电磁波及其经济价值分析
[摘要] 电磁波是一种物理现象,随着人们对电磁波认识的深化,其应用领域越来越广泛,经济价值也越来越大。
[关键词] 电磁波波长应用 变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。
电磁波在各个领域有着广泛的应用,并由此创造着越来越大的经济价值。
一、电磁波的产生 任何LC振荡电路原则上都可以作为发射电磁波的振源,但要想有效地把电路中的电磁能发射出去,除了电路中必须有不断的能量补给之外,还必须具备以下条件。
1.频率必须够高。
电磁波在单位时间内辐射的能量是与频率的四次方成正比的,只有振荡电路的固有频率越高,才能越有效地把能量发射出去。
2.电路必须开放,LC振荡电路是集中性元件的电路,即电场和电能都集中在电容元件中,磁场和磁能都集中在自感线圈中。
为了把电磁场和电磁能发射出去,必须把电路加以改造,以便电、磁场能够分散到空间里。
为此,我们没想把LC振荡电路加以改造。
改造的趋势是使电容器的极板面积越来越小,间隔越来越大,而自感线圈的匝数越来越少,这一方面可以使C和L的数值减小,以提高固有频率;另一方面是电路越来越开放,使电场和磁场分布到空间中去。
最后振荡电路完全演化为一根直导线,电流在其中往复振荡,两端出现正负交替的等量异号电荷。
这样一个电路叫做振荡偶极子(或偶极振子),它已适合于做有效地发射电磁波的振源了。
实际中广播电台或电视台的天线,都可以看成是这类偶极振子。
二、电磁波的分类 自从赫兹应用电磁振荡的方法产生电磁波,并证明电磁波的性质与光波的性质相同以后,人们又进行了许多实验,不仅证明光是一种电磁波,而且发现了更多形式的电磁波。
1895年伦琴发现了一种新型的射线,后来称之为X射线;1896年贝克勒耳又发现放射性辐射。
例如光波的频率比无线电波的频率要高很多,而X射线和γ射线的频率则更高。
为了对各种电磁波有个全面了解,我们可以按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来,这就是所谓电磁波谱。
无线电波由于辐射强度随频率的减少而急剧下降,因此波长为几百千米(107厘米)的低频电磁波通常不为人们注意,实际中用的无线电波是从波长λ约几千米(相当于频率在几百千周左右)开始。
波长在3千米~50米(频率100千周~6兆周)范围,属于中波段,波长在50米~10米(频率在6~30兆周)范围为短波,波长在10米~1厘米(频率在30~3万兆周)甚至到达1毫米(频率为3X106兆周)以下的则为超短波(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)。
可见光的波长范围很窄,λ大约在7.6厘米~4.0X10—5厘米之间(在光谱学中习惯于采用另一个长度单位——埃()来计算波长,1月=10—8厘米,用?来计算,可见光的波长约在7600~4000范围内)。
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,它的热效应特别显著;波长比可见光短的称为紫外线,波长从4000~50,它有显著的化学效应和荧光效应。
红外线和紫外线,都是人类的视觉所不能感受的,只能利用特殊的仪器来探测。
无论可见光、红外线或紫外线,它们都是由原子或分子等微观客体的振荡所激发的。
近年来,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进展;另外一方面由于红外技术的发展,红外线的范围不断朝波长更长的方向扩充。