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文檔簡介
1、關于電磁波應用的調查報告電磁波為橫波,可用于探測、定位、通信等等。電磁波譜是無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線(X射線),伽瑪射線.其主要應用有:無線電波用于通信等微波用于微波爐紅外線用于遙控、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于醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等X射線用于CT照相伽瑪射線用于治療,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,然后將這些信號由高頻振蕩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后,又將其中的電信
2、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,然后也將這兩種信號一起由高頻振蕩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后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里的聲音。電磁波的電場(或磁場)隨時間變化,具有周期性。在一個振蕩周期中傳播的距離叫波長。振蕩周期的倒數,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,頻率為f,速度為V,得: =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(H
3、ertz,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(3KHz3000GHz)、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,意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。在此后的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、
4、米波、分米波、厘米波、 毫米波和絲米波(后4種統稱為微波)。無線電波的波長(頻率)與波段電磁波的電場(或磁場)隨時間變化,具有周期性。在一個振蕩周期中傳播的距離叫波長。振蕩周期的倒數,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,頻率為f,速度為V,得: =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(3KHz3000GHz)、紅外
5、線、可見光、紫外線、X射線、丫射線和宇宙射線。 在19世紀末,意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。在此后的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、厘米波、 毫米波和絲米波(后4種統稱為微波)。無線電頻譜和波段劃分段號頻段名稱頻段范圍(含上限
6、不含下限)波段名稱波長范圍(含上限不含下限)1甚低頻(VLF)330千赫(KHz)甚長波10010km2低頻(LF)30300千赫(KHz)長波101km3中頻(MF)3003000千赫(KHz)中波1000100m4高頻(HF)330兆赫(MHz)短波10010m5甚高頻(VHF)30300兆赫(MHz)米波101m6特高頻(UHF)3003000兆赫(MHz)分米波微波10010cm7超高頻(SHF)330吉赫(GHz)厘米波101cm8極高頻(EHF)30300吉赫(GHz)毫米波101mm9至高頻3003000吉赫(GHz)絲米波10.1mm由于不同的無線電(波段)有不同的傳播特性。因
7、而具有不同的用途。各波段無線電波的主要用途波段名稱主要用途超長波導航、固定業務、頻率標準。長波導航、固定業務中波導航、廣播、固定業務、移動業務短波導航、廣播、固定業務、移動業務、其他米波乎航、電視、調頻廣播、雷達、電離層散射通信、固定業務、移動業務。分米波導航、電視、雷達、對流層散射通信、固定業務、移動業務、空間通信。厘米波導航、雷達、固定業務、移動業務、無線電天文、空間通信。毫米波導航、固定業務、移動業務、無線電天文、空間通信。“赫茲”本來是德國一位著名物理學家的名字,為了紀念他對物理學的貢獻,特將頻率的單位命名為“赫茲”。頻率是無線電和電子學中經常遇到的一個名詞,它的 含義是無線電波每秒振
8、動的次數。赫茲是頻率的單位,用符號“Hz”表示。每秒振動1次的頻率為1Hz。大于1000Hz的頻率用kHz(千赫茲)表示,大 于1000kHz的頻率用MHz(兆赫茲)表示,大于1000MHz的頻率用GHz(吉赫茲)表示。在無線電技術中,電脈沖信號的振動頻率分為低頻頻率和高頻頻率,低頻頻率的振動頻率為數百赫茲,高頻頻率可為數千、數兆赫茲。普通的中波調幅廣播采用的發射頻率為5001605kHz,短波廣播采用的頻率范圍為422MHz。調頻廣播采用的頻率范圍為88108MHz。電視廣播采用的頻率范圍約為50800MHz。交流電源的頻率為50Hz。人耳能聽到的頻率范圍為20Hz20kHz。頻率、周期和波
9、長是一組密切相關的名詞,頻率是電波每秒振動的次數,周期是完成一次振動所需要的時間,波長則是每一個振動周期所經歷的距離長度。通常頻率用f表示,周期用T表示,而波長則以公制長度的千米(km)、米(m)、厘米(cm)和毫米(mm)等為單位。頻率、周期和波長的關系若用公式表示則為:f=1/T;T=1/f。而波長的計算則要引入另一個物理量光速(300000km/s),即波長L=300000km/f。這是因為無線電波的傳播速度和光的傳播速度相同,為30萬公里/秒。例如:一個中波電臺的廣播頻率為600kHz,它的波長=300000km/600kHz=500m音頻、視頻和射頻是對頻率信號的大致分類,當提到它們
10、的名稱時,人們就會對它的頻率高低與用途有一個大概的認識。音頻信號是一種低頻信號,這類信號有一個顯著的特點:當把這類頻率信號輸出后,通過揚聲器就能夠發出使人聽到的聲音,故稱其為音頻信號。它的頻率范圍約為20Hz20kHz,音頻信號能夠用來傳送語言和音樂,是一種廣泛使用的信號頻率。視頻信號是一種高頻信號,顧名思義,它是用來傳送圖像信號的,是電視信號的主要傳送頻率。由于傳送圖像信號要比傳送聲音信號復雜得多,因此它需要的頻率帶寬也要大得多,一般至少需要06MHz的帶寬。射頻信號所包括的頻率范圍比上述兩種頻率信號的范圍都大得多,從10千赫到3太赫(3000千兆赫)。這種頻率信號的特點是能夠通過電磁波向空
11、中發射并傳輸很遠的距離,故稱為射頻,就是能夠向外發射的頻率。射頻信號通常作為一種傳送信號的工具,或稱為信號載體、載頻。載頻是一種頻率、幅度相對固定的信號頻率,它可以用來傳送語言信號(如無線電廣播),也可用來傳送圖像信號(如電視圖像),還可用來傳送各種遙控信號(如對人造衛星的控制等)。載頻是用來傳送信號的載體,當使用時將需要傳送的聲音、圖像或遙控信號加至載頻信號發生器的輸入端,對載頻信號進行頻率調制或幅度調制,也就是將各種有 用信號搭載到載頻信號中,形成一種被調制的載頻信號向外發射。在接收端,通過解調器將有用信號解調還原,從而達到了傳送信號的目的。從經典電動力學的觀點來看吸收光和發射光的基本單元
12、是諧振子。每種諧振子都有它的固有頻率當外來電磁波的頻率和諧振子的固有頻率相同時諧振子會對外 來的輻射產生很強的吸收這種吸收稱為共振吸收。從原子物理的觀點來看共振吸收是因原子由基態到低激發態的躍遷而產生的。量子力學的計算表明這種躍遷 的概率系數比其他躍遷的概率系數大得多。原子通常多處于基態所以由共振吸收產生的譜線是很強的。這種譜線稱為共振線。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后相互摩擦,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,
13、一旦受到外界電磁波的干擾,處于平衡狀態的微弱電磁場即遭到破壞,人體正常循環機能會遭受破壞。 累積效應:熱效應和非熱效應作用于人體后,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。對于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! 隨著人們生活水平的日益提高,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。但由于電磁波是看不見,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。家用電器盡量勿擺放于臥室,也不宜集中擺放或同時使用。看
14、電視勿持續超過3小時,并與屏幕保持3米以上的距離;關機后立即遠離電視機,并開窗通風換氣,以洗面奶或香皂等洗臉。用手機通話時間不宜超過3分鐘,通話次數不宜多。盡量在接通1一2秒鐘之后再移至面部通話,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。
15、 紅外線 0.3毫米0.75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 射線 0.1毫微米0.001毫微米高能射線 小于0.001毫微米傳真(電視)用的波長是36米;雷達用的波長更短,3米到幾毫米。電磁波的計算 c=f c:波速(這是一個常量,c約等于3*108m/s) 單位:m/s f:波長 單位:m f:頻率 單位:Hz 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。之后,人們又進行了許多
16、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.從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是能夠釋出能量的物體,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,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”。電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可說是一體兩面,變動的電會產生磁,變動的磁則會產生電。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,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。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蕩中,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蕩中,磁電互變甚快,能量不可能全部返回原振蕩電路,于是電能、磁能隨著電場與磁場的周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
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