电磁波的特征应用
根据电磁场的理论,电和磁是紧密联系着的两种运动形式。变化的电场能够在其周围激起磁场的变化,同样,变化的磁场也能在其周围激起电场的变化,这种交变的电磁场在空间由近及远的传播过程称为电磁波(图2-1)。在电磁波里,电场矢量E和磁场矢量B互相垂直,并且都垂直于电磁波传播方向v。用来表征电磁波的主要物理量有振幅(A)、波长(λ)、周期(T)和频率(υ)等(图2-2)。
图2-1电磁振荡在某一方向传播示意图
γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等都是电磁波。这些电磁波的本质完全相同,只是它们的频率(或波长)不同而具有不同的特性。电磁波在传播过程中,波长、强度、传播方向、偏振面会发生变化,产生反射、折射、吸收、散射、偏振等物理现象。
1.波粒二象性
电磁波具有波粒二象性。粒子性是指电磁波是由密集的光子微粒流组成的,电磁波实质上是光子微粒流的有规律的运动,主要表现为电磁辐射的光电效应、康普顿效应等。电磁辐射以波的形式在空间传播,因此电磁波具有波的特性(如干涉、衍射、偏振和散射等现象),可以用波长、速度、周期和频率来表征。不同波长的电磁波,其波动性和粒子性表现的程度不一样,较短波长的电磁波主要表现出粒子性,波长越短,粒子性表现越明显;而长波电磁波则主要表现出波动性。
图2-2电磁波函数
2.叠加和相干
当振动方向和振动频率均不同的多列电磁波在空间相遇时,相遇点的复合振动等于各列波在该点的矢量和,而在其他位置每一列波仍保持原有的特征(振动方向、频率等保持不变),即波的传播是独立的,这就是叠加原理。电磁波的叠加原理适合于大多数常见介质中传播的电磁波。
两列频率、振动方向、相位都相同或相位差恒定的电磁波叠加时,某些部位处于振动永远加强,而另一些部位则处于振动永远减弱或完全抵消,这种现象称为电磁波的相干。
3.衍射
电磁波传播遇到有限大小的障碍物时,能够绕过障碍物而弯曲地向障碍物的后面传播,波的这种通过障碍物边缘改变传播方向的现象称为电磁波的衍射。例如:在微波遥感中当电磁波到达遥感天线时,被天线孔径切割或截获时要发生衍射,影响接收效果。
4.偏振(极化)
电磁波是交变电磁场在空间的传播,在传播过程中,电场强度、磁场强度和传播方向三者之间始终保持垂直。通常电场强度在各个方向是相等的,若其总是固定在某个方向振动,则称电磁波在该方向被极化(偏振)。电磁波的极化现象是影响微波图像灰度的一个重要因素。
5.多普勒效应
电磁波因辐射源(或观察者)相对于传播介质的运动,而使观察者接收到的频率发生变化。当频率为f的波源向着观察者运动时,观察者接受到的频率f'>f;当波源背向观察者运动时,则f'<f,这种现象称为多普勒效应。而遥感技术中的合成孔径侧视雷达,其工作原理就是利用多普勒效应。
电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780纳米之间,称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体,都可以发射电磁辐射,而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。
与声波和水波相似,电磁波具有波的性质。可以发生折射等现象。它的速度,波长,频率之间满足关系式:
传播速度=波长×频率。
电磁波在空气中的传播速度为光速,波长λ=300/频率F(GHz)mm。从同步卫星到地球的传播时间大约1/8秒,因此收看卫星直播明显可以觉察到节目的滞后效应。
传播速度约为光速(3*10^8m/s),不需要介质,伴随着能量的传播而传播
长波波长1000米以上,中波波长100-1000米,短波波长10-100米,超短波和微
波波长为10米以下
由于长波的波长很长,地面的凹凸与其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略.在通信距离小于300km时,到达接收点的电波,基本上是表面波.长波穿入电离层的深度很浅,受电离层变化的影响很小,电离层对长波的吸收也不大.因而长波的传播比较稳定.虽然长波通信在接收点的场强相当稳定,但是它有两个重要的缺点:
①由于表面波衰减慢,发射台发出的表面波对其他接受台干扰很强烈.
②天电干扰对长波的接收影响严重,特别是雷雨较多的夏季.
中波能以表面波或天波的形式传播,这一点和长波一样.但长波穿入电离层极浅,在电离层的下界面即能反射.中波较长波频率高,故需要在比较深入的电离层处才能发生反射.波长在3000-2000米的无线电通信,用无线或表面波传播,接收场强都很稳定,可用以完成可靠的通信,如船舶通信与导航等.波长在2000-200m的中短波主要用于广播,故此波段又称广播波段.
与长,中波一样,短波可以靠表面波和天波传播.由于短波频率较高,地面吸收较强,用表面波传播时,衰减很快,在一般情况下,短波的表面波传播的距离只有几十公里,不适合作远距离通信和广播之用.与表面波相反,频率增高,天波在电离层中的损耗却减小.因此可利用电离层对天波的一次或多次反射,进行远距离无线电通信.
超短波,微波的频率很高,表面波衰减很大;电波穿入电离层很深,甚至不能反射回来,所以超短波,微波一般不用表面波,天波的传播方式,而只能用空间波,散射波和穿透外层空间的传播方式.超短波,微波,由于他们的频带很宽,因此应用很广.超短波广泛应用于电视,调频广播,雷达等方面.利用微波通信时,可同时传送几千路电话或几套电视节目而互不干扰.
超短波和微波在传播特点上有一些差别,但基本上是相同的,主要是在低空大气层做视距传播.因此,为了增大通信距离,一般把天线架高.
红外线是频率比红色的可见光还小的电磁波,紫外线是频率比紫色的可见光还大的电磁波,二者均不可见.红外线有明显的热效应,任何物体都无时无刻的在发射红外线,而紫外线有很强的杀菌作用,对人的皮肤也有致癌作用.
由于才疏学浅,回答不周的地方还请原谅
《三元平衡定律》5-10 电磁波传播特征与哈勃红移的本质
懂电磁波和超声波的请进了
研究超声波的产生、传播 、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。超声效应 当超声波在介质中传播时,由于...
导体中的电磁破的性质?回答满意的加100分!
无热效应的非游离辐射 基地台电磁波 绝非游离辐射波 正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样,人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。 电磁波是电磁场的一种运动形态。 在高频电磁振荡的情况下,部分能量以辐射方式从空间传播出去所形成的电波与磁波的...
红外、激光、微波的区别是什么
微波的特征:微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。3、应用不同 红外的应用:安防监控领域;汽车夜视系统;医疗器械行业;家庭电子行业;通讯领域。激光的应用:激光加工系统;激光加工工...
什么是电磁场?
电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。电磁场与电磁波:电磁场由近及远的传播形成电磁波随时间变化着的电磁场。时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别,出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有重要的应用,并推动了电工技术的发展。 M.法拉第提出的电磁感应定律表明,磁场的变化要产生电场。
什么是微波?
是分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
什么是火控雷达?
有很多电子侦察设备,平时没事儿就爱往别人亥磁波密集的地方去,就是收集各种不同的电磁波,把电磁波的特征记下来,传给雷达告警设备,好及时识别别人的新型雷达,新型装备。这就是为什么当别人的雷达照射自己的时候能够及时发现并识别的原因了。相控阵雷达和火控雷达的区别?雷达是利用电磁波传播的直线性...
怎样判定波的传播方向和振动方向?
在实际应用中,需要根据具体波的类型和检测方法进行判断。不同类型的波对应的检测方法也不尽相同,需要根据实际需求进行具体操作。对于复杂的波型,如水波、电磁波等,传播方向和振动方向的判断也要根据实际情况进行判断。波的传播方向和振动方向的定义特征 1、波的传播方向:指波传播的方向,是波沿着的...
天珠是自然形成的吗
天珠是如何形成的?天珠的形成与自然界的燃颂码有关。它们主要由玉质、玛瑙和晶体矿成分构成的沉积岩构成,表面具有显著的磁波特征,并展现出天然形成的规律性图案,其中以眼球形状最为常见,还伴有三角形、四边形等其他形状。由于天珠含有玉质和玛瑙成分,它们被视为一种珍稀的宝石。在藏族人眼中,天珠的...
特定电磁波治疗器(简称TDP)的功效是什么
TDP神灯的治疗板,是根据人体必须的多种微量元素,通过科学配方涂制而成的治疗板。在温度的作用下,能产生出带有多种元素特征振荡信息的电磁波,故命名为“特定电磁波谱”,它的汉语拼音缩写为“TDP”。TDP神灯治疗板受热产生出的各种元素的振荡信息,随电磁波进入机体后,与机体相应元素产生谐振,使元...
磁是一种什么物质?
目前在欧美和台湾等地,量子医学已进入临床应用。量子医学是指通过微弱磁气测定仪对构成物质及生物体内原子的电子及其媒体在粒子群的运动所产生的磁气进行捕捉和解析,而达到诊断和治疗疾病的目的。量子力学认为,每种粒子都有自己相应的物质波,波都具有共振特性,即当两个波长相同的波相遇进可发生波的叠加而增幅。目前...
潜瞿百沫:[答案] 物理,日常生活中,电磁波应用:收音机,手机,电视,无线网卡都是利用电磁波工作
振兴区15993117515: 电磁波的特征 应用特点 具有的能量特点中波 短波 长波 超短波的区别对传递信息的作用红外线 紫外线的区别应用特征 - ?
潜瞿百沫:[答案] 电磁波为横波,可用于探测、定位、通信等等 传播速度约为光速(3*10^8m/s),不需要介质,伴随着能量的传播而传播 长波波长1000米以上,中波波长100-1000米,短波波长10-100米,超短波和微 波波长为10米以下 由于长波的波长很长,地面...
振兴区15993117515: 电磁波的具体应用? - ?
潜瞿百沫: 电磁波为横波,可用于探测、定位、通信等等.电磁波谱(波长从长到短)是无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线(X射线),伽玛射线.应用:◆无线电波用于通信等◆微波用于微波炉◆红外线用于遥控、热成像仪、红外制导...
振兴区15993117515: 电磁波的应用 - ?
潜瞿百沫: 电磁波的电场(或磁场)随时间变化,具有周期性.在一个振荡周期中传播的距离叫波长.振荡周期的倒数,即每秒钟振动(变化)的次数称频率. 很显然,波长与频率的乘积就是每秒钟传播的距离,即波速.令波长为λ,频率为f,速度为V,...
振兴区15993117515: 电磁波的主要作用有哪些? ?
潜瞿百沫: 频率(波长)不同,电磁波与物质作用的方式及其应用领域会 有很大差别.如,无线电频率用于广播、通信,红外线用于加热、 夜视、天文气象研宄,等等.这里列出了一些常见波长范围: 频率/Hz 频段 主要应用领域 波长/m
振兴区15993117515: 下列关于电磁波的特性和应用,说法正确的是() - ?
潜瞿百沫:[选项] A. 红外线和X射线都有很高的穿透本领,常用来检查金属内部的缺陷 B. 过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C. 电磁波中频率最大的是γ射线,最不容易用来观察衍射现象 D. 紫外线和X射线都可以用来检查人体内部的器官
振兴区15993117515: 电磁波的频率范围很广,不同频率的电磁波具有不同的特性,请从电磁波谱中任选两种,分别写出它们的名称和一种用途.(1)名称________,用途______... - ?
潜瞿百沫:[答案] 见解析 卫星通信利用了无线通信,即利用电磁波的知识来工作的;微波的用途:微波炉,电视、雷达、宇航通信等等. 本题考查了电磁波在生活中的应用,是一道基础题.
振兴区15993117515: 电磁波各频率段的特性和应用表 - ?
潜瞿百沫: 电磁波谱王宗田实验证明,不仅无线电波是电磁波,光、X射线、γ射线也都是电磁波.它们的区别仅在于频率或波长有很大差别.光波的频率比无线电波的频率要高很多,光波的波长比无线电波的波长短很多;而X射线和γ射线的频率则更高...