各个波段的电磁波产生原理
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。
通信导论第五章电波传播
短波波段都可以利用天波传播方 250
式，目前，它仍是无线电远程通
信的主要传播方式之一。电离层 0 大致可分为 D、E、F1、F2四层。
F1 E O
0.5
F2
1.0
1.5
N(电子/cm3)106
各电离层高度及平均电子密度
层名
D E F1 F2
离地面高度 He（km）
60～90
90～150
150～200
当天线低架于地面时（天线架设高度小于波长时，称为低
架天线），且最大辐射方向是沿地表面，这时电波传播的 主要途径就是地面波传播，也叫地表波或地波传播。
电波沿地表面传播时，电磁波的能量不断被地面所吸收，
因此地面上的场强要比自由空间传播时小得多，能量的衰
减数值与地面的电参数有关，同时也和电波的频率及极化
方向有关。
2.季节变化：由于不同季节太阳照射不同， 故下一图般表夏示季出电电子离密层度的大日于夜冬和季 季，节但变化F2层。例外，
3. 受太阳活动影响的变化
电离层的日夜和季节变化
N 电子密度
N 电子密度
F2
日出
F2
日落
日出
日落
F1
E
E
D
D
0
4 8 12 16 20 24
0
4
8 12 16 20 24 t(时间)
t(时间)
a 夏季
b 冬季
电离层受太阳活动影响的变化
太阳活动性一般以太阳一年的平均黑子数来代表，黑子数目增加时，
太阳所辐射的能量增强，因而各层电子密度大。黑子的数目每年都在
变化，但是根据长期观察证明，它的变化也是有一定规律的，从图可
以看出太阳黑子的变化周期大约是11年，因此电离层的电子密度也与 这11年变化周期有关。
电磁波谱知识点总结
电磁波谱知识点总结一、电磁波的发现1、电磁场理论的核心之一:变化的磁场产生电场在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)•理解:(1)均匀变化的磁场产生稳定电场(2)非均匀变化的磁场产生变化电场2、电磁场理论的核心之二:变化的电场产生磁场麦克斯韦假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场•理解:⑴均匀变化的电场产生稳定磁场⑵非均匀变化的电场产生变化磁场3、麦克斯韦电磁场理论的理解:恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场4、电磁场：如果在空间某区域中有周期性变化的电场那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场，变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体这就是电磁场5、电磁波:电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波6、电磁波的特点：(1)电磁波是横波，电场强度E和磁感应强度B按正弦规律变化，二者相互垂直，均与波的传播方向垂直(2)电磁波可以在真空中传播，速度和光速相同.v二才(3)电磁波具有波的特性7、赫兹的电火花：赫兹观察到了电磁波的反射，折射，干涉，偏振和衍射等现象他还测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
二、电磁振荡1、LC回路振荡电流的产生：先给电容器充电，把能以电场能的形式储存在电容器中。
（1）闭合电路，电容器C通过电感线圈L开始放电。
由于线圈中产生的自感电动势的阻碍作用。
放电开始瞬时电路中电流为零，磁场能为零，极板上电荷量最大。
随后，电路中电流加大，磁场能加大，电场能减少，直到电容器C两端电压为零。
放电结束，电流达到最大、磁场能最多。
（2）由于电感线圈L中自感电动势的阻碍作用电流不会立即消失，保持原来电流方向，对电容器反方向充电，磁场能减少，电场能增多。
电磁波的产生和应用
电磁波的产生和应用电磁波是一种能量的传播方式，由电场和磁场相互作用而产生。
它们以波动的形式传播，是一种无需介质就能在真空中传播的物理现象。
电磁波对人类生活产生了深远的影响，并应用于多个领域。
一、电磁波的产生电磁波的产生与电荷的振动和加速有关。
当电荷受到振动或加速时，就会产生电场的变化，从而导致磁场发生变化，最终形成电磁波的传播。
电磁波的振动方向与电场和磁场的方向垂直，根据频率的不同，可分为不同的波段，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
二、电磁波的应用1. 通信领域电磁波在通信领域起到了重要的作用。
无线电波是一种常见的电磁波，通过调制不同的频率、振幅和相位，实现了广播、电视、手机和卫星通信等各种通信方式的传输。
微波技术的应用使得移动通信和卫星通信更为便捷和高效。
2. 医学领域电磁波在医学领域有广泛的应用。
X射线是一种高能电磁波，它能够穿透人体组织，用于医学影像学，如骨骼X线检查和CT扫描等。
此外，MRI技术利用电磁波的能量差异，通过对人体器官的扫描，来获取详细的内部结构信息，为医生提供准确的诊断依据。
3. 工业应用电磁波在工业领域也有着广泛的应用。
激光技术利用了电磁波的特性，通过高度聚焦和精确的能量传递，可用于材料加工、切割、焊接和打标等。
此外，红外线技术可用于红外线测温仪、红外线夜视仪和红外线热成像仪等设备，用于检测和监控物体的温度。
4. 天文学研究电磁波对于天文学研究至关重要。
天文学家利用望远镜接收电磁波，观测宇宙中的星体和宇宙现象。
不同波长的电磁波提供了多种观测手段，如射电波用于天体射电观测，红外线和紫外线光谱可用于研究天体的物理性质和化学组成等。
5. 生活中的应用电磁波还广泛应用于人们的日常生活中。
可见光作为电磁波的一种，是人眼能够感知的波段，它使我们能够看到周围的世界。
此外，电磁波的照明应用，如白炽灯和LED灯等，为人们提供了光明和舒适的生活环境。
总结：电磁波的产生和应用在多个领域具有广泛的意义。
电磁波的产生和传播
3
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。
8
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。
9
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。”
6
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。
2
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
电磁波的产生原理
电磁波的产生原理引言电磁波是指在空间中传播的电磁场的一种波动现象。
无论是在日常生活中使用的无线电通信，还是在工业设备、医疗器械等领域中，电磁波都扮演着重要的角色。
了解电磁波的产生原理对于更好地理解电磁波的性质和应用具有重要意义。
本文将介绍电磁波产生的基本原理。
一、电场与磁场的相互作用要理解电磁波的产生原理，首先需要了解电场与磁场的相互作用。
电场是由带电粒子产生的静电力场，而磁场是由运动带电粒子产生的力场。
根据麦克斯韦方程组，变化的电流会产生变化的磁场，而变化的磁场也会产生变化的电场。
二、电磁波的产生机制电磁波的产生基于振荡电荷的行为。
当电荷在空间中振荡时，就会产生电场和磁场的变化。
这些变化以波的形式传播，即电磁波。
1. 震荡电荷的产生电磁波的产生最基本的条件是震荡电荷。
当电荷受到外部作用力而发生振荡时，电荷的加速度会产生电场的变化。
2. 电场和磁场的相互作用电场和磁场是通过振荡电荷的相互作用而产生的。
当电荷振荡时，电场的变化会导致磁场的变化，而磁场的变化也会引起电场的变化。
这种相互作用以波的形式传播，并形成电磁波。
3. 麦克斯韦方程组的描述电磁波的传播可以通过麦克斯韦方程组来描述。
其中，麦克斯韦方程组包括了关于电场和磁场的变化率以及它们之间的相互作用的方程。
这些方程定量地描述了电磁波的传播速度、频率和波长等特性。
三、电磁波的特性了解电磁波的产生原理后，我们来看一下电磁波的一些基本特性。
1. 波长和频率电磁波的波长和频率是两个重要的特性。
波长是指电磁波传播一个完整波段所需的距离，通常用λ表示，单位是米。
频率是指单位时间内电磁波的振动次数，通常用ν表示，单位是赫兹(Hz)。
波长和频率之间有以下关系：c = λν，其中c是光速，约等于3.0×10^8 m/s。
2. 能量和强度电磁波具有能量，其能量与频率有关。
根据普朗克公式，电磁波的能量E与频率ν成正比：E = hν，其中h是普朗克常数。
强度是指电磁波单位面积单位时间内携带的能量，通常用W/m^2表示。
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。
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∇=⎧⎪∇=⎪⎪∂⎨∇⨯=-∂⎪⎪∂∇⨯=+⎪∂⎩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。
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．
电磁波产生原理..
(2) 电磁波在单位时间内辐射功率与频率的四次方成正比，而
2．红外线 红外线的波长在780nm ~ 1mm之间，其特点是热效应显著， 能透过浓雾或较厚的气层，常用作加热、 遥测、遥感等。
3．紫外线
紫外线的波长范围为 10nm ~ 0.4m 由于其波长比紫光更 短，因此粒子性已比较明显。紫外光子的能量足以破坏生物的 细胞等物质，因而具有消毒、杀菌、灭虫等作用。长期或过强 照射紫外线会损害人的免疫系统，也会抑制农作物生长，损害 海洋生物，破坏大自然的生物链。地球上的生物在太阳光的照 射下之所以能安然无恙，要归功于能吸收阳光中相当一部分紫 外线的大气中的臭氧层因此，保护臭氧层不受破坏是环保的一 个重要课题。
2．辐射功率
辐射功率：单位时间内辐射的能量 以振荡偶极子为中心，r 半径为的球面上积分，并把所得
的结果对时间取平均，则得振荡偶极子的平均辐射功率为
p
2 4 p0
12πu
4
由此可知振荡偶极子的辐射功率与频率的四次方成正比。 说明：（1）普通交流电V=50Hz，辐射能量可忽略； （2）无线电中使用
无 线 电 波
3 1022 3 1016 3 1014 3 1012 3 104
(Hz)
电磁波谱
真空中波长
主要产生方式
长波
无 线 电 波 中波 短波 超短波 微波
3 103 m — 3 104 m 200m — 3 10 m 10m — 200m
电磁波的性质与传播从射电到光谱
电磁波的性质与传播从射电到光谱电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的一种波动现象。
其特点是在真空中传播，并且速度恒定，被广泛应用于通信、遥感、医学和物质分析等领域。
从射电波到可见光谱，电磁波的性质与传播具有一定的区别与联系。
本文将从波长、频率、能量和传播特性等方面，探讨电磁波在不同波段上的性质与传播。
1. 射电波段射电波属于电磁波谱中的低频部分，波长较长，频率较低。
射电波的传播与大气层的条件有关，在空气中传播时有较小的衰减。
射电波由于波长长，具有穿透力强、直线传播能力强等特性，因此在通信和遥感方面有广泛的应用。
另外，射电波还可以通过天线接收和发射，用于天文学的研究和通信领域。
2. 微波波段微波是介于射电波和红外线之间的一种电磁波，其波长较短、频率较高。
在微波波段中，有广泛的应用，例如雷达通信、微波炉、卫星通信等。
微波的传播与射电波相比，具有一定的衰减和反射特性，同时受到障碍物的干扰较大。
然而，微波的穿透力相对较弱，容易被水分子吸收，因此在大气层中的传播受到较大限制。
3. 红外线波段红外线是介于可见光和微波之间的电磁波，其波长较长，频率较低。
红外线的传播与微波相比，在大气中的衰减较大，但可以通过大部分的气体和一些固体传播。
红外线在物体的表面或者组成物质的原子分子层次上有独特的相互作用，因此在热成像、红外测温等领域有广泛应用，同时也用于红外通信和导航系统。
4. 可见光波段可见光是人眼能够感知到的电磁波，其频率和波长位于电磁波谱的中间区域。
可见光波的传播与红外线相比，在大气中的衰减较小，因此可见光的传播距离相对较远。
可见光的波长和频率不同，对应着不同的颜色。
可见光在光学成像、显示技术、照明等方面有广泛的应用，是人类主要的视觉信息来源。
5. 紫外线波段紫外线是电磁波谱中可见光之外的一部分，波长较短、频率较高。
紫外线的传播与可见光类似，但在大气中的衰减较大。
紫外线具有较强的穿透力，可以破坏和改变物质的分子结构，因此在杀菌、紫外线灯、紫外线光谱分析等方面有广泛应用。
电磁波电磁波的产生与特性
电磁波电磁波的产生与特性电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播形式。
它在现代科学和技术中起着重要的作用，被广泛应用于通信、雷达、无线电、电视等领域。
本文将介绍电磁波的产生原理和主要特性。
一、电磁波的产生电磁波的产生是由霍尔效应引起的。
当一段导体连接电源后，电子在导体内运动形成电流，并在导体周围形成一个电磁场。
这个电磁场随着电子的运动而变化，从而产生了电磁波。
二、电磁波的特性1. 频率与波长电磁波通过在空间中传播，具有一定的频率和波长。
频率表示单位时间内波的振动次数，单位为赫兹（Hz）；波长表示振动一次所需的空间距离，单位为米（m）。
频率和波长的关系可以由光速等于频率乘以波长得出，即c = fλ。
其中，光速的数值为299,792,458米/秒（m/s）。
2. 能量传播电磁波携带着能量，可以将能量从一个地方传递到另一个地方。
当电磁波通过介质传播时，它会与介质中的原子或分子相互作用，将能量传递给介质。
这种能量传播方式不需要介质的存在，称为真空中的电磁波传播。
3. 平面波性质电磁波可以看作是一种平面波，具有振动方向垂直于波传播方向的特点。
电场和磁场以相同的频率和波长在空间中传播，并且垂直于传播方向的电场和磁场成正弦关系。
这种平面波的传播形式使得电磁波具有方向性和准直性，能够很好地在空间中传播。
4. 光谱特性电磁波根据频率的不同可以分为不同的种类，构成了电磁谱。
电磁谱从低频到高频可以分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
不同波段的电磁波具有不同的特性和应用。
5. 高速传输电磁波的传播速度为光速，是已知最快的速度。
光速在真空中的数值为299,792,458米/秒，该数值在介质中会发生变化。
利用电磁波的高速传输特性，可以实现多种通信方式，例如无线通信和卫星通信。
总结：电磁波是由电场和磁场相互作用形成的一种能量传播形式。
它具有一定的频率和波长，能够携带能量在空间中传播。
电磁波是一种平面波，具有方向性和准直性，可以被分为不同种类的波段，构成电磁谱。
电磁波的光谱和电磁波的特性
电磁波的光谱和电磁波的特性电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的一种波动现象。
它在日常生活中无处不在，包括光线、无线电、微波、雷达和X射线等。
本文将介绍电磁波的光谱和其特性。
一、电磁波的光谱电磁波的光谱指的是将不同波长或频率的电磁波按照一定的顺序排列。
根据波长的不同，电磁波可以分为以下几类：1. 射线波谱：射线波谱由较短波长的X射线和伽玛射线组成。
X射线在医学领域被广泛应用于诊断和治疗，而伽玛射线则主要用于肿瘤治疗和放射性同位素的研究。
2. 紫外线波谱：紫外线波谱包括UVA、UVB和UVC三个区域。
UVA波长较长，对皮肤有较强的穿透力，常用于日光浴室和黑皮肤美容。
UVB的波长较短，主要引起皮肤晒伤和皮肤癌。
UVC的波长最短，通常被大气层吸收，不会直接对地球上的生物产生影响。
3. 可见光波谱：可见光波谱包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
每种颜色的波长不同，红光波长最长，紫光波长最短。
由于不同波长的光在空气中传播时表现出不同的折射和散射特性，导致了彩虹的产生。
4. 红外线波谱：红外线波谱包括近红外、中红外和远红外三个区域。
红外线具有较高的热量，广泛应用于红外线夜视仪、红外线热成像和红外线传感器等领域。
5. 微波波谱：微波波谱包括S波段、C波段、X波段和K波段等。
微波具有较高的穿透力和较低的能量，被广泛应用于通信、雷达和微波炉等领域。
6. 无线电波谱：无线电波谱包括电波、中波、短波和超短波等不同频段。
无线电波的传播距离较远，主要用于广播、通信和导航等方面。
二、电磁波的特性除了光谱的区分，电磁波还具有以下几个共同的特性：1. 传播速度：电磁波在真空中的传播速度为光速，约为每秒30万千米。
在其他介质中传播时，速度会略有降低。
2. 波长和频率：电磁波的波长和频率是互相关联的。
波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。
它们之间的关系可以由光速等于波长乘以频率这个公式来描述。
3. 折射和反射：当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
第二章：电磁波与地物波谱
感
技
术
m
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第二章
遥
电磁波与地物波谱
2.2 太阳辐射与大气的作用
一.太阳辐射 λm——最大辐射能量对应的波长 ，µ m A——2898µ mK T——温度，K
感
技
术
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第二章
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电磁波与地物波谱
2.2 太阳辐射与大气的作用
一.太阳辐射
感
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第二章
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电磁波与地物波谱
2.2 太阳辐射与大气的作用
遥感应用的电磁波谱
感
紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，
只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染
技
敏感，但探测高度在2000 m以下。 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见 光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。
术
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第二章
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电磁波与地物波谱
2.1 遥感的电磁波原理
第二章
遥
电磁波与地物波谱
2.1 遥感的电磁波原理
一.电磁波与电磁波谱
电磁波 交互变化的电磁场在空间的传播。 描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等。 电磁波的特性 电磁波是横波，传播速度为3×108 m/s，不需 要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、 吸收、透射、散射等。
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感
技
术
第二章
感
传感器
技
一部分反射，一部分吸收， 一部分透射，即： 到达地面的太阳辐射能 量＝反射能量＋吸收能量＋ 透射能量
E反
E
E=E透＋E吸＋E反
术
E透 E吸
地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。
电磁各波段的电磁波的名称
电磁各波段的电磁波的名称电磁波是一种由电场和磁场交替变化而传播的波动现象，它具有波长和频率的特性，根据波长的不同，电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线七个波段。
1. 无线电波：无线电波是一种波长很长、频率很低的电磁波。
它主要用于无线通信、广播、雷达等领域。
无线电波的波长范围在1毫米到10000千米之间。
2. 微波：微波是一种波长在1毫米到1米之间的电磁波。
微波通常用于微波炉、通信等领域。
微波具有穿透力强、传输速度快的特点，被广泛应用于现代科技领域。
3. 红外线：红外线是一种波长在0.75微米到1毫米之间的电磁波。
红外线通常用于红外热像仪、红外测温仪等设备中，被广泛应用于夜视、医疗、军事等领域。
4. 可见光：可见光是一种波长在380纳米到780纳米之间的电磁波，人类视觉范围内的光波。
可见光是人类最常见的视觉感知波段，被广泛应用于照明、影视、艺术等领域。
5. 紫外线：紫外线是一种波长在10纳米到380纳米之间的电磁波。
紫外线具有杀菌消毒、紫外灯等应用价值，但过量暴露于紫外线会对人体健康产生危害。
6. X射线：X射线是一种波长在0.01纳米到10纳米之间的电磁波。
X射线具有穿透力强、能量高的特点，被广泛应用于医学影像学、材料分析等领域。
7. γ射线：γ射线是一种波长小于0.01纳米的电磁波，属于电磁谱中能量最高的射线。
γ射线具有强大的穿透力和杀伤性，广泛应用于医学放射治疗、核物理研究等领域。
综上所述，电磁波在不同波段中具有不同的应用和特性，是现代科技和生活中不可或缺的重要组成部分。
随着科学技术的不断进步，电磁波的应用领域将不断拓展，为人类的生活带来更多便利和创新。
电磁波基本知识及原理
电磁波基本知识及原理一、电磁波的定义和特征1. 电磁波的定义电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种波动现象。
它是一种能量的传播形式，无需介质即可以在真空中传播。
2. 电磁波的特征•频率：电磁波的频率指的是波动单位时间内的周期数。
以赫兹（Hz）作为单位，常见的电磁波频率范围很广，从无线电波的几千赫兹到伽玛射线的几千兆赫兹都有。
•波长：电磁波的波长指的是波动的一个周期的长度。
波长和频率之间有简单的关系，即波速等于频率乘以波长。
典型的波长范围从无线电波的几千米到伽玛射线的几十皮米。
•速度：电磁波在真空中的速度为光速，约为每秒299,792,458米。
二、电磁波的分类1. 根据频率分类电磁波可以根据频率的不同划分为不同的波段，常见的电磁波波段包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽玛射线。
2. 根据应用分类根据电磁波在不同领域的应用，可以将其分为通信波、雷达波、医学用波、遥感波等。
三、电磁波的产生和传播1. 电磁波的产生电磁波的产生需要有振荡源，如电流或电荷的振荡。
当电流通过导线时，会在周围产生电场和磁场的变化，形成电磁波。
2. 电磁波的传播电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播。
在真空中，电磁波传播的速度为光速，且速度不受波长和频率的影响。
在介质中，电磁波的传播速度会减小，而且还会受到介质材料的性质影响。
四、电磁波的应用1. 通信应用•无线电波被广泛用于无线电通信、电视广播、手机通信、卫星通信等。
•微波被用于雷达系统和无线局域网等。
2. 医学应用•X射线被用于医学影像学中的X射线摄影和CT扫描。
3. 遥感应用•红外线和微波在遥感领域被广泛应用，可用于气象观测、农业监测、城市规划等。
五、电磁波的防护和安全1. 电磁波对人体的影响•高频电磁波对人体组织有加热作用，如微波会导致组织水分分子振动加热，这可能对人体产生伤害。
•高能电磁波如X射线和伽玛射线具有较高的穿透能力，对人体细胞可能造成损伤。
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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内会感生电流。
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内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，红外线划分范围很不相同。
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。
（但在实际应用中通常把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范围，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范围，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范围，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）UV A：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内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埃范围内
软X射线：波长在1～10埃范围内
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内层电子撞出。
于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，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。