辨析电磁波、光和无线电波
来源:物理好资源网
编辑:秩名
时间:2020-01-02
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辨析电磁波、光和无线电波
学习电磁波时,不少同学把电磁波、光、无线电波混为一谈,也有的同学把它们完全割裂开来,这些都是不正确的。下面我们一起来辨析一下三者的关系。一、认识有关电磁波的几个物理量
在快速变化的电流周围会产生电磁波,为了描述电磁波的特征,科学家们引入了频率、波长、波速三个物理参数,其概念与关系见下表:
物理量 | 概念 | 单位 |
频率(f) | 电磁波1s振荡的次数 | 赫兹(Hz) |
波长(λ) | 电磁波每振荡一次向前传播的距离 | 米(m) |
波速(c) | 电磁波每1s向前传播的距离 | 米/秒(m/s) |
三者关系 | C=λf(波速=波长×频率) |
电磁波谱
二、电磁波与光
从电磁波的分类可以看出:电磁波的范围要广泛得多,电磁波中包含着光,而光仅仅是电磁波中的一部分,包括红外线、可见光、紫外线,是一种波长相对较短,频率相对较高的电磁波,其波长在10-3m到10-8m之间、频率在3×105MHz到3×1010MHz之间。
三、电磁波与无线电波
频率在数百千赫兹到数百兆赫兹之间的电磁波叫做无线电波,它包括短波、中波、长波、微波,无线电波也仅仅是电磁波的一部分,但电磁波不仅仅只有无线电波,仅仅只有频率相对较低的一部分电磁波才叫无线电波。
其中无线电波的波段表见下:
无线电波广泛地应用于无线电通讯、广播、电视等方面,无线电波的发射和接受通过天线实现,其传播分为三种途径:
地波 沿地球表面空间传播的无线电波叫做地波。由于地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物,只有能绕过这些障碍物的无线电波,才能被各处的接收机收到。当波长大于或相当于障碍物的尺寸时,就可以绕过障碍物到达它们的后面。地面上的障碍物尺寸一般不大,长波可以相当容易地绕过它们,中波和中短波也能较好地绕过去,短波和微波由于波长较短,很难绕过它们。由于地球是一个大导体,地球表面会因地波的传播引起感应电流,因此地波在传播过程中要损失能量,频率越高损失的能量也越多,所以地波主要适用于长波、中波和中短波。
天波 依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。地面上空的气体分子由于受到太阳的照射而发生电离,大气中一部分中性的气体分子分解为带正电的离子和自由电子,该层大气就是电离层。电离层对于不同波长的电磁波的反射和吸收表现不同的特性,波长越长,吸收越强反射越弱,因此短波最适宜以天波的形式传播。
微波 微波是由于频率高、波长短,它既不能以地波的形式传播,又不能依靠天波的形式传播,和光一样,沿直线传播。由于地球表面是球形的,微波沿直线传播的距离不大,一般只有几十千米。在进行远距离通信时,要有中继站。由某地发射出去的微波,被中继站接收,并加以放大、处理,再传向下一站,像接力赛那样,一站传一站,经过很多中继站可以把电信号传到远方。
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