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普通的工业电力使用50Hz的电流,无线通信使用500KHz-1000KHz,短波在3-30MHz,电视信号50M-800MHz,手机信号800M-3GHz,微波300M-3THz,红外线30T-300THz,可见光400T-700THz,紫外线700T-30PHz,X射线30P-30EHz,Gamma射线30E-300EHz。
这只是一个粗略的划分,在不同的领域还有更加精细的划分。
电磁波和机械波不同,传播完全不需要介质。
事实上介质对电磁波起障碍作用。
电磁波传播时,不同物质对其阻力不同。
导体对电磁波是绝对障碍。
电磁波无法进入导体内部。
所以需要电磁波屏蔽时,都用金属网来进行(电力系统输送电力,使用金属导体传送,此时仅是电流,而不是电磁波。
而且频率很高时电流集中在导体的表面上,内部很浅的区域内还存在电流(趋肤深度),更深的部分就不存在电流了。
所以电脑主板上电路连线都是薄薄一层镀铜作为电流传输线)。
电磁波和机械波虽然方式截然不同,但都是波,所以波的属性两者是共同的。
干涉、反射、透射都是可以相互印证。
横波在电磁波里面称为TEM波,纵波分为TE(横电)波和TM(横磁)波。
思考:
机械波对路径上的物质会产生作用,功率很大时,这些物质会被破坏。
频率2.45GHz的微波,对水分子加热效果明显,事实是极性水分子对这个频率的微波吸收很强,全部转化为热。
因此微波炉使用2.45GHz微波加热食品。
电离层反射30MHz以下无线电信号,超过30MHz的信号进入太空。
这表明材料对不同频率的电磁波效果不同,这些材料称为色散材料。
真空完全没有色散,其他物质都存在色散。
色散最直接的证据就是三棱镜,白光入射,分散成七种颜色。
可见光的范围很窄,为什么我们能看到的就是这个范围呢?地球上动物眼睛的可见光范围也和人类差不太多。
前面提到,只要温度高于绝对零度,物体就放出辐射。
太阳的表面温度大约是5800K,辐射出来的电磁波含量最高的频率大约是600THz频率,对应的大约是绿蓝色。
其他颜色的含量稍低。
动物演化出眼睛,那么接收600THz频率附近的最大能量光线,意味着将光转换为生物电信号的代价最低。
如果太阳表面温度达到10000K,是否意味着可见光的范围就移到紫外范围了?【如果太阳表面温度是10000K,太阳的寿命很短,来不及出现我们就灭亡了!
所以没有这种可能性。
】
多普勒效应对电磁波依然有效,对宇宙的观察表明,频率大多在降低(称为红移),说明宇宙多数对象都在远离我们,宇宙在膨胀。
电磁波频率增高,波长减小。
同等金属长度下,电磁波更容易从金属表面辐射进入空气(属性接近真空),此时辐射电磁波的金属称为天线(通常金属的长度或间距和波长成一定比例关系)。
所以高频率的电磁波易进入空气传播。
高频电子电路,必须进行电磁兼容分析,防止因电路设计不合理,导致大量电磁波在空气传播,改变了电路的性质,破坏或降低电路功能。
早期潜水艇和指挥中心联系,都是浮出水面或让天线飘在水面。
后期可直接在水下进行通讯。
使用频率很低电磁波进行。
对应的波长很长,这样的发射天线就必须很长。
电磁波在空气传播,遇到金属,则在金属表面引发感生电流(接收天线原理),同时金属对电磁波会产生反射。
雷达,和声纳原理相同,都是探测目标的工具,区别仅是雷达使用电磁波。
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