1、4.4 电磁波谱电磁波谱2022.3.4一、六段波谱：按频率增加一、六段波谱：按频率增加(波长减小波长减小)方式排列方式排列无线电波、红外线、可见光、紫外线、无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线、射线。射线。二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用无线电波分长波分长波,中波中波,短波短波,微波微波1mm(f300GHz)中、短波中、短波：收音机、收音机、微波：电视、微波：电视、手机、手机、雷达、雷达、WiFi、微波炉等、微波炉等人耳听觉、超声诊断等人耳听觉、超声诊断等微波炉的加热原理微波炉的加热原理微波是一种高频率的电磁波，其本身并不产生热，在宇宙、自然微波是一种
2、高频率的电磁波，其本身并不产生热，在宇宙、自然界中到处都有微波，但自然界中的微波，因为不集中，故不能加热界中到处都有微波，但自然界中的微波，因为不集中，故不能加热食品。食品。微波炉利用其内部的磁控管将电能转变成微波，以微波炉利用其内部的磁控管将电能转变成微波，以2450MHz的的振荡频率穿透食物。振荡频率穿透食物。当微波被食物吸收时，食物内的极性分子当微波被食物吸收时，食物内的极性分子(如水、脂肪、蛋白质、如水、脂肪、蛋白质、糖等糖等)会以每秒会以每秒24.5亿次快速振荡，使得分子间互相作用而产生大量亿次快速振荡，使得分子间互相作用而产生大量热。微波炉利用食物分子本身产生的热，里外同时快速加热
3、食物。热。微波炉利用食物分子本身产生的热，里外同时快速加热食物。移动通信原理移动通信原理如果在外出途中需要打电话，可以使用移动电话如果在外出途中需要打电话，可以使用移动电话(俗称手机俗称手机)。移。移动电话不需要电话线，比固定电话更便捷。移动电话怎样工作呢？动电话不需要电话线，比固定电话更便捷。移动电话怎样工作呢？原来，每一部原来，每一部移动电话既是无线电发射台，又是接收台移动电话既是无线电发射台，又是接收台，称为移，称为移动台动台(MS)。但是，移动台之间不能直接通话。但是，移动台之间不能直接通话。手机跟其他用户的通话要依靠较大的固定无线电台转接，这种手机跟其他用户的通话要依靠较大的固定无线
4、电台转接，这种固固定的电台称为基站定的电台称为基站(BS)，城市中高大建筑物上常常可以看到移动通，城市中高大建筑物上常常可以看到移动通信基站的天线。信基站的天线。各基站发射功率一般为各基站发射功率一般为510W，服务范围约为，服务范围约为210km，称为小，称为小区。由若干个相邻的小区组成一个大区区。由若干个相邻的小区组成一个大区(城市城市)，而各个小区组成了，而各个小区组成了蜂房样的图案，所以这样的移动通信方式称为蜂房式移动通信。蜂房样的图案，所以这样的移动通信方式称为蜂房式移动通信。电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用这个特性工作的。电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用这个特性工作
5、的。雷达使用的电磁波在微波波段。雷达有一个可以转动的天线，能雷达使用的电磁波在微波波段。雷达有一个可以转动的天线，能向一定的方向发射无线电脉冲，每次发射的时间约为百万分之一秒，向一定的方向发射无线电脉冲，每次发射的时间约为百万分之一秒，两次发射的时间间隔约为万分之一秒，天线在这个时间间隔内将反两次发射的时间间隔约为万分之一秒，天线在这个时间间隔内将反射回来的无线电波接收。射回来的无线电波接收。无线电波的传播速度是已知的，测出从发射无线电脉冲到接收到无线电波的传播速度是已知的，测出从发射无线电脉冲到接收到反射波的时间，就可以确定障碍物的距离。根据天线的方向和仰角，反射波的时间，就可以确定障碍物的
6、距离。根据天线的方向和仰角，还可以确定目标的方位。实际上，障碍物的距离、方位等数据是由还可以确定目标的方位。实际上，障碍物的距离、方位等数据是由雷达的荧光屏直接显示出来的。雷达的荧光屏直接显示出来的。雷达可以用来为飞机、船只导航，探测台风、雷雨、云层。在军雷达可以用来为飞机、船只导航，探测台风、雷雨、云层。在军事上可以用来发现飞机、舰艇等目标。事上可以用来发现飞机、舰艇等目标。雷达雷达Wi-Fi 和蓝牙所使用的电磁波的频率和蓝牙所使用的电磁波的频率WiFi：2.4GHz，或或5GHz、60GHz蓝牙：工作频率蓝牙：工作频率24002483.5MHz红外线温度越高红外辐射越强温度越高红外辐射越强
7、所有物体都会发射红外线所有物体都会发射红外线波长比无线电波短，比可波长比无线电波短，比可见光长见光长人眼看不见红外线人眼看不见红外线红外体温计、红外夜视仪、红外体温计、红外夜视仪、红外摄影、红外遥感技术等红外摄影、红外遥感技术等主要作用是热作用主要作用是热作用体温高，红外线强度体温高，红外线强度大，红外体温计不接大，红外体温计不接触身体也可测温触身体也可测温烤箱中的红光不是红外烤箱中的红光不是红外线线,红外线是看不见的红外线是看不见的二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用红外线温度越高红外辐射越强温度越高红外辐射
8、越强所有物体都会发射红外线所有物体都会发射红外线波长比无线电波短，比可波长比无线电波短，比可见光长见光长人眼看不见红外线人眼看不见红外线红外体温计、红外夜视仪、红外体温计、红外夜视仪、红外摄影、红外遥感技术等红外摄影、红外遥感技术等主要作用是热作用主要作用是热作用汽车红外夜视仪汽车红外夜视仪二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用红外线温度越高红外辐射越强温度越高红外辐射越强所有物体都会发射红外线所有物体都会发射红外线波长比无线电波短，比可波长比无线电波短，比可见光长见光长人眼看不见红外线人眼看不见红外线红外体温计、红外夜视仪、红外体温计、红外夜视仪、红外摄影、红外遥感技术
9、等红外摄影、红外遥感技术等主要作用是热作用主要作用是热作用汽车红外夜视仪汽车红外夜视仪二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用红外线温度越高红外辐射越强温度越高红外辐射越强所有物体都会发射红外线所有物体都会发射红外线波长比无线电波短，比可波长比无线电波短，比可见光长见光长人眼看不见红外线人眼看不见红外线红外体温计、红外夜视仪、红外体温计、红外夜视仪、红外摄影、红外遥感技术等红外摄影、红外遥感技术等主要作用是热作用主要作用是热作用红外线云图红外线云图森林火场热红外影像森林火场热红外影像 卫星云图卫星云图卫星云图是由气象卫星拍摄到的反映地球上空云层覆盖情况和地卫星云图是由气象卫
10、星拍摄到的反映地球上空云层覆盖情况和地表面特征的图像。表面特征的图像。利用卫星云图可以识别利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和们的位置，估计其强度和发展趋势发展趋势,为天气预报提供为天气预报提供依据。依据。若某地上空为晴空区，若某地上空为晴空区，卫星探测的是地面辐射的卫星探测的是地面辐射的红外线，表现为黑灰色；红外线，表现为黑灰色；黑色越深，表示地面辐射黑色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。越强，天气越晴好。若某地上空有云雨覆盖，卫星探测的是云层顶部向太空辐射的红若某地上空有云雨覆盖，卫星探测的是云层顶部向太空辐射的红外线，表现为白色或灰白色
11、；颜色越白，表示地面辐射越弱；云系外线，表现为白色或灰白色；颜色越白，表示地面辐射越弱；云系越密实，降雨强度越大。越密实，降雨强度越大。晴空区与云雨区间的过渡区，有不同厚度的云而无明显降水。晴空区与云雨区间的过渡区，有不同厚度的云而无明显降水。二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用红外线温度越高红外辐射越强温度越高红外辐射越强所有物体都会发射红外线所有物体都会发射红外线波长比无线电波短，比可波长比无线电波短，比可见光长见光长人眼看不见红外线人眼看不见红外线红外体温计、红外夜视仪、红外体温计、红外夜视仪、红外摄影、红外遥感技术等红外摄影、红外遥感技术等主要作用是热作用主要作
12、用是热作用红外摄影红外摄影红外遥控红外遥控响尾蛇响尾蛇二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用可见光红、橙、黄、绿、青、蓝、紫红、橙、黄、绿、青、蓝、紫阳光由不同颜色的光组成：阳光由不同颜色的光组成：波长：波长：760-400nm牛顿用三棱镜分牛顿用三棱镜分解太阳光的实验解太阳光的实验 大气散射阳光，波长短散射容易。早、大气散射阳光，波长短散射容易。早、晚的阳光穿过的大气层较厚，蓝、紫光晚的阳光穿过的大气层较厚，蓝、紫光散射多，剩下更多的红、橙光散射多，剩下更多的红、橙光， 所以颜所以颜色发红。色发红。彩虹的成因彩虹的成因大气中的大气中的水滴水滴把阳光分解为色光把阳光分解为
13、色光牛顿用牛顿用三棱镜三棱镜分解太阳光的实验分解太阳光的实验二、不同波段电磁波的特性及应用二、不同波段电磁波的特性及应用紫外线阳光中有许多紫外线，适量照射促进钙阳光中有许多紫外线，适量照射促进钙吸收。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮吸收。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。肤。人眼也看不见紫外线人眼也看不见紫外线波长：波长：5-370nm的电磁波的电磁波捕蚊器捕蚊器紫外线具有较高能量，可破坏细胞中的紫外线具有较高能量，可破坏细胞中的物质，利用紫外线灭菌消毒物质，利用紫外线灭菌消毒许多物质在紫外线照射时会发荧光，利许多物质在紫外线照射时会发荧光，利用该特点防伪用该特点防伪二、不同波段电磁波的特性及应用二
14、、不同波段电磁波的特性及应用x射线和射线过量过量x射线辐射会对人体造成危害射线辐射会对人体造成危害x射线能穿透物质，可用于透视人体、金属射线能穿透物质，可用于透视人体、金属探伤、安检等探伤、安检等波长：比紫外线波长更短的电磁波；波长：比紫外线波长更短的电磁波； 射线波射线波长最短。长最短。射线有很高能量，可破坏生命物质射线有很高能量，可破坏生命物质在医学上摧毁癌细胞，在工业上金属内部探伤在医学上摧毁癌细胞，在工业上金属内部探伤三、太阳发出六段波谱中的电磁波三、太阳发出六段波谱中的电磁波太阳辐射波谱相当宽，从伽玛射线到无线电波都有：太阳辐射波谱相当宽，从伽玛射线到无线电波都有：伽玛射线引起电子设
15、备损坏，伽玛射线引起电子设备损坏，紫外线破坏臭氧层，紫外线破坏臭氧层，白天的太阳是天空中最大的无线电噪声源。白天的太阳是天空中最大的无线电噪声源。可见光只是小部分，却是太阳辐射的主要部分，可见光只是小部分，却是太阳辐射的主要部分，其他波段的辐射虽然有，但是比例相对要低。其他波段的辐射虽然有，但是比例相对要低。 太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。黄绿太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。黄绿光附近，辐射的能量最强。人眼正好能感受到该区域的辐射，这是光附近，辐射的能量最强。人眼正好能感受到该区域的辐射，这是巧合呢还是人类进化的结果？巧合呢还是人类进化的结果？总结：不
16、同波段电磁波的特性及应用总结：不同波段电磁波的特性及应用 无线电波无线电波主要用于广播、通讯等方面；主要用于广播、通讯等方面； 红外线红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感；外线遥感； 紫外线紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒； x射线射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷；进行对人体的透视和检查部件的缺陷； 射线射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用探伤，测厚或用刀进行手术刀进行手术
