对电磁场与电磁波的理解

一.概念：

1.在空间传播着的交变电磁场，即电磁波。它在真空中的传播速度约为每秒30万公里。

2.电磁波，是由相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。电磁波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。电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

二.

频率是电磁波的重要特性。按照频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ(伽马)射线(除无线电波外其他合称光波)。频率与波长成反比。

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辐射特性的。

三.详细

无线电波

波长从3000米到10^-3米，一般的电视和无线电广播、手机等的波段就是用这种波;

微波

波长从1米到0.1厘米，这些波多用在雷达或其它通讯系统;

电磁波谱矢量图

红外线

波长从10^-3米到7.8×10^-7米;红外线的热效应特别显著;

可见光

这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。可见光的波长范围很窄，大约在7600 ～4000埃(在光谱学中常采用埃作长度单位来表示波长，1埃=10^-10米)。从可见光向两边扩展，波长比它长的称为红外线，波长大约从7600直到十分之几毫米。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是

电磁波谱——可见光

我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分，波长从(7.8～3.8)×10^-7米。

紫外线

波长比可见光短的称为紫外线，它的波长从(380～10)×10^-9米，它有显著的化学效应和荧光效应。这种波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的化学效应最强;

红外线和紫外线都是人类看不见的，只能利用特殊的仪器来探测。无论是可见光、红外线或紫外线，它们都是由原子或分子等微观客体激发的。一方面由于超短波无线电技术的发展，无线电波的范围不断朝波长更短的方向发展;另一方面由于红外技术的发展，红外线的范围不断朝长波长的方向扩展。日前超短波和红外线的分界已不存在，其范围有一定的重叠;

伦琴射线

这部分电磁波谱，波长从(10～0.01)×10^-9米。伦琴射线(X射线)是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的;X射线，它是由原子中的内层电子发射的。随着X射线技术的发展，它的波长范围也不断朝着两个方向扩展。在长波段已与紫外线有所重叠，短波段已进入γ射线领域。放射性辐射γ射线的波长是认1左右直到无穷短的波长;

γ射线(伽马射线)

是波长从10^-10～10^-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。γ射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。

由于辐射强度随频率的减小而急剧下降，因此波长为几百千米的低频电磁波强度很弱，通常不为人们注意。实际中用的无线电波是从波长约几千米(频率为几百千赫)开始。波长3000米～50米(频率100千赫～6兆赫)的属于中波段;波长50米～10米(频率6兆赫～30兆赫)的为短波;波长10米～1厘米(频率30兆赫～3万兆赫)甚至达到1毫米(频率为3×10^5兆赫)以下的为超短波(或微波)。有时按照波长的数量级大小也常出现米波，分米波，厘米波，毫米波等名称。中波和短波用于无线电广播和通信，微波用于电视和无线电定位技术(雷达)。

电磁波谱

电磁波谱中上述各波段主要是按照得到和探测它们的方式不同来划分的。随着科学技术的发展，各波段都已冲破界限与其他相邻波段重叠起来。在电磁波谱中除了波长极短(10^-4埃～10^-5埃以下)的一端外，不再留有任何未知的空白了。

四.产生机理

不同的电磁波产生的机理和产生方式不同。无线电波是可以人工制造的，是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的。红外线、可见光、紫外线;伦琴射线;γ射线分别是原子的外层电子、内层电子和原子核受激发后产生的。

在电磁波谱中各种电磁波由于频率或波长不同而表现出不同的特性，如波长较长的无线电波很容易表现出干涉、衍射等现象，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线要观察到它们的干涉衍射现象就越来越困难。但是从电磁波谱中看到各种电磁波的范围已经衔接起来，并且发生了交错，因此它们本质上相同，服从共同的规律.