17-5 电磁波谱
电磁波谱和无线通信
电磁波谱和无线通信电磁波是一种传播光和能量的方式，它在无线通信中起着至关重要的作用。
电磁波谱是不同频率的电磁波按照能量从低到高排列的一种方式。
本文将介绍电磁波谱的不同类型和无线通信中的应用。
一、无线通信和电磁波无线通信是通过无线电波传输信息的一种通信方式，它已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
无线通信可以实现远距离的信息传递，为我们提供了便利。
在无线通信中，电磁波是信息传输的媒介。
电磁波的传播方式有很多种，其中包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线等。
每一种电磁波都有自己特定的波长和频率，这决定了它们的传播特性和应用范围。
二、电磁波谱的类型根据频率从低到高的顺序，电磁波谱可以分为以下几个类型：1. 无线电波：无线电波是频率低于10^9赫兹的电磁波，用于广播、电视、无线通信等领域。
无线电波的波长较长，可以穿透建筑物和地球大气层，传输距离远。
2. 微波：微波是频率在10^9到10^12赫兹之间的电磁波，主要用于雷达、微波炉、无线局域网等应用。
微波的波长比无线电波短，更容易被大气吸收，传输距离较短。
3. 红外线：红外线是频率在10^12到10^14赫兹之间的电磁波，主要用于红外线遥控器、红外线摄像机等设备。
红外线的波长比微波更短，能够检测和感应物体的热辐射。
4. 可见光：可见光是频率在10^14到10^15赫兹之间的电磁波，包括了我们可以用肉眼看到的颜色。
可见光广泛应用于照明、图像传感器等领域。
5. 紫外线：紫外线是频率在10^15到10^17赫兹之间的电磁波，主要用于紫外线杀菌灯、美容仪器、紫外线光刻等领域。
紫外线具有较强的杀菌作用。
6. X射线：X射线是频率在10^17到10^20赫兹之间的电磁波，主要用于医学影像、材料检测等领域。
X射线能够穿透物体，可以用来观察人体内部结构以及检测材料的性质。
7. 伽马射线：伽马射线是频率大于10^21赫兹的电磁波，主要用于核物理实验和伽马射线仪器检测等领域。
分析化学 第九章 光谱分析法概论
散射
③运动方向改变
Raman散射 ①非弹性碰撞
Stokes线λ散＜λ入
②有能量交换,光的频率改变
③运动方向改变
反Stokes线λ散＞λ入
散射光强 I ∝ 1/λ λ散-λ入 为拉曼位移，与分子的振动频率有关。
h
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三、电磁辐射与物质的相互作用
4.折射和反射
反射：当光从介质1照射到与介质2时，一部分 光在界面上改变方向返回介质1的现象。
Planck常数：h = 6.626 × 10 -34 J . S 光速：c = 2.997925×1010cm/s
h
5
⒋波长越小、频率越大，能量越大。 ⒌单色光：
单波长的光（由具有相同能量的光子组成）
⒍能量常用单位：eV erg J ⒎能量换算关系：
1 e V 1 .6 1 0 1 9 J 1 .6 0 2 2 1 0 1 2 e r g
2.发射
2
样品
1
E 21h21hC / 21 E2h2hC/2
火焰或电弧
0
E1h1hC/1
λ2 λ1
λ21
λ
火焰、电弧激发的发射光谱示意图
2
I0
样品
I
E 21h21hC / 21 2hC/2
E1h1hC/1
光致发光示意图
λ2 λ1
λ21
h
9
三、电磁辐射与物质的相互作用
3.散射
Rayleigh散射①弹性碰撞 ②无能量交换，光的频率不变
λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形 状和λmax不同。
h
15
h
16
③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。
按频率由低到高排列的电磁波谱
电磁波谱是按照电磁波的频率或波长来分类的。
以下是按频率从低到高排列的电磁波谱：1. 极低频 (ELF，Extremely Low Frequency)：3 Hz - 30 Hz2. 超低频 (ULF，Ultra Low Frequency)：30 Hz - 300 Hz3. 声 (Voice Frequency，VF) 或对讲 (Telecommunication Frequency)：300 Hz - 3 kHz4. 甚低频 (VLF, Very Low Frequency)：3 kHz - 30 kHz5. 低频 (LF, Low Frequency)：30 kHz - 300 kHz6. 中频 (MF, Medium Frequency)：300 kHz - 3 MHz7. 高频 (HF, High Frequency)：3 MHz - 30 MHz8. 甚高频 (VHF, Very High Frequency)：30 MHz - 300 MHz9. 超高频 (UHF, Ultra High Frequency)：300 MHz - 3 GHz10. 卫星通信频率(SHF, Super High Frequency)：3 GHz - 30 GHz11. 极高频 (EHF, Extremely High Frequency)：30 GHz - 300 GHz在频谱范围的 300 GHz 之后，开始出现其他类型的电磁波，例如：12. 太赫兹波 (Terahertz waves)：0.3 THz - 3 THz13. 红外线 (Infrared)：3 THz - 430 THz14. 可见光 (Visible light)：430 THz - 770 THz15. 紫外线 (Ultraviolet)：770 THz - 30 PHz16. X射线 (X-rays)：30 PHz - 3 EHz17. 伽马射线 (Gamma rays)：3 EHz 及以上。
电磁波谱22张ppt
（2）在“非典”非常时期，常 常在教室内开“紫外线灯” 为什么？
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利用紫外 线的荧光 作用检验 人民币的 真伪
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紫外线杀 菌灯
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防紫外线雨伞
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六、伦琴射线和γ射线
4
二、无线电波
无线电波：波长大于1mm（频率小于 300GHz)的电磁波 用途：通信、广播和天体物理研究等
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三、红外线
(1)红外线是一种波长比红 光的波长还长 的不可见光。其波长范围很宽，约750nm～ １×106nm (2)显著作用：热作用。 (3)由英国物理学家赫谢尔于1800年首先 发现红外线，一切物体都在不停地辐射红 外线，物体温度越高，辐射红外线的本领 越强。
问题：
天空为什么是亮的？ 大气对阳光的散射
傍晚的阳光为什么是红的？
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五、紫外线 （1）紫外线是一种波长比紫光还短 的不可见光；其波长范围约5nm～ 370nm， 显著作用：A、荧光，B、化学 作用，C、杀菌消毒 （2）由德国物理学家里特于1801 年首先发现的，一切高温物体 发出的光中，都有紫外线。
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八、太阳辐射
能 量 的 相 对 大 小
紫外线
可见光
红外线
黄绿光
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400
800
1200
1600
2000
20 波长λ/nm
八、太阳辐射
17.2电磁波及其传播
了解电磁波
麦克斯韦
赫兹象：听到“咔嚓”声。 2、现象分析：时断时续的电流产生电磁 波被收音机接收到。
例题（课本P67例题） 电磁波的速度与光速相同
电磁屏蔽
探究电磁波的特性
声音的传播需要介质，那电磁
波的传播需要介质吗？ 为什么有时候手机的信号不好 呢?会在什么地方遇到？为什 么?
微波炉
1.经常检查炉 门有没有损伤
2.在微波炉使 用时,离微波炉 一米以外,眼睛 不要看炉门
电吹风
1.开启和关闭电吹风 时尽量离头部远一点 2.使用时，最好将电 吹风与头部保持垂直 3.不要连续长时间使 用，最好间断停歇
实验二
电磁波能
在真空中 传播吗?
电磁屏蔽
电磁屏蔽视频：
D:\苏科物理\课件\自做课 件\17电磁波和现代通信\17.2电磁波及其传播 \17-视频-5：电磁屏蔽.rmvb
将手机放在塑料容器内。。。。
结论
电磁波能在真空中传播,
不需要介质. 金属容器能屏蔽电磁波.
想一想：在建筑物或电梯中，手机 有时会收不到信号或信号较弱，原 因可能是什么？ 金属容器能屏蔽电磁波 阅读：P69“电磁波谱”
电磁波谱
按频率由高到低的顺序记电磁波谱及对应的应用
核
能
X射线透视
紫外线杀菌
红外应用
电
视
广 播
防止电磁波的危害
手机
听说手机辐射很严重啊
手机辐射能煮熟鸡蛋
科学测量发现手机接通瞬间释放的 电磁辐射最大，因此在手机响过一 两秒后或电话两次铃声间歇时接听 电话为好.
电视机 1.选择信誉好 的电视机品牌 2.看电视节目 时应保持一定 的观看距离
f＝52.5MHz=52.5×106Hz
高中物理第十四章电磁波5电磁波谱无线电频谱和波段划分素材选修3_4
5 电磁波谱无线电频谱和波段划分极低频短波通信频率功能的划分极低频短波通信实际使用的频率范围:1.6 MHz～30 MHz1600 kHz～1800 kHz:主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号1800 kHz～2000 kHz:160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。
2000 kHz～2300 kHz:此波段用于海事通信，其中2182 kHz保留为紧急救难频率。
2300 kHz～2498 kHz:120米的广播波段。
2498 kHz～2850 kHz:此波段有很多海事电台。
2850 kHz～3150 kHz:主要是航空电台使用。
3150 kHz～3200 kHz:分配给固定台。
3200 kHz～3400 kHz:90米的广播波段，主要是一些热带地区的电台使用。
3400 kHz～3500 kHz:用于航空通信。
3500 kHz～4000 kHz:80米的业余无线电波段。
4000 kHz～4063 kHz:固定电台波段。
4063 kHz～4438 kHz:用于海事通信。
4438 kHz～4650 kHz:用于固定台和移动台的通信4750 kHz～4995 kHz:60米的广播波段，主要由热带地区的一些电台使用。
最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。
4995 kHz～5005 kHz:有国际性的标准时间频率发播台。
可在5000 kHz听到。
5005 kHz～5450 kHz:此频段非常混乱，低端有些广播电台，还有固定台和移动台。
5450 kHz～5730 kHz:航空波段。
5730 kHz～5950 kHz:此波段被某些固定台占用，这里也可以找到几个广播电台。
5950 kHz～6200 kHz:49米的广播波段。
6200 kHz～6525 kHz:非常拥挤的海事通信波段。
6525 kHz～6765 kHz:航空通信波段。
6765 kHz～7000 kHz:由固定台使用。
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。
1175《仪器分析》西南大学网教19秋作业答案
1175 20192单项选择题1、 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ?.4 个，弯曲 . 2 个，对称伸缩. 2 个，不对称伸缩 .3 个，不对称伸缩2、关于MS ，下面说法正确的是（ ）. 质量数最大的峰为分子离子峰 . A,B,C 三种说法均不正确. 质量数第二大的峰为分子离子峰 .强度最大的峰为分子离子峰3、 在液相色谱法中，按分离原理分类，液固色谱法属于. 排阻色谱法 . 分配色谱法. 离子交换色谱法 .吸附色谱法4、色谱分析法中的定性参数是（ ）. 保留值. 半峰宽 .峰面积.基线宽度5、某化合物分子式为C6H14O, 质谱图上出现m/z59(基峰)m/z31以及其它弱峰m/z73，m/z87和m/z102. 则该化合物最大可能为.E. 己醇-2.乙基丁基醚.正己醇.二丙基醚6、为测定某组分的保留指数，气相色谱法一般采取的基准物是.正构烷烃.正丁烷和丁二烯.正庚烷.苯7、分子式为C9H9ClO3的化合物，其不饱和度为（）. 4. 6. 5. 28、并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为.分子中有些振动能量是简并的.因为分子中有C、H、O 以外的原子存在.分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂.分子某些振动能量相互抵消了9、在100MHz仪器中，某质子的化学位移δ=1ppm，其共振频率与TMS相差.C. 100Hz.1Hz.200Hz.50Hz10、在溴己烷的质谱图中，观察到两个强度相等的离子峰，最大可能的是：.m/z 为15 和29.m/z 为29 和95.m/z 为95 和93.m/z 为93 和1511、某一化合物在紫外吸收光谱上未见吸收峰, 在红外光谱的官能团区出现如下吸收峰:1700cm-1左右, 则该化合物可能是.芳香族化合物.酮.醇.烯烃12、下列化合物中，质子化学位移值最大的是（）.CH3F.CH4.CH3Br.CH3I13、CH3CH2Cl的NMR谱，以下几种预测正确的是.CH2中质子比CH3中质子屏蔽常数大.CH2中质子比CH3中质子外围电子云密度小.CH2中质子比CH3中质子共振磁场高.CH2中质子比CH3中质子共振频率高14、根据范第姆特议程式，指出下面哪种说法是正确的.最佳流速时，塔板高度最大.最佳塔板高度时，流速最小.最佳流速时，塔板高度最小.最佳塔板高度时，流速最大15、下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带. A. 3300—3010cm-1, 1900—1650cm-l，1000——650cm-1.3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1.3000—2700cm-1, 1900—1650cm-1, 1475——1300cm-1.3300—3010cm-1，1675—1500cm-1, 1475—1300cm-116、CH3CH2Cl的NMR谱，以下几种预测正确的是.CH2中质子比CH3中质子外围电子云密度小.CH2中质子比CH3中质子共振磁场高.CH2中质子比CH3中质子屏蔽常数大.CH2中质子比CH3中质子共振频率高17、乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为.2，3，7.3，2，7.2，3，3.3，2，818、在液相色谱中，为了改变色谱柱的选择性，可以进行如下哪些操作？.改变填料的粒度和柱长.改变固定相的种类或柱长.改变固定相的种类和流动相的种类.改变流动相的种类或柱子19、塔板理论不能用于.塔板高度计算.解释色谱流出曲线的形状.塔板数计算.解释色谱流出曲线的宽度与哪些因素有关20、利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的色谱分析法称为.吸附色谱法.分配色谱法.分子排阻色谱法.离子交换色谱法21、在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带. F. 不移动.向低波数方向移动.稍有振动.向高波数方向移动22、在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为.KBr 晶体在4000～400cm-1 范围内不会散射红外光.在4000～400 cm-1 范围内，KBr 对红外无反射.KBr 在4000～400 cm-1 范围内有良好的红外光吸收特性.KBr 在4000～400 cm-1 范围内无红外光吸收多项选择题23、液液分配色谱中，对载体的要求是（）.与固定相之间有着较大吸引力.多孔.惰性.对被测组分有一定吸附力24、LC-MS联用中，可以采用的流动相包括（）.乙酸铵.甲酸.磷酸.氨水25、质谱中常用的质量分析器有（）.电磁式双聚焦质量分析器.Q.磁式单聚焦质量分析器.MALDI26、下列现象表明电磁辐射波动性的有（）.反射.衍射.折射.发射27、常用于衡量色谱柱柱效的物理量是（）.理论塔板数.塔板高度.色谱峰宽.保留体积28、测试NMR时常用内标为TMS，它具有以下特点（）.硅的电负性比碳小.结构对称，出现单峰.TMS质子信号比一般有机质子信号处于更高场.沸点低且易溶于有机溶剂29、高效液相色谱中，选择流动相时应注意（）.对被分离的组分有适宜的溶解度.黏度大.与检测器匹配.与固定相不互溶30、气相色谱中，影响组分容量因子的主要因素有（）.固定液性质.柱长.柱温.载气种类31、两组分在分配色谱柱上分离的原因是（）.在固定液中的溶解度不同.结构上的差异.极性不同.相对校正因子不同32、使质子化学位移值出现在低场的原因（）.形成氢键.去屏蔽效应.屏蔽效应.与电负性大的基团相连33、醇类化合物形成氢键后，vOH吸收峰的特征表现为（）.峰位向高频移动，且峰强变大.峰位向低频移动，在3300~3500cm-1.形成氢键后vOH变为尖窄的吸收峰.峰强增大，峰形变宽34、能使两组分的相对比移值发生变化的因素有（）.改变薄层厚度.改变固定相种类.改变展开剂组成.改变固定相的粒度35、气相色谱法中常用的载气有（）.氦气.氮气.氧气.氢气36、属于色谱-质谱联用的技术是（）.GC-FTIR.LC-FTIR.LC-MS.CE-MS37、影响电泳速度大小的因素有（）.电场强度E.毛细管长度.介质特性.粒子离解度38、一个含多种阴阳离子及一种中性分子的混合物，可使用的分离方法是（）.环糊精电动毛细管色谱法.胶束电动毛细管色谱法.毛细管凝胶电泳法.毛细管区带电泳法39、高效液相色谱中，影响色谱峰扩展的因素是（）.柱压效应.分子扩散项.涡流扩散项.传质扩散项40、在X射线，紫外光、红外光、无线电波四个电磁波谱区中，关于X 射线的描述正确的是.波长最长.波数最大.波长最短.频率最小41、质谱图中分子离子峰的辨认方法是（）.分子离子峰的m/z应为偶数.分子离子必须是一个奇数电子离子.分子离子峰与邻近碎片离子峰的质量差应该合理.分子离子峰的质量应服从氮律42、酸度对显色反应影响很大，这是因为酸度的改变可能影响（）.反应产物的稳定性.显色剂的浓度.反应产物的组成.被显色物的存在状态43、下列化合物中，其红外光谱能出现vC=O吸收峰的有（）.醇.酮.醛.酯主观题44、在红外光区域内可能有哪些吸收？参考答案：在红外光谱区域内可能有以下吸收：3500~77500px-1，两个不太强的尖峰, NH伸缩振动峰；2960~2870 cm-1，双峰为υCH(-CH3)；2930~2850 cm-1至少有两个峰，亚甲基的C-H伸缩振动；2270~2100 cm-1尖锐的峰，炔的C-C伸缩振动；1475~1300 cm-1 δC-H的弯曲振动。
电磁波谱以波长从小到大怎样排列
电磁波谱以波长从小到大怎样排列电磁波谱按照波长从小到大的顺序排列如下：
1. 伽马射线 (Gamma Rays):
•波长范围：小于0.01纳米
•频率范围：大于30艾克赫兹
2. X射线 (X-Rays):
•波长范围：0.01纳米到10纳米
•频率范围：30艾克赫兹到30皮赫兹
3. 紫外线 (Ultraviolet):
•波长范围：10纳米到400纳米
•频率范围：30皮赫兹到750艾克赫兹
4. 可见光 (Visible Light):
•波长范围：400纳米到700纳米
•频率范围：750艾克赫兹到430艾克赫兹
5. 红外线 (Infrared):
•波长范围：700纳米到1毫米
•频率范围：430艾克赫兹到300吉赫兹
6. 微波 (Microwaves):
•波长范围：1毫米到1米
•频率范围：300吉赫兹到300兆赫兹
7. 无线电波 (Radio Waves):
•波长范围：1米以上
1/ 2
•频率范围：小于300兆赫兹
这个电磁波谱包括了广泛的波长和频率范围，每个区域对应不同类型的电磁波，具有不同的特性和应用。
从高能量、短波长的伽马射线到低能量、长波长的无线电波，电磁波谱覆盖了多个科学和技术领域。
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电磁波家族-PPT课件
【审题指导】 解此题应把握两点： (1)电谐振的原理． (2)电磁波的接收过程．
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【精讲精析】 当处于电谐振时，所有的电 磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不 过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波， 在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐 电路接收的感应电流，要再经过检波(也就 是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以 听到声音，故正确答案为A、D.
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热点示例创新拓展
电磁波的综合应用 [经典案例] (10分)某雷达工作时发射电磁波的 波长λ＝20 cm,每秒发射的脉冲数n＝5000,每个 脉冲持续的时间为t＝2×10－8 s,问电磁波的振 荡频率为多少？最大侦察距离是多少？ 【审题指导】 解此题注意两点： (1)电磁波的波长、波速、频率的关系． (2)对侦察距离的理解．
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1.电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的 顺序把它们排列包括无线电波、红外线、可 见光、紫外线、X射线、γ射线． 3.电磁波的特性及应用
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例2 下面列出一些医疗器械的名称和这些 器械运用的物理现象.请将相应的字母填写在 运用这种现象的医疗器械后面的空格上. (1)X光机，________． (2)紫外线灯，________． (3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得 较好，这里的“神灯”是利用________．
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要点探究讲练互动
要点一 对调幅、调频、调谐、解 调的理解
学案导引
1.无线电波的发射原理是什么？经过哪几个 过程？ 2.怎样才能顺利接收无线电波信号？
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1.无线电波的发射和接收过程
2.“调幅”和“调频”都是调制过程 (1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的 调制方式叫调幅,一般电台的中波、中短波、 短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波. (2)高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的 调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视 中的伴音信号，采用调频波．
电磁波分布范围及其使用详细介绍
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。
电磁频谱基础
信息（Information）：信息是要表示和传送的对象（内容）。 消息（Message）：消息是表示信息的媒体，象语言、文字、 图象、符号、声音等。 信号（Signal）：信号是消息的承载者，常常由消息变换而来， 它是与消息对应流）。 3 BY T. LUO
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BUPT
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无线电频谱分类及其名称
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无线电频谱分类及其名称
甚高频 VHF 30-300MHz 米波 10-1米（m）
微
波
特高频 超高频
极高频 至 高频
UHF SHF
EHF
300-3000MHz 3-30GHz
30-300GHz 300-3000 GHz
分米波 厘米波
毫米波 亚毫米波 或丝米波
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电磁频谱基础知识
动 画
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电磁频谱基础知识
平面电磁波向前传播时，电场和磁场 同步变化，电场方向发生改变时，磁 场方向同时发生改变，而波的传播方 向不改变。
某时刻平面电磁波的波形如图 所示。
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电磁波根据频率的不同可以划分为很多形 式， 如无线电波、红外线波、可见光波 、紫外线波、X射线等，这些电磁波分别 使用不同的频率范围。电磁频谱就是这 些不同频率范围的电磁波的总称。表1-1 列举了一些常见的电磁波形式及其对应 的频率范围。
这是二个波动方程
麦克斯韦Maxwell （－1879）
预言电磁波存在
奇妙的电磁波 无线电通信的奠基人
赫兹
12
BY T. LUO
1888年,德国人赫兹用这个火花产生电磁波的装置， 证明了人们怀疑与期待已久的电磁波存在。
第二章 电磁波及电磁波谱
解得： λmaxT=2897.8
式中： λ ：波长。（μm） T ：绝对温度（K）
常用这种方法选择遥感器和确定对目标物进 行热红外遥感的最佳波段。
2.2.1 黑体辐射
2）物体的发射
基尔霍夫定律 在给定温度下，物 体对任一波长的发 射和吸收成正比， 比值与物体的性质 无关，只是波长和 温度的函数。即有：
0 = ελ M = / M λ λ
f (λ , T )α λ /= f (λ , T ) α λ
物体的光谱发射率等于物体的光谱吸收率。
材料 人皮肤 土壤（干） 水 石英岩 大理岩 铝 铜 铁 钢 油膜（厚0.0508mm） 油膜（厚0.0254mm） 沙 混凝土
温度℃ 30 20 20 20 20 100 100 40 100 20 20 20 20
用于遥控，热 成像仪，红外 制导导弹
微波用于微波 炉，通信、导 航、武器
电磁波谱
2.1.2 电磁波谱
近红外：0.76-3μm，中红外：3-6μm，远红外：615μm，超远红外：15-1000μm。 近红外（NIR：Near Infrared ）：0.75-1。4μm，短波 红外（SWIR：Short-wave Infrared ）：1.4-3μm，中 波红外（MWIR：Medium-wave Infrared）：3-6μm， 长波红外：（LWIR：Long-wave Infrared）： 615μm，远红外（FIR）：15-1000μm。 反射红外波段：0.76-3.0μm ，发射红外波段：3-18μm。 后者又称热红外（TIRS：Thermal Infrared Sensor ）。
红外光谱1
（２）空间效应
C H
3060-3030 cm-1 2900-2800 cm-1
1576cm 1611cm
-1
C H2 C H2 C H2 C H2
1781cm
-1
1678cm -1 1657cm -1 1651cm -1
-1
1644cm-1
影响峰位变化的因素
（２）空间效应：场效应；空间位阻；环张力 （３）氢键效应 (分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极 明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。
计算结果与红外光谱检测得到的羰基伸缩振动频率在 1850 ~1650cm-1基本一致。
（3）、基频、倍频、合频与差频
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频 峰； 由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰， 倍频峰；
3、红外光谱选律ClCl源自CC HH
Cl
Cl
C H y
C H
x
顺-1，2-二氯乙烯的(C=C)伸缩振动中偶极矩变化示意图
A、诱导效应(-I)
F＞Cl＞Br＞I＞OCH3＞NHCOCH3＞C6H5＞ CH3 电负性基团或吸电子基团使伸展振动频率向 高波数方向位移。 电负性基团或吸电子基团使CH2变角振动频 率向低波数方向位移。
三键伸缩振动频率 区
2 3 0 0 1900
C C
C C C
N
C
C N
N C
的伸缩振动
C C O O C O
O
N
C
N
N
C
S
N
N
N
等基团的反对称伸缩振动
C O C N
双键伸缩振动频率 区
1 9 5 0 1500
17电磁波
它们构成正交右旋关系.
4、 在同一点的E、H值满足下式: 5、 电磁波的传播速度为 v 真空中
E H
1
8 1
v c 1 0 0 2.9979 10 m s
实验测得真空中光速
c 2.99792458 10 m s
电磁波的形成： 振荡电路
电荷加速运动 带电体电荷分布变化
二、振荡电偶极子产生的电磁场
振荡电偶极子: 电矩作周期性变化的电偶极子.
q
l i
p ql ql0 cost p0 cost
振荡电偶极子等效于一振荡电流元
q
dq dp il l p0 sin t dt dt
二、电磁场的能量密度与能流密度表达式
1. 能量密度
1 2 电场 we E 2
1 磁场 wm H 2 2
1 2 2 电磁场 w we wm E H 2
电磁波所携带的能量称为辐射能.
2. 能流密度(又叫辐射强度) 单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积 的辐射能量(S)
自50年代第一颗人造卫星上天，卫星通讯事业得到迅猛发展。
如今电磁波已在通讯、遥感、空间控测、军事应用、科学研究 等诸多方面得到广泛的应用。
*11-2 电磁波的能量与动量 一、电磁场的能量密度与能流密度
电磁场中单位体积空间内能量称为电磁场的能 量密度，用 w 表示 单位时间通过电磁场中与能量传播方向垂直的单 位面积上的能量称为能流密度，它是一个矢量， 用 S 表示。
+q . q.
+q . q.
ห้องสมุดไป่ตู้
+q . q
红外光谱分析77952
红外光谱分析序言二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。
到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。
当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。
红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。
因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。
一、基本原理1、基本知识光是一种电磁波。
可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。
表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。
红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。
通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4μ)或4000-400cm-1。
这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振动运动的同时还存在转动运动。
在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。
每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。
红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。
光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。
设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ)波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。
目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。
红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。
2、红外光谱的几种振动形式主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。
(1)伸缩振动(υ)沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。
电磁频谱基础
电磁频谱基础知识
动 画
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电磁频谱基础知识
平面电磁波向前传播时，电场和磁场 同步变化，电场方向发生改变时，磁 场方向同时发生改变，而波的传播方 向不改变。
某时刻平面电磁波的波形如图 所示。
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电磁波根据频率的不同可以划分为很多形 式， 如无线电波、红外线波、可见光波 、紫外线波、X射线等，这些电磁波分别 使用不同的频率范围。电磁频谱就是这 些不同频率范围的电磁波的总称。表1-1 列举了一些常见的电磁波形式及其对应 的频率范围。
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无线电频谱的特性
4）非耗竭性 无线电频谱不同于土地、水、矿藏等非再 生或一类再生资源，它可以反复利用而 不被消耗。 5）易受污染性 无线电频谱易受到自然界噪声和人为噪声 的干扰，需要实施保护性管理。
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无线电频谱的特性
由于无线电频谱具有上述特性，因此用频单位 和个人必须按照国际电信联盟《无线电规则》 、《中华人民共和国无线电管理条例》及国家 、军队无线电管理的相关规定依法使用无线电 频谱。各种用频装备都有其指定的工作频段和 具体工作频率，如果擅自改变工作频率、工作 参数，不按照规定在非许可工作时间和工作空 域进行发射，就可能会对其他军用或民用设备 造成无线电干扰。
微波用于电视和无线电定位技术（雷达）。
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公众无线通信频谱划分
GSM CDMA WCDMA TD-SCDMA TD-LTE 等
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公网频谱情况—移动通信频谱划分 情况
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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。