你不用连Wife就可以在路灯下下载一部电影！使用可见光进行数据传输，数据率更高，安全性更高。但这项技术目前还处于研究阶段，只存在于实验室以及世博会上，也许不久的将来，我们真的可以见到在电影里才会有的场景。

4.紫外线

紫外线同样属于不可见光的一部分，频率高于可见光，主要具有

化学效应。用于工业、生物、医学等领域。

短波紫外线能分解氧气分子，从而生成臭氧，在需要提高成品率的半导体器件、液晶表示元件、光学制品等制造中，紫外线和臭氧并用的干式光表面处理技术已成不可缺少的技术手段；另外，对于一些接着性、印图性很差的材料，用高能紫外线处理后可得到极其清洁的表面和强力的表面接着性，这项技术运用了紫外线的氧化性，氧化污染物，并生成亲水性原子团；紫外线还可用于杀菌，用紫外线光源照射食品、材料等表面，具有快速高效、无污染的杀菌效果。

紫外线还可用于生物诱变育种，通过影响DNA结构是生物的遗传性状改变，从而培育出新物种。

除了以上两种用途，紫外线还有一种令人意想不到的作用——人体保健！波长在 280~320 纳米的月波紫外线可用于调节高级神经的功能、改善睡眠、降低血压。经常接受紫外线照射还能加强白血球的吞噬能力，增强人的免疫功能。不过一般情况下，紫外线对人体都是有害的，容易伤害到眼睛，皮肤等地方，甚至会引起皮肤癌。

5.X射线

X射线，在发现时由于其神奇的特性，被誉为最神秘的射线。现主要用于医学领域。

X射线可用于医学诊断，当X射线穿过人体时，不同部位的吸收量不同，骨骼吸收最多，最终各部位的实际穿过量也不同，荧光屏上也就会显示浓淡程度不同的阴影，可以帮助医生判断患者病情；X射线还可用于治疗，用不同的X射线照射病灶，可使细胞组织受到破坏

和抑制，用于治疗肿瘤等疾病。

在工业领域，X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测；在研究领域，由于晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。X射线还可以用于研究动物的运动，如猫为何从高空掉落摔不死等等。在考古方面，在研究一些木乃伊或在特殊情况下千年不腐的古尸是，也会用到X射线。还有最常见的，在机场，X射线可用于检查包裹中是否有违禁品。

6.γ射线

γ射线的频率最高，具有较高的能量，具有很强的穿透力，对人体伤害很大，但在生活中，还是有较为广泛的应用。

γ射线在农业中起到了很大作用，可用于诱导变异，从而培育出新品种；也可用于治理害虫，γ射线只会对雄性害虫的基因起作用，变异后的雄性害虫与雌虫交配过后，雌虫就会绝育，这种方法可以灭掉一大群害虫；在一定范围内，γ射线还可通过促进细胞分裂来刺激植物生长。

在工业中，由于γ射线具有很强的穿透力，通常可用于零部件探伤，若零部件中有气泡或杂物，底片就可以显示出来。

在医学方面，γ射线常用于治疗肿瘤，通过使分子电离杀死肿瘤细胞；目前利用最广泛的就是伽马刀手术，该手术无创伤、不出血、不需麻醉，无手术禁忌症，适应症较广。

在环境保护方面，γ射线通常用于处理污水，使有害物质分解，

这样做最大的优点是不会造成二次污染。

三、未来展望

随着卫星通信的发展，地波传播的方式已不再占有绝对优势，现代通信也许会逐渐被卫星通信取代，或许有朝一日，我们可以收听到来自大洋彼岸的调频广播。我们或许还可以更好的利用红外线来测距技术，在工业中测量零部件长度，还可以用于大型吊车上，一个人就可以操作完成所有工作，解放劳动力；红外线或许还可用于电路监测维修，通过探查不同温度，快速查出短路和断路的地方。还有可见光通信，如果在路灯下站一会就可以下载好一部电影，那么我相信，每天蹲在银行门口蹭Wife的人会少很多！γ射线虽然对人体伤害极大，但是抗干扰能力很强，也许未来可以安全的用于通信中。

第三次工业革命已经到来，科技正在飞速发展，未来是什么样子的，难以想象。或许在不久的将来，科技的发展会给我们一个又一个意想不到的惊喜。

【参考文献】

［1］百度百科

［2］好搜百科

［3］百度知道