电磁波是什么(波长最短的电磁波是什么)

电磁波是近代物理学上最伟大的发现之一!

什么是电磁波呢?

这首先要从电磁波的发现讲起。

/ 电磁波产生

19世纪,英国有个“预言家”麦克斯韦,他预言了电磁波的存在,认为光也是一种电磁波、电磁波的速度与光速相同,但是他没有证据!

直到1888年,德国青年物理学家赫兹通过实验验证了麦克斯韦的预言。他还通过实验确认了电磁波是横波,具有与光类似的如反射、折射、衍射、干涉等特性,证实了电磁波的传播速度与光速相同,全面验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性。

因为这些成就,赫兹(Hz)被用作国际单位制下频率(波长)的单位名称。

电磁波是什么(波长最短的电磁波是什么)

James Clerk Maxwell,1831〜1879

电磁波是什么(波长最短的电磁波是什么)

Heinrich Rudolf Hertz,1857〜1894

/ 电磁波

电磁波(Electromagnetic wave),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,有效地传递能量和动量。

电磁波是什么(波长最短的电磁波是什么)

上图为电磁波在空间中的传播方式示意图,传播方向不变,但是电场和磁场的方向却在不停的交互变换。

/电磁波的性质

只要是波,就逃不过三要素:波速、波长、频率。

电磁波的速度、频率和波长满足关系:c=λf ,其中c:波速, f:频率, λ:波长。

波长:电磁波在两个尖峰值之间走过的距离我们称之为波长。由于电磁波的传播速度等于光速,所以电磁波的波长λ=光速÷频率,如下图所示:

电磁波是什么(波长最短的电磁波是什么)

波速:电磁波的速度是恒定的光速。

频率:电磁波在单位时间内完成周期振动的次数。在自然界中,电磁辐射往往和温度有关,温度越高,物体向外辐射出的电磁波的频率也就越高。可见,频率对于电磁波来说,尤为重要。

/电磁波谱

按照频率的顺序把这些电磁波排列起来,就是电磁波谱。电磁辐射由低频率到高频率主要分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。人眼可接收到的电磁波,称为可见光(波长380~780nm)。

通常意义上所指有电磁辐射特性的电磁波是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线。而X射线及γ射线通常被认为是放射性的辐射。

电磁波是什么(波长最短的电磁波是什么)

无线电波 3000米~0.3毫米,(微波0.1~100厘米)。

红外线 0.3毫米~0.75微米。(其中:近红外为0.76~3微米,中红外为3~6微米,远红外为6~15微米,超远红外为15~300微米)

可见光 0.7微米~0.4微米。

紫外线 0.4微米~10纳米。

X射线 10纳米~0.1纳米。

γ射线 0.1纳米~ 1皮米。 

高能射线小于 1皮米。

传真(电视)用的波长是3~6米。

雷达用的波长更短,3米到几毫米。

/电磁波的应用

谈及电磁波,相信小伙伴的第一个联想到的实物是电磁炉!

对此,电磁炉真的很冤枉,法拉第(电磁感应学提出者)也不会同意!

因为电磁炉本身根本不是靠电磁波来加热的。

电磁炉,英文名Induction Cooker(感应炉),电磁炉的工作原理是建立一个变化的磁场,根据电磁感应原理,在变化磁场中的导体里的电子会运动产生电流,而电流就会加热锅体,从而可以烹饪。

言归正传,电磁波在我们的生活中无处不在,手机信号、wifi GPS 定位、太阳光等都是电磁波!

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,红外制导导弹等,可见光是大部分生物用来观察事物的基础,紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等,X射线用于CT照相,伽玛射线用于治疗。

/电磁波的辐射

平时,我们说要“防辐射”,那么我们防的是什么辐射呢?

只要有温度的物体,都会产生辐射。

由于大气层和《劳动法》的保护,我们在日常生活中基本很少遇到高能量的电磁波辐射,比如“X射线”、“伽马射线”。所以我们防的辐射,当然生活中的辐射,比如太阳光、家用电器、手机、信号塔都会产生对我们健康不利的辐射。

电磁辐射危害人体的机理主要是热效应非热效应积累效应等。

热效应很好理解,人体是一个导体,像所有导体一样,人体受到无线电流和微波辐射后,会产生电流,从而引起人体发热。通常我们所接触的无线电波和微波是比较弱的,引起的发热非常小,完全可以忽略。

但是非热效应可能会造成细胞变异,进而影响人类的循环、免疫、生殖等系统。对于长期接触大量电磁波辐射的群体来说,这两个效应产生的伤害还会累积,诱发意想不到的病变,应引起警惕!

参考资料:

百度百科

《现形吧,电磁波》

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