第八章电磁辐射及原理分析
第八章 辐射换热
ρ+α=1（原因：因分子间排列非常紧密，当热辐射 能投射到固体表面时，马上被相邻的分子所吸收）
所以对于固体和液体，其吸收和反射均在表面进 行（表面状况影响很大）。吸收能力强，则反射能力 弱。 例如：玻璃—对可见光基本上是透明体，对于其它波 长的热辐射，穿透能力很差（大棚蔬菜；温室效应－ 地球变暖）。
在温度较高时，必须考虑热辐射的影响（对气体）。
黑体辐射函数 定义：在0~λ的波长范围内黑体发出的辐射能在其 辐射力中所占份额。
黑体辐射函数
【例8-1】若灯泡钨丝的辐射可近似地视为黑体辐射， 试求可见光区段辐射能所占的份额。设灯丝的温度为 2900K。
解：可见光的波段范围为 0.38μm~0.76μm，
三、基尔霍夫定律 反射辐射与吸收辐射二者之间的联系: 1859年基尔霍夫揭示了与周围环境处于热 平衡状态下的实际物体辐射力E与吸收比α间的 关系。
如图，板1是黑体，板2是实际物体，
工业上一般物体(T<2000K)热辐射的大部分
能量的波长位于0.76~20μm。
太阳辐射：0.1~20μm
约定：除特殊说明，以后论及的热射线都
指红外线。
二、辐射能的吸收、反射和透射
当热辐射的能量投射到物体表面时，和可见光一 样，也发生吸收，反射和穿透现象。
根据能量守恒有：
在一般情况下，对于固体和液体而言，τ=0。
部分材料的法向光谱发射率
3. 辐射力
但实验结果发现，实际物体的辐射力并不严格 地与绝对温度呈四次方的关系，但工程上仍采用四 次方关系进行计算，而把温度项修正包括到黑度中 去，因而黑度还与温度有关。
部分材料的法向总发射率与温度的关系
4、定向发射率εφ
定向发射力：在数值上为单位辐射面积在单位时间内
电磁辐射原理
电磁辐射原理电磁辐射，作为现代科技的一个重要组成部分，广泛应用于通信、无线电、电力传输等领域。
然而，对于很多人来说，电磁辐射的原理和对人体的影响还是一个相对陌生的概念。
本文将介绍电磁辐射的原理以及它对人体的影响。
一、电磁辐射的定义和特点电磁辐射是指电磁波在空间传播时释放出的能量，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波具有波动性和粒子性，既能以波动的形式传播，也能以离散的粒子形式传播。
不同类型的电磁波具有不同的频率和能量，这取决于波长和振动频率。
二、电磁波的辐射原理电磁波的辐射原理基于振荡电荷和加速电荷的存在。
当电荷振荡或者加速时，就会产生电磁波。
具体来说，振荡电荷会产生无线电波和微波，例如手机信号和无线局域网络；加速电荷则会产生紫外线、X射线和γ射线，这些电磁波被广泛应用于放射医学和诊断工作中。
三、电磁辐射对人体的影响电磁辐射对人体有一定的影响，主要体现在两个方面：热效应和非热效应。
1. 热效应电磁辐射可以引起物质内部的热能产生。
当人体暴露在高强度的电磁辐射下，其中的能量会被吸收，导致组织升温。
长期暴露在高水平的电磁辐射下可能导致身体的组织和细胞受损。
因此，为了避免这种热效应，一些国家和地区制定了电磁辐射的安全标准，限制了电磁辐射的最大强度。
2. 非热效应除了热效应之外，电磁辐射还可能对生物体产生非热效应。
非热效应是指电磁辐射对细胞和基因的直接影响，而不是通过升温产生的影响。
目前，科学家们正在努力研究电磁辐射对生物体的非热效应，特别是对人类健康的潜在影响。
虽然尚未完全确认非热效应是否会对人体产生负面影响，但一些研究表明，长期暴露在电磁辐射中可能导致DNA损伤、生殖问题、免疫系统紊乱等。
四、减少电磁辐射的暴露尽管电磁辐射对人体的潜在影响尚未完全确认，但我们可以采取一些措施来减少暴露在电磁辐射下的风险。
以下是一些简单的建议：1. 确保通讯设备的远离身体：尽量避免将手机等通讯设备直接接触到身体。
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。
电磁辐射及原理
将上式与静态场比较可见， 将上式与静态场比较可见，它们分别是恒定电流元 Il 产生的磁场及 产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。 电偶极子 ql 产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。 可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象， 可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象，所以近区场 现象 称为似稳场。 称为似稳场。 似稳场 能流密度的实部为零，只存在虚部。 电场与磁场的时间相位差为 π ，能流密度的实部为零，只存在虚部。 2 可见近区场中没有能量的单向流动， 可见近区场中没有能量的单向流动，近区场的能量完全被束缚在源的周 因此近区场又称为束缚 束缚场 围，因此近区场又称为束缚场。
看录像补充的
Hφ = j
I l sin θ − jkr e 2λ r
Eθ = j
ZI l sin θ − jkr e 2λ r
一次方成反比 场强随距离增加不断衰减。 成反比， （3）远区场强振幅与距离 r 一次方成反比，场强随距离增加不断衰减。 ） （）远区场强振幅不仅与距离有关，而且与观察点所处的方位也有关， 5）电场及磁场的方向与时间无关。可见，，场强与方位角φ也有关 方 ）电场及磁场的方向与，具有轴对称特点， 由于电流元沿Z 轴放置，具有轴对称特点电流元的辐射场具有线极化 （4）远区场强振幅不仅与距离有关，而且与观察点所处的方位也有关， 由于电流元沿 轴放置时间无关。可见，电流元的辐射场具有线极化 时间无关 轴对称特点 方位 无关， 无关， 这种衰减不是媒质的损耗引起的，而是球面波固有的扩散特性导致的。 球面波固有的扩散特性导致的 这种衰减不是媒质的损耗引起的，而是球面波固有的扩散特性导致的。 这种特性称为天线的方向性 ，场强的极化方向是不同的 有关的函数称为 特性。当然在不同的方向上， 方向性。 的函数， 可见， 这种特性称为天线的方向性。场强公式中与方位角θ 及 φ 。 向性因子仅为方位角θ 的函数，即 f (θ , φ ) = sin θ 。可见，电流元在θ = 0 的 特性。当然在不同的方向上 场强的极化方向是不同的。 方向性因子， 轴线方向上辐射为零， 表示。 方向上辐射最强。 方向性因子，以 f (θ, φ ) 在与轴线垂直的θ = 90°方向上辐射最强。 轴线方向上辐射为零， 表示。 方向上辐射最强 除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区 除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区 尺寸有限 场的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为 辐射场， 场的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为TEM波，是一种辐射场， 共性 有限尺寸的天线 波 是一种辐射场 其场强振幅不仅与距离 成反比，同时也与方向有关 与方向有关。 其场强振幅不仅与距离r 成反比，同时也与方向有关。 与距离 当然，严格说来， 远区场中也有电磁能量的交换部分。 当然，严格说来， 远区场中也有电磁能量的交换部分。但是由于形 成反比， 成能量交换部分的场强振幅至少与距离 r2 成反比，而构成能量辐射部分 的场强振幅与距离r 成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重 中能量的交换 的场强振幅与距离 成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重 很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。 很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。 中能量的辐射部分可以忽略
电磁辐射基本原理PPT课件
• 电、磁基本振子辐射特性
电、磁基本阵子的辐射场沿径向传播，并且电场与磁场均与传播方 向垂直，因而其远区场是横电磁波（TEM波）。
无论是 E 还是 H，其空间相位因子中都有 e jk，r 及其空间相位 随离源点的距离r的增大而滞后，等相位面是以r为常数的球面，所 以远区辐射场是球面波。由于等相位面上不同点的E、H振幅并非 一定相同，所以又是非均匀球面波。
<17>
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远场与近场的转换
以上分析中是按照距离场源的远近来区分近区和远区，现在定量地 说明工程上如何划分这两个区域。
1 kr
,
1 (kr ) 2
,
1 (kr )3
当 kr 1 ，也即 r 2 上述三项的作用相同。
•工程定义： 远区： 近区：
r 10 2 r 0.1 2
•电磁兼容手册定义： 远区： r 2 近区： r 2
B A
Step3
jE H
电磁辐射的基本求解程序
<5>
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<5>
电基本振子：
作分子中
e jkR e jkr，分母中
R r 的近似，
A (aˆ r
cos
aˆ
sin )
4
Idl e jkr r
磁基本振子：
作 的泰勒展开， e jkR e jk (rRr) e jkr e jk (Rr) e jkr [1 jk (R r)]
<10>
第10页/共22页
• 电基本振子
远场的特点： • 电场～1/r , 磁场～1/r 。 • 电场～f , 磁场～f 。 • 电场与磁场同相。 • TEM非均匀球面波。 • 电场与磁场成确定比例，与空间环 境特性相关。
电磁辐射的作用原理及应用
电磁辐射的作用原理及应用1. 电磁辐射的基本原理电磁辐射是指电磁波以及粒子在空间传播所辐射出来的能量。
它有以下几个基本原理：•电磁波产生原理：电磁波产生于带电粒子的运动。
当带电粒子加速运动时，就会产生电磁辐射。
这是由于加速带电粒子会产生变化的电场和磁场，进而形成电磁波。
•电磁波的传播原理：电磁波是以光速传播的横波。
它可以在真空中传播，并可以通过介质如空气、水和固体等进行传导。
•电磁波的频谱：电磁波的频率范围很广，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同频率的电磁波有不同的性质和应用。
2. 电磁辐射的应用2.1 通信应用电磁辐射在通信领域中有很多应用，以下是其中一些常见的应用：•无线电通信：无线电波是最早应用于通信的电磁辐射形式。
它通过调制电磁波的幅度、频率或相位来传输信息。
无线电通信包括广播、卫星通信、移动通信等。
•微波通信：微波是一种高频电磁波，具有较高的穿透力和较小的衍射现象。
微波通信广泛应用于雷达系统、卫星通信和无线局域网等领域。
•光纤通信：光纤通信利用光的总反射原理传输信息。
光纤作为一种导光器件，将光信号以全内反射的方式在光纤中传输，具有高速率、大容量和低损耗等优点。
2.2 医疗应用电磁辐射在医疗领域中也有广泛的应用，以下是其中一些常见的应用：•X射线检查：X射线是一种高能电磁辐射，可穿透人体组织并在感光材料上形成影像。
医生可利用X射线进行骨骼检查、器官成像和肿瘤诊断等。
•核磁共振成像（MRI）：MRI利用强磁场和无线电波产生高质量的人体内部影像。
它对软组织具有高分辨率，且无辐射危害。
•放射治疗：放射治疗利用高能电磁辐射或粒子辐射杀死肿瘤细胞。
它可以精确定位和控制肿瘤，减少对周围正常组织的损伤。
2.3 生活应用电磁辐射在日常生活中也有一些应用，以下是其中一些常见的应用：•家用电器：家用电器如电视、收音机、手机和微波炉等都利用电磁辐射的原理工作。
电视和收音机使用无线电波接收和传输信号，手机则利用微波进行通信。
电磁辐射的作用原理及应用
电磁辐射的作用原理及应用电磁辐射是指由电磁波带来的能量传输过程。
它由带电粒子产生的变化电场和磁场相互作用而产生。
这种辐射可以分为两类：离散辐射和连续辐射。
离散辐射指的是当带电粒子发生变化时产生的电磁辐射。
这种变化可以来自于带电粒子的加速、减速、改变方向等。
离散辐射在空间中以辐射波的形式传播。
其强度和频率与带电粒子的性质和运动有关。
连续辐射指的是由电磁振荡体产生的辐射。
电磁振荡体是一种可以振荡的系统，它能够通过产生电场和磁场的变化而产生电磁辐射。
常见的电磁振荡体包括电流螺线管、天线、光纤等。
连续辐射主要是指由振荡体产生的电磁波，而其强度和频率与振荡体的特性有关。
电磁辐射是一种能量的传输方式，它具有许多应用。
首先，电磁辐射广泛应用于通信领域。
无线电、微波、红外线、可见光、紫外线等电磁波可以作为信号传输媒介，通过天线或光纤等设备进行信息的传递。
这种通信方式已经成为现代社会不可或缺的一部分。
其次，电磁辐射也被应用于医学领域。
例如，X射线被用于医学影像学，可以用于检查骨骼、器官和组织的病变情况。
医生可以通过X射线照片来诊断疾病或判定治疗效果。
同样，核磁共振成像（MRI）利用磁场和无线电波来生成人体内部的图像，可以帮助医生了解病变部位的情况。
此外，电磁辐射还广泛应用于能源领域。
光伏电池可以将太阳辐射转化为电能，成为清洁能源的重要组成部分。
此外，风能、水能等也利用电磁辐射的特性来转化为电能，供给人们生活和工业生产所需的电力。
还有一些其它的应用领域，例如无人驾驶汽车、雷达系统、卫星导航系统等，都利用了电磁辐射的原理。
无人驾驶汽车通过激光雷达或雷达系统来感测周围环境，以实现自主导航。
而卫星导航系统则利用太空中的卫星发送电磁波来定位和导航。
总的来说，电磁辐射作为能量传输的方式，具有广泛的应用领域。
从通信到医学、从能源到交通，电磁辐射都起到了至关重要的作用。
随着科技的不断发展，电磁辐射的应用也将进一步扩展和深化。
电磁辐射原理与防护
电磁辐射原理与防护电磁辐射是指电磁波在传播过程中向周围环境发出的能量。
在现代社会中，电磁辐射广泛存在于电视、手机、微波炉等电子设备中。
长期暴露在电磁辐射环境中可能对人体健康产生负面影响。
本文将详细探讨电磁辐射的原理以及防护方法。
一、电磁辐射原理电磁辐射产生的原理基于电磁波传播的物理规律。
电磁波具有电场和磁场的振荡，它们以光速传播，并且有不同的频率和波长。
根据电磁波的频率，可以将其分为不同的波段，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线和 X 射线等。
电磁辐射主要通过两种形式传播：近场传播和远场传播。
近场传播是指靠近辐射源的磁场和电场，它们的衰减速度比较慢；而远场传播是指距离辐射源较远的磁场和电场，衰减速度较快。
二、电磁辐射的危害长期接触高强度电磁辐射可能对人体健康造成一定的危害。
根据不同频率的电磁波对人体的影响有所不同。
以下是一些常见的电磁辐射危害：1. 热效应：高频率的电磁辐射会导致人体组织受热，长期暴露可能引发组织损伤和疾病。
2. 电离辐射：高能量的电磁波，如 X 射线和紫外线，具有较高的电离能力。
长期接触这些辐射可能导致 DNA 损伤和细胞变异，增加患癌症的风险。
3. 生物电效应：电磁辐射可能对人体的神经系统、内分泌系统和免疫系统产生一定的影响，导致失眠、压力增加和免疫力下降等问题。
三、电磁辐射防护方法为了减小电磁辐射对人体健康的影响，我们可以采取一些预防措施。
以下是几种常用的电磁辐射防护方法：1. 保持距离：与电磁辐射源保持一定的距离，可以减少电磁辐射对身体的影响。
尽量远离辐射源，特别是高频率的电子设备，如手机、微波炉等。
2. 屏蔽辐射：在需要使用电子设备时，可以使用屏蔽材料减少辐射的传播。
例如，使用电磁波屏蔽罩或合金材料制作屏蔽壳，减少辐射波的穿透。
3. 使用防护设备：在需要接触辐射源的环境中，使用专门的防护设备来减少辐射的影响。
例如，佩戴电磁波防护眼镜、披风和手套等。
4. 合理安排生活环境：减少电磁辐射源的使用和暴露时间。
电磁辐射 检测 原理
电磁辐射检测原理
电磁辐射检测的原理是基于电磁辐射的特性进行测量。
电磁辐射是指从电磁场中传播到空间中的能量。
检测电磁辐射的关键在于测量其强度和频率。
电磁辐射的强度可以通过使用辐射计或电磁辐射监测仪器来测量。
辐射计是一种专门用于测量电磁辐射功率密度的仪器。
它包含一个敏感元件，如热电偶或热电阻，用于测量辐射能量对敏感元件的热效应。
根据测量结果，可以确定电磁辐射的强度。
而电磁辐射的频率可以通过使用频谱分析仪或频率计来测量。
频谱分析仪是一种仪器，其中包含一个接收天线和一系列带通滤波器与放大器。
它将接收到的电磁波信号分解成不同频率的成分，并测量每个频率成分的强度。
频率计则是通过测量电磁波信号的周期或频率来确定辐射的频率。
通过测量电磁辐射的强度和频率，可以评估辐射场的强度和波谱分布，从而判断是否存在辐射水平超过标准的情况。
这在电磁辐射安全评估和监测中非常重要，特别是在无线通信、电力设施、医疗设备等领域。
电磁辐射原理
电磁辐射原理电磁辐射是一种广泛存在于我们周围的物理现象，它对于我们的日常生活和科技进步起着重要的作用。
本文将介绍电磁辐射的原理以及相关的应用。
一、电磁辐射的基本原理在物理学中，电磁辐射是指电场和磁场相互作用而产生的能量传播现象。
电磁辐射是由电荷的加速和震荡所产生的，其传播速度是光速，即时速约为30万公里每秒。
电磁辐射具有波粒二象性，既可以被看作是一种波动现象，也可以被看作是由一系列粒子（光子）组成的。
二、电磁辐射的分类根据波长的不同，电磁辐射可分为多个不同的类别。
常见的电磁辐射包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
这些辐射波长从数百米到数个纳米不等，每种波长的辐射都具有不同的特性和应用。
三、电磁辐射的应用1. 通信技术：无线电波和微波作为一种重要的通信媒介广泛应用于无线电、电视、卫星通信等领域。
通过调制不同的频率，人们可以在世界各地进行远距离通信。
2. 医疗诊断与治疗：X射线在医学影像学中具有重要作用，常用于骨骼和内脏的成像检查。
此外，放射疗法也是一种常见的癌症治疗方法，通过高能射线来杀灭肿瘤细胞。
3. 光学技术：可见光是人眼可以感知到的电磁辐射，广泛应用于光纤通信、激光技术、照明等领域。
激光技术的发展使得人们能够实现高精度的切割、焊接和医疗手术。
4. 太阳能能源利用：随着环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁能源得到了广泛关注。
太阳能电池板通过吸收太阳光转化为电能，实现了可持续的能源利用。
五、电磁辐射的影响与防护尽管电磁辐射在科技和生活中有着重要的应用，但过度暴露于某些频段的电磁辐射可能对人体健康造成潜在风险。
因此，人们需要采取一些防护措施来减少电磁辐射对人体的影响，如减少使用手机时间、远离高压输电线路等。
总之，电磁辐射作为一种重要的物理现象，对于人类的科技进步和生活产生了巨大的影响。
我们应该更加深入地了解电磁辐射的原理和应用，并在使用电磁辐射技术时注意减少其对人体的潜在影响。
电磁辐射的原理及防护措施
电磁辐射的原理及防护措施
电磁辐射是指电磁波在传播过程中释放出的能量，是一种高能辐射形式。
它由电磁场和磁场组成，是电磁波传播的形式之一、电磁辐射广泛存在于我们的日常生活中，如电视、电脑、手机、微波炉等电器设备都会产生电磁辐射。
而对于电磁辐射的防护措施，主要可分为以下几个方面：
1.电磁辐射源的控制：对于家庭中的电器设备，可以选择低辐射的产品，尽量减少电磁辐射源的使用时间。
同时，避免与手机、电视等电器设备过于近距离接触。
2.电磁辐射屏蔽材料：可以使用一些电磁辐射屏蔽材料，如电磁辐射屏蔽窗帘、电磁辐射屏蔽服装等，来减少电磁辐射的穿透深度和强度。
3.建立电磁辐射防护区域：对于一些特殊环境，如医疗机构、实验室等，可以建立电磁辐射防护区域，采用金属屏蔽和隔离设施，限制和减少电磁辐射的传播。
4.使用科学防护设备：在一些高电磁辐射环境中，人们应佩戴适当的个人电磁辐射防护设备，如电磁辐射防护服、防护眼镜等。
5.增加身体的电磁辐射抵抗能力：可以通过正确的饮食、良好的作息习惯、增加体育锻炼等方式，提高身体的抵抗力，减少电磁辐射对身体的影响。
6.关注环境电磁辐射监测：定期进行电磁辐射监测，及时发现和解决可能存在的电磁辐射问题。
需要注意的是，电磁辐射虽然存在一定的健康风险，但目前并没有足够的科学证据证明电磁辐射会对人体产生严重的损害。
同时，不同人群对电磁辐射的敏感性也有所不同，一些人可能会更容易受到电磁辐射影响。
因此，在采取相关防护措施时，应根据实际情况做出合理的判断。
电磁辐射 检测原理
电磁辐射检测原理
电磁辐射检测原理是一种测量和分析电磁辐射的技术方法，通常用于评估电磁辐射对人体和环境的潜在影响。
其基本原理是利用特定传感器或探测器来测量电磁辐射的强度、频率和波长等参数。
以下是常见的几种电磁辐射检测原理：
1. 电离室原理：利用电离室的工作原理，即电磁辐射经过离子化气体时会产生电离现象。
测量设备会通过测量电离室中产生的离子数量来确定电磁辐射的强度。
2. 频率谱分析原理：将电磁辐射信号进行频率谱分析，得到不同频率的成分，从而确定电磁辐射的频率特性。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和快速傅里叶变换。
3. 接收天线原理：利用天线接收电磁辐射信号，并将其转换为电信号进行测量。
不同种类的天线适用于不同频率范围的电磁辐射检测。
4. 热辐射测量原理：通过测量物体表面的热辐射来间接确定电磁辐射的强度。
热成像技术是一种常见的热辐射测量方法。
5. 电磁波干涉原理：利用电磁辐射在干涉中产生的波峰和波谷来测量辐射的特性，如波长和振幅等。
常见的干涉技术包括干涉仪和干涉滤光片。
这些原理可以单独或联合使用，根据不同的测量需求选择适当的方法和设备来进行电磁辐射检测。
电磁辐射观察电磁辐射的实验
电磁辐射观察电磁辐射的实验电磁辐射是我们生活中广泛存在的一种物理现象。
在日常生活中，我们无时无刻不在接触各种各样的电磁辐射源，比如手机、电视、微波炉和电脑。
然而，电磁辐射对人体健康的影响一直备受争议。
为了更好地理解电磁辐射和其潜在的风险，我们可以通过进行一些实验来观察和研究电磁辐射的特性。
首先，我们可以进行一个简单的实验来观察电磁辐射的存在。
拿起一个手机，将其放置在一只静态的玻璃罩内。
接着，我们可以使用一个电磁辐射仪器来测量罩内的电磁辐射强度。
用手机拨打一个电话，然后观察电磁辐射仪器的示数是否有明显的变化。
由于手机发送和接收信号的特性，当我们打电话时，电磁辐射将呈现出一个明显的增加。
这个实验可以让我们亲眼目睹电磁辐射的存在，并感受到其对周围环境的影响。
接下来，我们可以进行一个更加深入的实验，来研究电磁辐射对物体的穿透能力。
我们可以制作一个简易的实验装置，包括一个发射器和一个接收器。
在发射器上，我们放置一个物体，比如一块木板或者一本书，用以模拟被电磁辐射穿透的物体。
接收器可以用来检测电磁辐射通过物体后的强度。
在实验过程中，我们可以逐渐增加发射器的电磁辐射强度，并记录下接收器的示数。
通过这个实验，我们可以发现电磁辐射在穿过不同物体时会有不同的衰减程度，从而帮助我们更好地理解电磁辐射的传输特性。
除了观察电磁辐射的特性，我们还可以进行一些实验来研究电磁辐射对生命体的潜在影响。
例如，我们可以选择一些生物标本，比如细菌或者蚂蚁，将它们暴露在不同强度的电磁辐射下，并观察它们的生长和行为是否受到影响。
通过这些观察，我们可以评估电磁辐射对生命体的影响程度，进一步探究电磁辐射对人体健康的潜在风险。
实验可以让我们以一种更加客观的方式来观察和研究电磁辐射的特性和潜在风险。
通过实验，在不涉及政治的情况下，我们可以更加深入地了解电磁辐射对我们生活的影响。
然而，需要注意的是，实验只能提供一些初步的结果和参考信息，我们还需要进一步的研究和数据支持来得出更加准确的结论。
电磁辐射的原理及防护措施
32-+ 电磁辐射的原理及防护措施电子设备工作时，既不希望被外界电磁波干扰，又不希望自身辐射出电磁波干扰外界设备及危害人体健康,所以需要阻断电磁波的传播路径，这就是电磁屏蔽，反应机理如下图所示。
电磁波在空间传播时的衰减主要是基于电磁波的反射和吸收：(1)电磁波传播到屏蔽体表面时，由于空气与屏蔽体界面处波阻抗发生突变,电磁波产生了反射；(2)电磁波通过金属材料表面后，金属材料会由于感应电动势形成涡流，涡流磁场与原来磁场方向相反、相互抵消，从而实现屏蔽作用，也就是吸收损耗；(3)在屏蔽体内未衰减掉的电磁波,传播到屏蔽体另一表面时，遇到阻抗突变的金属-空气界面再次发生反射，重新返回屏蔽体内后产生多次反射。
电磁屏蔽效果可用屏蔽衰减来表示，屏蔽衰减代表干扰场强通过屏蔽体受到的衰减值。
屏蔽衰减(单位为dB )的定义为：式中，E1和H1为入射到屏蔽体前的电场强度和磁场强度；E2和H2为从屏蔽体透过后的电场强度和磁场强度。
电磁屏蔽的吸收损耗和反射损耗的计算公式如下:式中，A表示吸收损耗；R表示反射损耗；r表示屏蔽体与场源的距离；μ为相对磁导率；σ为相对电导率；f为电磁波频率。
从上述公式可以看出，随着电磁波频率的增加，吸收损耗所占的比例随之增加，而反射损耗所占的比例随之减少。
因此，对于高频电磁波，主要利用高电导率的金属材料产生涡流，用以对外来电磁波产生抵消作用。
对于低频电磁波,通常可以采用具有高磁导率的材料，使磁力线限制在屏蔽体内部，防止电磁波扩散。
影响材料电磁屏蔽效能的因素包括材料的电导率、磁导率及厚度等。
根据电磁屏蔽的机理，电磁屏蔽产品设计可以结合屏蔽的电磁波频段，采取高电导率或高磁导率的材料进行开发，根据不同的应用场合和工艺来制作不同形态的电磁屏蔽材料，见下表。
目前，电子信息产业广泛应用的电磁屏蔽材料包括导电浆料、导电胶、导电涂料、导电漆、导电橡胶、导电布、导电泡棉、金属丝网及透明导电膜等。
电磁辐射又称电子烟雾，是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生。
电磁辐射实验教案
电磁辐射实验教案引言：电磁辐射是指电磁波在空间传播时，携带能量并将其传递给介质或物体的过程。
电磁辐射广泛存在于我们的日常生活中，了解电磁辐射的基本概念和实验方法对我们的健康和环境保护至关重要。
本教案旨在介绍电磁辐射实验的目的、原理、步骤和结果的分析。
通过实际操作，学生将深入理解电磁辐射的特性和对人类的影响，并掌握基本的实验方法和安全措施。
一、实验目的和原理1. 实验目的：通过电磁辐射实验，探究电磁辐射的特性和影响。
2. 实验原理：电磁辐射实验将利用辐射源和探测器，测量不同距离和不同辐射源条件下的电磁辐射强度。
辐射强度通常以功率密度的形式表示，单位为瓦特/平方米(W/m^2)。
二、实验材料和仪器1. 实验材料：- 电磁辐射源（例如手机、微波炉等）- 辐射探测器（例如电磁辐射仪）- 距离测量工具（例如尺子、测距仪等）- 实验记录表格2. 实验仪器：- 电磁辐射仪- 尺子或测距仪- 计算器或电脑三、实验步骤1. 实验前准备：- 确保实验室环境安全，并注意消防和电气设备的检查。
- 组织学生分组，每组至少2人。
- 打开电磁辐射仪，预热一段时间，确保仪器工作正常。
2. 测量不同距离下的电磁辐射强度：- 将辐射源放置在实验桌上，并将之与辐射仪保持一定距离。
- 用尺子或测距仪测量辐射源与辐射仪之间的距离，并记录在实验记录表格中。
- 打开辐射仪的读数功能，读取当前距离下的电磁辐射强度。
- 记录读数，并计算出功率密度值。
3. 测量不同辐射源条件下的电磁辐射强度：- 将辐射仪保持在固定距离，并分别将不同的辐射源放置在辐射仪附近。
- 打开辐射仪的读数功能，记录当前条件下的电磁辐射强度。
- 再次记录读数，并计算出功率密度值。
四、实验结果分析根据实验步骤中所获得的数据，可绘制功率密度与距离的关系曲线以及不同辐射源条件下的功率密度对比图表。
通过对实验结果的分析，学生将能够理解以下内容：1. 距离与电磁辐射强度之间的关系，即辐射强度随距离的增加而减弱。
第八章 现代物理实验方法
在基态下，电子在成键轨道中，能级最低，而ζ *态是 最高能级。ζ-ζ*电能能级差大，不易激发，跃迁需要相 当高的辐射能量，波长小，约～150nm才能观察到，只 能用真空紫外光谱仪才可观察出来 。
如：CH4λmax=125nm，C2H6λmax=135nm，环丙烷 ζ-ζ*跃迁λmax=190nm，末端吸收。测紫外光谱时，常 常用烷烃作溶剂。
芳香族化合物具有环状的共轭体系，有三个吸收带
带Ⅰ(E1带) λ=184nm(ε= 47000) 带Ⅱ( E2带) λ=204nm (ε= 6900) 带Ⅲ( B 带) λ=255nm (ε= 230)
2、常用光谱术语
生色基（发色团）：共价键不饱和原子基团，能引起 电子光谱特征吸收的孤立官能团，一般为带π 电子的基 团。如：C=C、C=O、C=N、NO、NO2等。
150
ζ-ζ* > n-ζ* > π→π* > n-π*
200 200
200-400
所以，有实际意义的是π-π*和n-π*的跃迁。
二、Lambert-Beer定律
把一束单色光照射溶液时，一部分光通过溶液，而另 一部分先被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓 度和液层的厚度成正比的。
I：透射光强度 I0：入射光强度 I/I0：透射比 LogI/I0：透光率 A=- LogI/I0：吸光度 c：溶液的摩尔浓度 L:液层的厚度、样品管长 ε ：摩尔消光系数(L/mol.cm)
共轭双键的π →π *能级减小，吸收带向长波移动，由 共轭双键产生的吸收带称为K带，其特征是摩尔消光系数 大于104，在近紫外区吸收。 CH2=CH-CH=CH2 λ max217nm，logε= 4。
(4) n-π* 未共用电子激发跃入π* 轨道，能差最低，在200 nm以上产生吸收带，称为R带，特征明显。 如：醛酮分子中羰基在275-295nm处有吸收带 总之，不同电子能级的跃迁所需要的能量
《电磁辐射及原理》课件
电磁辐射的分类
电磁频谱
将电磁波按波长或频率划分为不同的区域， 如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外 线、X射线和γ射线等。
短波与长波
根据电磁波的波长，可将其分为短波和长波， 各有不同的特性和应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有线与无线
根据电磁波传播的介质，可将其分为有线和 无线电磁波，分别用于有线通信和无线通信。
近场与远场
电磁波的发射源
电磁波的发射源包括电子设备、移动通信基站、卫星和雷达等，它们是电磁辐射的重要来源。
电磁波的传播方式
1
导体传播
2
电磁波在导体中以电流的形式传播，
如红外线遥控信号传输。
3
空间传播
电磁波在空间中以直线传播的方式传 递能量和信息。
辐射传播
电磁波以辐射的方式传播，如电视和 广播信号。
电磁波的传播速度
《电磁辐射及原理》PPT 课件
探索电磁辐射的奥秘，深入理解电磁波的本质。从电磁辐射的分类到应用， 揭示电磁场的能量传输和阻抗匹配。
什么是电磁辐射
电磁辐射是指电场和磁场沿着空间传播的波动现象。它广泛存在于自然界和人造环境中，具有极其重要 的应用价值。
电磁波的本质
电磁波是由电场和磁场的相互作用而产生的波动现象。它以光速传播，具有 波长、频率、振幅等特性。
电磁波辐射源周围的区域分为近场和远场， 具有不同的能量传输特性。
电磁辐射的特性
1 传播速度
电磁波以光速传播，具有极高的速度和广泛的传播范围。
2 周期与频率
电磁波的周期是波动的重复时间，而频率是单位时间内波动的次数。
3 波长与振幅
电磁波的波长是波动的空间长度，振幅则表示波动的强度。
电磁辐射的危害
长安大学地球物理学原理-第8章 地球的电磁场
H
B
Z
z
(指向地 心)
地磁要素间的关系与地磁三要素
地磁要素之间有如下关系：
BT X Y Z H X 2 Y 2 , Y H sin D, Z HtgI
2 2 2
★地磁七个要素中只要知道其中三个独立的要素， 其余四个就可以计算，故称三个独立的要素为地磁 三要素。 ★在地磁三要素中，磁偏角D是必须测量的，其它 两个要素可根据实际情况任意选测。
地磁要素
通常用直角坐标系来描述 ，即XOY平面与地面相切 ，原点在观测点地面， z 轴指向地心， x 轴指向地 理北，y轴指向东。 B——地磁总场 H——地磁水平分量 Z——地磁垂直分量 X——地磁北向分量 Y——地磁东向分量 I——地磁倾角 D——地磁偏角
X D O I Y y (E)
(N) x
地磁图
地磁图：某地磁要素在地图上（同一时刻）的等值 线图。
由于地磁要素随时间变化，一个地区的地磁测量时常 不是短时期能完成的，在制作等值图时，必须将不同时 间的观测值，按照地磁场随时间的变化规律归算到同一 指定时间。 由于观测点分布不均匀，通常采用高斯球谐分析的方 法，得出高斯系数后，按一定公式算出磁场分布，然后 绘出各种等值图。
地磁学(观测)发展简史
公元前770～221年春秋战国时期，人类发现
磁石及其相互吸引的现象。属于一般物理学的范 畴，但为地磁学研究奠定了基础。 从有确切的文字记录算起，地磁学的发展大 致经历了四个阶段：
1. 初期地磁学 公元前250年～公元1600年，以中国发明指 南针为标志。
指南车的复原模型：一种用来辨认方向的仪器。车上有一小人， 其手指的方向即为南方，传说司南、罗盘都是根据它而发明。
2.偶极子模式：是用若干个偶极子表示地磁场分
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A(r) Ie jk|rr| dl
4π l | r r |
式中r 为场点， r' 为源点。
电磁场与电磁波
由于l , l r ，可以认为上式中| r r | r ，又因电流仅具有z 分量，即 dl ezdl，因此
A(r) ez Az
这这向特种种性性特衰因。减性子当不称仅然是为为在媒天方不质线位同的的角的损方方耗向的向引性函上起。数，的场，场，强即强而公的f是式(极球,中化)面与方波方si向n固位是有角。不的可同及扩见的散，。特有电性关流导的元致函在的数 =。称0为的
方轴向线性方因向子上，辐以射f为(零, ，)在表与示轴。线垂直的 = 90方向上辐射最强。
1 k 3r 3
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E 0
上述结果表明，在球坐标中，z 向电流元场强具有 H，Er及 E三个分量，
而H H r E 0。由此可见，可以认为电流元产生的电磁场为TM 波。
通常， r << 的区域称为近区；反之， r >> 的区域称为远区。
在电磁场中，物体的绝对几何尺寸是无关紧要的。具有重要意义的 是物体的尺寸相对于波长的大小，以波长度量的几何尺寸称为物体的波 长尺寸。
电磁场与电磁波 天线的极化特性和天线的类型有关。天线可以产生线极化、圆极化或
椭圆极化。当天线接收电磁波时，天线的极化特性必须与被接收的电磁 波的极化特性一致。否则只能收到部分能量，甚至完全不能接收。
为了计算电流元向外的辐射功率Pr，可将远区中的复能流密度矢量 的实部沿半径为r 的球面进行积分，即
Pr S Re(Sc ) dS
Er
j
I l cos 2π r3
E
j
I l sin
4π
Байду номын сангаас
r3
将上式与静态场比较可见，它们分别是恒定电流元 Il 产生的磁场及 电偶极子 ql 产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。
可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象，所以近区场 称为似稳场。
电场与磁场的时间相位差为 π，能流密度的实部为零，只存在虚部。 2
电磁场与电磁波
H
jI
l sin 2r
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E
j ZI l sin 2r
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（（（34））5）由远 远电于区区场电场场及流强强磁元振振场沿幅幅的Z与不轴方距仅放向离与置与距r，时离一间具有次无有关方轴 关，成。对而反可称且比见特与，，点观场电，察强流场点随元强所距的与处离辐方的增射位方加场角位不具也断无有有衰关线关减，极，。方化
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E H Hr 0
r << 的区域称为近区；反之， r >> 的区域称为远区。
近区中的电磁场称为近区场，远区中的电磁场称为远区场。
电磁场与电磁波
近区场。因 r ， kr ，2则π r上式1中的低次项
可以忽略 ，1 且 令
kr
，
那么
e jkr 1
H
I l sin
4πr 2
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上式表明，电流元的远区场具有以下特点：
（1）远区场为向 r 方向传播的电磁波。电场及磁场均与传播方向 r 垂直，可见远区场为TEM波，电场与磁场的关系为 E Z 。
H
（2）电场与磁场同相，复能流密度仅具有实部。能流密度矢量的方向 为传播方向 r 。这就表明，远区中只有不断向外辐射的能量，所以远 区场又称为辐射场。
电磁场与电磁波
任何线天线均可看成是由很多电流元连续分布形成的，电流元是线天 线的基本单元。很多面天线也可直接根据面上的电流分布求解其辐射特 性。
电流元具备的很多电磁辐射特性是任何其它天线所共有的。
z
,
P(x, y, z)
r
Il o
y
x
设电流元周围媒质是无限大的均匀线 性且各向同性的理想介质。建立的坐标如 左图示。
Az
Il
4 πr
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为了讨论天线的电磁辐射特性，使用球坐标系较为方便。那么，上 述矢量位 A 在球坐标系中的各分量为
z
Az
, -A Ar
A
r
Il
x
Ar Az cos A Az sin
A 0
再利用关系式 H 1 A，求得磁场强度
各个分量为
y
H
k 2I l sin 4π
j kr
可见近区场中没有能量的单向流动，近区场的能量完全被束缚在源的周
围，因此近区场又称为束缚场。
电磁场与电磁波
远区场。因 r ， kr 2π r ，1 则上式中的高次项可以忽略，结
果只剩下两个分量 H和 E， 得
H
j
I
l sin 2r
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式中Z 为 周围媒质的波阻抗。
E
j ZI l sin 2r
式中Sc 为远区中的复能流密度矢量，即
Sc
E
H*
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H Hr 0
电磁场与电磁波
由 E j A A ，或者直接利用 H j E，根据已知的 j
磁场强度即可计算电场强度，其结果为
Er
j
k 3I l cos 2π
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E
j k 3I l sin 4π
1 kr
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除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区场 的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为TEM波，是一种辐射场， 其场强振幅不仅与距离r 成反比，同时也与方向有关。
当然，严格说来， 远区场中也有电磁能量的交换部分。但是由于形 成能量交换部分的场强振幅至少与距离 r2 成反比，而构成能量辐射部分 的场强振幅与距离r 成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重 很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。
电磁场与电磁波 位于坐标原点的 z 方向电流元的电磁场
z
,
Er
r
Il
H
E y
x
Er
j
k 3I l cos 2π
j k 2r2
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E
j k 3I l sin 4π
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H
k 2I l sin 4π
j kr
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电磁场与电磁波
第十章
电磁辐射及原理
主要内容 电流元辐射，天线方向性，线天线，天线阵，对偶 原理，镜像原理，互易原理，惠更斯原理，面天线辐射。
1. 电流元辐射
Il d
一段载有均匀同相的时变电流的导线称为电
流元，电流元的 d << l， 且 l << , l << r。
均匀同相电流是指导线上各点电流的振幅 相等， 且相位相同。