第十四章 5 电磁波谱.docx

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1、第十四章5电磁波谱电磁波谱电磁波的频率范围很广。无线电波、光波、X射线、γ射线，都是电磁波。其中，人眼可见的电磁波——可见光，只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱（图14.5-1），叫做电磁波谱（electromagneticwavespectrum）。图14.5-1电磁波谱电磁波是一个很大的家族。有的电磁波的波长很长，例如无线电波；有的电磁波的波长很短，例如γ射线。不同电磁波由于具有不同的波长描述电磁波谱的不同区段时，可以用波长，也可以用频率。对于无线电波，特别是微

2、波以外的无线电波，习惯上用频率，对于其他电磁波，习惯上用波长。（频率），才具有不同的特性。无线电波（radiowave）波长大于1mm（频率小于300GHz）的电磁波是无线电波。无线电波用于通信、广播及其他信号传输。广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也辐射无线电波。如天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。红外线（infraredray）红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。肉眼看不见红

3、外线，但能够感受它。当保在炉火旁感受到温暖时，你的皮肤正在接收红外线。7/7人体在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理，红外体温计不与身体接触也可以测体温。红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。用灵敏的红外探测器吸收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感在军事上的应用也十

4、分重要。说一说许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以“看到”物体。你知道哪些动物有这方面的功能吗？可见光（visiblelight）可见光的波长在700nm到400nm之间不同人所能感受的光的波长范围有差异，因此各种资料所载的可见光波长范围不完全一致。。阳光是由各种色光组成的。科学研究发现，不同颜色的光是波长（频率）范围不同的电磁波。颜色红橙黄绿蓝靛紫真空中的波长λ/nm700～620620～600600～580580～490490～450450～4007/7大气中的水滴把阳光分解为色光天

5、空为什么是亮的，因为大气把阳光向四面八方散射。在没有大气的太空，即使太阳高悬在空中，它周围的天空也是黑暗的。由于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射，所以天空看起来是蓝色的。大气对波长较短的光的吸收也比较强，傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、柴光大部分被吸收掉了，剩下红光、橙光透过大气射入我们的眼睛，所以傍晚的阳光比较红。紫外线（ultravioletray）人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围在5nm到370nm之间的电磁波是紫外线。紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核

6、中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。太阳光里有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这一点可以设计防伪措施。X射线（X-ray）和γ射线（γ-ray）波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了。人们用X射线管来产生X射线。X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变。X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官。在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。机场等地进行安全检

7、查时，X射线能轻而易举地窥见箱内的物品。波长最短的电磁辐射是γ射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，也可用于探测金属部件内部的缺陷。7/7“CT”是“计算机辅助X射线断层摄影”的简称。X射线以不同角度照射人体，计算机对其投影进行分析，给出类似于生理切片一样的人体组织照片。医生可以从中看出是否发生了病变。电磁波的能量法拉第用“力线”形象地描述了电磁场，麦克斯韦用数学语言表述了电磁场。但在当时，人们只把电磁场看做

8、研究电磁现象的一种方法。赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这意味着，电磁场不仅是一种描述方式，而且是一种真正的物理实在。微波炉的工作应用了一种电磁波——微波。食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加。增加的能量是微波给它的，可见电磁波的确具有能量，电磁波是物质存在的一种形式。微波炉7/7除了可见光外，虽然我们看不到电磁波，却能通过它的能量而感觉到它。收音机能收到广播电台的声音，那是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流。电流的能量是从哪里来的