電磁波有哪些種類
電磁波家族是一個多口之家的大家庭。按照電磁波長從大到小,可以分為無線電波、微波、紅外線、可見光(赤橙黃綠青藍紫等七種顏色)、紫外線、X射線、伽馬射線等。分別介紹如下:
1、無線電波
無線電波作為電磁波家族“老大哥”,具有###長的波長——大于1毫米和###小的頻率——小于300GHz,它占據(jù)的頻段被稱為射頻頻段。在麥克斯韋預言的電磁波被證實之后,人們開始著手研究電磁波的應用。1893年,物理學家特斯拉宣揚了無線電通訊的基本原理,1904年,馬可尼發(fā)明電報。無線電波作為傳遞訊息的通訊載體被人們廣為使用,包括電報、電話、廣播、電視、手機、衛(wèi)星、雷達等都是以無線電波為載體進行的信息傳播。
2、微波
“二弟”微波頻率在300MHz~300GHz,波長在1米到1毫米之間。實際上,微波也是無線電波一部分,只是它屬于無線電波的高頻段(射電波段)。對于玻璃、塑料和瓷器,微波可以輕而易舉地穿透而不被吸收,微波遇到金屬材料則會被大量反射。當微波進入物體內部時,由于介質損耗會引起介質溫度的升高,使介質材料內外部幾乎同時加熱升溫。這種加熱效應是有選擇性的,對于水等極性分子,它的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)都比較大,因此很容易被加熱;而蛋白質、碳水化合物等的介電常數(shù)相對較小,其對微波的吸收能力比水小得多——這就是微波爐的原理。微波的頻率很高,所以其可用的頻帶很寬,可用于大容量的信息通訊如衛(wèi)星、雷達等。微波同樣充斥著整個世界,在我們現(xiàn)代宇宙中的任何一個方位,還殘留著宇宙大爆炸的微波背景輻射,其平均溫度約為2.7 K。
電磁家族的“老三”——紅外線的波長為0.76到400微米。按照波長從大到小又可以細分為遠紅外線、中紅外線和近紅外線。1800年,英國物理學家赫歇爾發(fā)現(xiàn)太陽光譜在紅光之外還存在具有較強致熱效應的區(qū)段,因此稱之為紅外線。紅外線波長要比可見光長,能量(頻率)比可見光要低,是肉眼不可見的電磁輻射。紅外線具有很強的熱效應,可以用來加熱材料;許多溫度分布不均勻的物體也將輻射出不同頻率的紅外線;紅外線還有很好的穿透能力,它可以透過云霧傳播。我們用的電視、空調、汽車鑰匙、門卡等遙控器都是發(fā)射紅外線到接受設備使其響應。長期受高強度的紅外線輻射對人體也會有傷害,如皮膚會出現(xiàn)紅斑,眼睛容易產生白內障等。
4、可見光
在電磁波大家族里,“四小姐”可見光###為愛美。她是###能夠“奪人眼球”被人們肉眼所看見的電磁波,而且還有七種顏色的濃妝艷抹:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫?梢姽獾牟ㄩL范圍為0.38~0.78微米。按照波長的不同分為七種不同色光:紅0.770~0.622微米;橙0.622~0.597微米;黃0.597~0.577微米;綠0.577~0.492微米;藍0.492~0.455微米;紫0.455~0.390微米。太陽之光為地球帶來了勃勃生機,植物利用陽光生產氧氣,動物依賴陽光的溫暖來獲得熱量和空氣中的氧氣來呼吸,同樣人類的生存也和陽光密不可分。
5、紫外線
“小五”紫外線雖然波長有點兒短——只有10納米到400納米(1納米=0.001微米),但是卻脾氣卻比較“兇”。紫外線是由德國物理學家里特在太陽光譜紫色光之外發(fā)現(xiàn)的,故而稱紫外線,它也是肉眼不可見的。按照不同波段可以把紫外線分為長波紫外線、中波紫外線和短波紫外線。地球上紫外線主要來自太陽輻射,短波紫外線大都被臭氧層吸收掉了,其他紫外線則穿透大氣到了地表。人們使用的各種弧光燈、日光燈、熒光燈和誘殺害蟲的黑光燈都會放射出紫外線。紫外線照射下能夠殺死許多細菌,它能夠穿透細菌和病毒的細胞膜,給它們的DNA造成損傷,使細胞失去繁殖能力。所以,紫外線用來消毒、除臭、凈化各類產品,使用起來快速高效且無污染。適量的紫外線照射甚###可以用于治療皮膚病和軟骨病,但強烈的紫外線照射可能會引起皮膚癌或角膜炎。
6、X射線
比紫外線波長還要短的是“小六子”X射線,波長只有0.01~1納米。按照波長從長到短,又可以細分為軟X射線、硬X射線、超硬X射線。X射線具有很高的能量(頻率),因此穿透能力非常強,底片、木料、布料在它面前都相當于“透明”的。和可見光不同的是,只有固體材料中微觀有序排列的原子才能使X射線發(fā)生衍射,因為原子的間距和X射線波長大致相當。X射線是德國物理學家倫琴在研究陰極射線的時候發(fā)現(xiàn)的,用他愛妻安娜的手拍攝了###張X光片,無名指上的黑斑點正是他們的結婚戒指。因為發(fā)現(xiàn)者倫琴認為他發(fā)現(xiàn)的是一種“未知”射線,所以命名為“X射線”——X代表未知數(shù)。僅僅在X射線發(fā)現(xiàn)后四天,美國醫(yī)生就用它發(fā)現(xiàn)了病人腿上的子彈。X射線是研究材料微觀結構的有力工具,可以分析材料中元素成分和其含量。利用X射線的穿透性,還可以進行工業(yè)品探傷和機場、火車站等地的無損安檢系統(tǒng)。觀測宇宙中的X射線,我們也將得到關于恒星、黑洞、超新星和中子星等的信息。
7、伽馬射線
“老幺”伽馬射線(γ射線)的波長非常之短,小于0.02納米,很“彪悍”。伽馬射線頻率很高,能量也非常之高,穿透力極強。要擋住伽馬射線的進攻,必須用厚達幾個厘米的鉛板。伽馬射線來源于原子內部輻射,是原子從高能級躍遷到低能級時候釋放的輻射,也是核輻射的一種。伽馬射線強大的穿透本領可以用于工業(yè)零件的探傷或流水線的自動控制。伽馬射線具有強大的殺傷力,一旦它進入人體就會與體內細胞發(fā)生電離作用,釋放出的離子會侵蝕破壞如蛋白質、核酸和酶等有機分子,嚴重時可以殺死細胞。宇宙中一些劇烈的天體過程如超新星爆發(fā)會引起“伽馬射線暴”,在很短的時間釋放大量高能的伽馬射線。在原子核反應過程中也會釋放大量的伽馬射線,原子彈和氫彈爆炸時就會產生大量伽馬射線。強烈的伽馬射線照射人體會大量殺死白細胞、發(fā)生腹瀉、發(fā)燒、內分泌失調甚###破壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)。
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