电磁波的应用

1、电磁波的应用晴日仰望，是一望无际的天空。不过，人们用“空”来描述“天”，实在是一种误会，因为天并不空。在我们生存的空间，无处不隐匿着形形色色的电磁波：激雷闪电的云层在发射电磁波；无数的地外星体也辐射着电磁波；世界各地的广播电台和通信、导航设备发出的信号在乘着电磁波飞驰；更不用说还有人们有意和无意制造出来的各种干扰电磁波这些电磁波熙熙攘攘充满空间，实在是热闹非凡。如果说人们是生活在电磁波的海洋之中，那是毫不夸张的。在既往的几千年中，人们一直都没能“看见”电磁波。麦克斯韦写了电磁波历史的第一页。（1）无线电时代的产生19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在分析和总结前人对电磁现象研究成果的基础土，

2、建立了经典电磁理论。麦克斯韦预言:不均匀变化着的电场将产生变化的磁场，不均匀变化的磁场产生变化的电场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，由近及远地传播，从而形成电磁波。任何电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速。1887年，德国物理学家赫兹，用实验方法首次获得电磁波，证实了麦克斯韦的这一预言。人类从此进入了无线电时代。（2）无线电通信发展简史。 1895年，马可尼发明了用电磁波远距离传送信号的方法:1899年，美国柯林斯达造出了第一个无线电话系统;1906年，费森登在美国建立了第一个无线电话发射台;1919年，英国建立第一座播送语言和音乐节目的无线电台z1921年，人类首先实现短波跨

3、洋传播；1925年，英国贝尔德发明第一台实用电视机；1930年，实现了微波通信现在，人类可以将文字、声音、数据、图像等信息，通过电磁波传向四面八方。（3）手机是如何实现通信的。 手机既是个电磁波的接收器，同时也是个电磁波发射器。可见，手机实际上是一部可移动的无线电通信设备。移动的手机与不移动的基地台之间构成了一个可移动的无线通信系统。其工作过程(图14-28)大体是:移动的发话人对手机讲话，手机把声波经变换器转变为电信号，经天线发射出去，载有语言信息的电磁波被基地台接收，经变换器转变为电信号发射给另一移动手机，接收方手机接收电磁波信号，经转换器和发声器转变为声音，为收话人所听到。（4）在何种场

4、合不宜使用手机?坐飞机时:因为手机的高频信号会干扰飞机的控制系统，可能引发飞行事故。所以乘客上机后，乘务员会一再关照大家:"请把您的手机关掉!"。在汽车加油站时:因为加油站的计数器是由电子控制的，手机的高频信号会影响设备运作的精确度。在医院内:现代医院中有诸多先进的电子医疗设备，如:核磁共振、超声诊断仪、CT、心电图等等，它们对手机发出的高频信号十分敏感，受到干扰后，会导致错误动作，以致造成误诊。危险地带:如爆破工地、有潜在爆炸危险的地区等，手机高频信号可能会触发爆炸。雷雨天:雷雨的闪电会干扰手机信号，使手机工作频率不稳定。也容易引发雷击，损坏手机，造成事故。（5）微波热效

5、应的发现。 产生大功率的微波元件叫磁控管，它是1940年英国伯明翰大学的教授发明的。1945年，正在工作的斯潘塞发现口袋里的巧克力莫名其妙地被融化了。这个在旁人可能毫不经意的事实，却被富于创新意识的斯潘塞抓住了。他排除了巧克力是被体温所融化的可能，意识到使巧克力融化的能量可能来自磁控管发出的大功率微波。也就是说，微波对物体具有加热能力。在当年10月，他以"处理食品的一种方法"为名申请了专利。当食品放在一个封闭的空间内，并有足够的时间对食品施加微波能量的话，就能对食品进行加工一一烹饪，可达到预定的要求。现在，微波炉在我国已有很高的普及率，其安全、节能、方便、卫生等优点很快获得

6、大众认可，从而逐渐普及到千家万户。（6）隐形战斗机为什么会"隐形"?隐形战机所谓的"隐形"，并不是变得无影无踪，而是要避开对手的各种电磁波探测手段(图14-31)o如雷达、红外线和激光等，其中主要是雷达。因此，战斗机的隐形设计主要针对雷达进行的，其中包括:采用平滑的气动外形、能够吸收雷达电磁波的材料和涂料等。使战斗机的雷达反射面积能降低到0.2m2以下。(同样大小的战斗机如不采用隐形设计，雷达波反射面积会达到5m2以上。)为了对付红外线和光学探测，战斗机设计中还要大幅度减少喷气式发动机喷口的红外辐射，并采用可见光反射量低的表面涂料等。由于其气动外形的限制

7、，隐形飞机的飞行速度很少超过音速。（7）E炸弹。 E炸弹又叫电磁脉冲炸弹(图14-32)，它爆炸后会产生让你毫无感觉的电磁脉冲，使半径为数千米内的飞机、雷达、电脑、电视、电话、手机等几乎所有的电子设备都会遭到破坏，从而停止工作。可以设想，如果一座城市遭到E炸弹的袭击，所有电子设备都不能正常运转，城市夜间一片黑暗，人们相互间无法取得联系，军事指挥系统也将瘫痪·.（8）电磁波谱。不同波长电磁波的产生机理和应用领域常常有很大区别。因此人们常把各类电磁波按波长大小依次排成一列,称为电磁波谱。 若按其波长从小到大依次排列,有:y射线、X射线、紫外线、可见光(紫、能、蓝、绿、黄、橙、红

8、)、红外线、无线电波(微波、超短波、短波、长波)等。由于它们的性质各不相同,因而也有许多不同的用途。射线(-ray)它是放射性物质发出的电磁波,波长在2×10-10m以下。是一种能量很大的光子流。在医疗上用射线作为"手术刀"来切除肿瘤,叫做刀,有很好的治疗效果。X射线(X-ray)它是由X射线管产生的电磁波，波长在10-1510-7m，X射线对不同密度的物质有不同的穿透力。在医学上常用作医疗检查。在飞机场安全检查中，也常用X射线对行李进行透视查验(图14-35)。紫外线(ultravioletray)当光电流通过两电极间的电离气体时，会产生紫外线。其波长在4

9、15;10-84×10-7m。太阳光中含有紫外线。紫外线能激发荧光，日光灯就是管内紫外线激发涂在灯管内壁上的荧光粉而发出的近似日光光谱的照明灯。紫外线也常用在医学上杀菌和防伪技术上。可见光(visiblelight)它是能引起人的视觉感觉的电磁波，其波长范围是0.4×10-60.8×10-6m。太阳能发出可见光。可见光是由不同比例的七色光(红、橙、黄、绿、蓝、挠、紫)所混合组成。图14-36每一种颜色代表0.1的温度变化红外线(infraredray)通常情况下由灼热物体发出的电磁波，其波长范围是0.8×10-61×10-3m。它们会导致物体温度的升高。红外电磁波在特定的红外敏感胶片上能形成热成像，图14-36是人头部的热成像。微波(microwave)常用于雷达设备上的波长很短的无线电波，其波长范围在1