【電磁波】

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【電磁波】

目錄

電磁波簡介

電磁波的計算

電磁波的發現

電磁波譜

電磁輻射

電磁輻射對人體的傷害

電磁波的特性

電磁波的應用

電磁波簡介

電磁波（Electromagnetic wave)：（又稱：電磁輻射、電子煙霧）是能量的一種。
　　
定義：
　　

從科學的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是高於絕對零度的物體，都會釋出電磁波。 正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。

電磁波就是這樣一位人類素未謀面的“朋友”。

產生

電磁波是電磁場的一種運動形態。

電與磁可說是一體兩面，電流會產生磁場，變動的磁場則會產生電流。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場[1]，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。

性質

電磁波頻率低時，主要借由有形的導電體才能傳遞。

原因是在低頻的電振盪中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去；電磁波頻率高時即可以在自由空間內傳遞，也可以束縛在有形的導電體內傳遞。

在自由空間內傳遞的原因是在高頻率的電振盪中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振盪電路，於是電能、磁能隨著電場與磁場的週期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。

舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠，但在戶外時，我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱，這就好比是“電磁輻射借由輻射現象傳遞能量”的原理一樣。

電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作週期性交變，其強度與距離的平方成反比，波本身帶動能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

其速度等於光速c（每秒3×10的8次方米）。

在空間傳播的電磁波，距離最近的電場（磁場）強度方向相同，其量值最大兩點之間的距離，就是電磁波的波長λ，電磁每秒鐘變動的次數便是頻率f。三者之間的關係可通過公式c=λf。

通過不同介質時，會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。

電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波，還有從空中傳播的空中波以及天波。

波長越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。機械波與電磁波都能發生折射\反射\衍射\干涉,因為所有的波都具有波粒兩象性.折射\反射屬於粒子性； 衍射\干涉為波動性。

能量

電磁波的能量大小由坡印庭向量決定，即S=E×H,其中s為坡印庭向量，E為電場強度，H為磁場強度。

E、H、S彼此垂直構成右手螺旋關係；即由S代表單位時間流過與之垂直的單位面積的電磁能，單位是瓦／平方米。

電磁波的計算

　　c=λf

　　c：波速(這是一個常量，約等於3×10^8m/s) 單位：m/s

　　f：頻率(單位：Hz,1MHz=1000kHz=10×10^5Hz)

　　λ：波長（單位：m）

電磁波的發現

1864年，英國科學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象的基礎上，建立了完整的電磁波理論。

他斷定電磁波的存在，推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度。

1887年德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在。

之後，人們又進行了許多實驗，不僅證明光是一種電磁波，而且發現了更多形式的電磁波，它們的本質完全相同，只是波長和頻率有很大的差別。

電磁波譜

按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來，就是電磁波譜。如果把每個波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。

以無線電的波長最長，宇宙射線的波長最短。

無線電波 3000米～0.3毫米。

紅外線 0.3毫米～0.75微米。

（其中：近紅外為0.76~3微米，中紅外為3~6微米，遠紅外為6~15微米，超遠紅外為15~300微米）

可見光 0.7微米～0.4微米。

紫外線 0.4微米～10毫微米

X射線 10毫微米～0.1毫微米

γ射線 0.1毫微米～0.001毫微米

高能射線 小於0.001毫微米

傳真（電視）用的波長是3～6米；雷達用的波長更短，3米到幾毫米。

電磁輻射
　　
廣義的電磁輻射通常是指電磁波頻譜而言。

狹義的電磁輻射是指電器設備所產生的輻射波，通常是指紅外線以下部分。

電磁輻射是傳遞能量的一種方式，輻射種類可分為三種：

游離輻射

有熱效應的非游離輻射

無熱效應的非游離輻射

基地台電磁波 絕非游離輻射波

電磁輻射對人體的傷害

電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和積累效應等。

熱效應：人體內70%以上是水，水分子受到電磁波輻射後相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。

非熱效應：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處於平衡狀態的微弱電磁場即遭到破壞，人體正常迴圈機能會遭受破壞。

累積效應：熱效應和非熱效應作用於人體後，對人體的傷害尚未來得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發生累積，久之會成為永久性病態或危及生命。

對於長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發想不到的病變，應引起警惕！

各國科學家經過長期研究證明：長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產生斑痘、粗糙，甚至導致各類癌症等；男女生殖能力下降、婦女易患月經紊亂、流產、畸胎等症。

隨著人們生活水準的日益提高，電視、電腦、微波爐、電熱毯、電冰箱等家用電器越來越普及，電磁波輻射對人體的傷害越來越嚴重。

但由於電磁波是看不見，摸不著，感覺不到，且其傷害是緩慢、隱性的，所以尚未引起人們的廣泛注意。家用電器儘量勿擺放於臥室，也不宜集中擺放或同時使用。

看電視勿持續超過3小時，並與螢幕保持3米以上的距離；關機後立即遠離電視機，並開窗通風換氣，以洗面乳或香皂等洗臉。

用手機通話時間不宜超過3分鐘，通話次數不宜多。

儘量在接通1一2秒鐘之後再移至面部通話，這樣可減少手機電磁波對人體的輻射危害。

具有防電磁波輻射危害的食物有：綠茶、海帶、海藻、裙菜、Va、Vc、Vb1、卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚、蟹等動物性優質蛋白等。

電磁波的特性

與聲波和水波相似，電磁波具有波的性質。可以發生折射等現象。它的速度，波長，頻率之間滿足關係式：

速度=波長×頻率。

電磁波的應用

電磁波為橫波，可用於探測、定位、通信等等。

電磁波譜(波長從長到短)是無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線(X射線),伽瑪射線.

應用：

　　◆無線電波用於通信等

　　◆微波用於微波爐

　　◆紅外線用於遙控、熱成像儀、紅外制導導彈等

　　◆可見光是所有生物用來觀察事物的基礎

　　◆紫外線用於醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等

　　◆X射線用於CT照相

　　◆伽瑪射線用於治療,使原子發生躍遷從而產生新的射線等.

　　◆無線電波。

無線電廣播與電視都是利用電磁波來進行的。

在無線電廣播中，人們先將聲音信號轉變為電信號，然後將這些信號由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播。

而在另一地點，人們利用接收機接收到這些電磁波後，又將其中的電信號還原成聲音信號，這就是無線廣播的大致過程。

而在電視中，除了要像無線廣播中那樣處理聲音信號外，還要將圖像的光信號轉變為電信號，然後也將這兩種信號一起由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播，而電視接收機接收到這些電磁波後又將其中的電信號還原成聲音信號和光信號，從而顯示出電視的畫面和喇叭裡的聲音。

電磁波的電場(或磁場)隨時間變化，具有週期性。

在一個振盪週期中傳播的距離叫波長。振盪週期的倒數，即每秒鐘振動(變化)的次數稱頻率。

很顯然，波長與頻率的乘積就是每秒鐘傳播的距離，即波速。

令波長為λ，頻率為f，速度為V，得： λ=V/f波長入的單位是米(m)，速度的單位是米/秒(m/sec)，頻率的單位為赫茲(Hertz，Hz)。

整個電磁頻譜，包含從電波到宇宙射線的各種波、光、和射線的集合。

不同頻率段落分別命名為無線電波(3KHz—3000GHz)、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線和宇宙射線。

在19世紀末，義大利人馬可尼和俄國人波波夫同在1895年進行了無線電通信試驗。

在此後的100年間，從3KHz直到3000GHz頻譜被認識、開發和 逐步利用。根據不同的持播特性，不同的使用業務，對整個無線電頻譜進行劃分，共分9段：甚低頻(VLF）、低頻(LF)、中頻(MF)，高頻(HF)、甚 高頻(VHF)\特高頻(uHF)\超高頻(sHF)\極高頻(EHF)和至高頻，對應的波段從甚(超)長波、長波、中波、短波、米波、分米波、釐米波、 毫米波和絲米波(後4種統稱為微波)。見下表。無線電頻譜和波段劃分

段號 頻段名稱 頻段範圍（含上限不含下限） 波段名稱 波長範圍（含上限不含下限）

1 甚低頻（VLF） 3～30千赫（KHz） 甚長波 100～10km

2 低頻（LF） 30～300千赫（KHz） 長波 10～1km

3 中頻（MF） 300～3000千赫（KHz） 中波 1000～100m

4 高頻（HF） 3～30兆赫（MHz） 短波 100～10m

5 甚高頻（VHF） 30～300兆赫（MHz） 米波 10～1m

6 特高頻（UHF） 300～3000兆赫（MHz） 分米波 微波 100～10cm

7 超高頻（SHF） 3～30吉赫（GHz） 釐米波 10～1cm

8 極高頻（EHF） 30～300吉赫（GHz） 毫米波 10～1mm

9 至高頻 300～3000吉赫（GHz） 絲米波 1～0.1mm