電磁波

當你正在享受現代通信或現代傳媒手段給你帶來的方便、快捷、豐富多彩的現代生活時，你是否知道，是“電磁波”這一神秘物質使這一切成為可能。

人類從認識“電磁波”的存在到掌握它的產生、傳播的原理至利用它為人類服務，經歷了一個漫長的過程。英國物理學家麥克斯韋、德國物理學家赫茲等在這方面作出了巨大的貢獻。麥克斯韋被譽為“電磁波之父”。

電磁波就如磁體周圍存在的磁場一樣，是一種摸不著、看不見的物質。但我們可通過一個簡單的實驗感受到電磁波的存在。如圖1所示，讓干電池負極與銼刀（或不平整的金屬片）接觸好，正極連接一根導線，拿導線頭使它與銼接觸，并在銼面滑動時，（開著無音的）收音機會發出“喀、喀”的聲音。為什么會發生這種現象呢？原來導線、銼與電池組成通路，電路中有電流通過。電流周圍就存在磁場［奧斯特實驗（圖2）］。這種磁場的強度與電流大小有關。當電路中通過的電流發生變化，則會產生變化的磁場。當如圖3所示，在兩極板上聚集有電荷時，在兩極板空間也會存在一種摸不著、看不見的物質叫電場。因此，變化的電場可產生變化的磁場，由于變化的電場和磁場總是相聯系的，變化的磁場也會產生電場。于是，在空間的某個區域發生了變化的電場，就會在空間引起變化的磁場。這個變化的磁場又會在較遠的空間引起新的變化的電場，如此連續下去，變化的電場和磁場就不局限于空間某個區域，而要由近及遠向周圍空間傳播開去，這樣就形成了電磁波。電磁波向外傳播，當傳播到收音機時就發出了“喀、喀”的聲音。所以，上述的實驗充分說明了電磁波的存在。

在電臺中采用專門的電子器件和電路來產生變化得非常快的電流，稱為振蕩電流。將振蕩電流送入電臺天線（圖4）就會在天線周圍的空間中激起電磁波，而以光的速度（30萬Km/s）向遠方傳播出去。振蕩電流是一種周期性變化的電流。變化的快慢用頻率表示。因此電磁波跟水波、聲波（圖5）等都具有“波”的特征——頻率、波長、波速。實踐表明，電磁波的傳播完全不同于我們感知的聲波或水波的傳播。電磁波在真空中也能傳播，而且以光的速度（30萬 km/s）很高的頻率傳播到遙遠的地方。

波速（c）、波長（λ）、頻率（ ）有如下關系

c=λ

在真空中，電磁波的波速一定，所以電磁波的波長和頻率互成反比關系，頻率越低，波長越長；反之，頻率越高，波長越短。

電磁波早已用于廣播與電視。在電視臺的發射如圖6左所示。即將攝像機攝取的景物轉換為電信號，然后經過“調制”通過天線把帶有信號的電磁波發射出去。在接收端則由電視機的顯像管將電信號還原成景物的像，讓我們欣賞到電視節目（圖6右）。

電磁波可分為多個波段，各波段的應用見下表。

電磁波的應用極其廣泛。電磁波為人們帶來極其方便的同時，人們卻逐漸感受到它的負面效應。即當電磁輻射（如通信系統中的天線發射出電磁波，接收機——手機等輻射出電磁波等）達到一定強度時，會導致控制系統和信息傳輸系統的失控，也會引發頭疼、失眠、記憶衰退等癥狀。

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