电磁波的产生条件(电磁波的产生)

昨天，我们谈到了信息战。无形的较量是电子对抗，所以：在信息化战争下，谁掌握了电磁波谱，谁能掌握整个战场。所以今天我们来到侃侃。什么是电磁波……什么是电磁波？电磁能可以以波的形式传播，并且覆盖了从长无线

昨天，我们谈到了信息战。无形的较量是电子对抗，所以：在信息化战争下，谁掌握了电磁波谱，谁能掌握整个战场。

所以今天我们来到侃侃。什么是电磁波……

什么是电磁波？

电磁能可以以波的形式传播，并且覆盖了从长无线电波到短γ射线的宽光谱范围。只有一小部分光谱可以被人眼探测到，可见光。探测无线电频谱的不同部分，而Xx光机使用另一个部件。NASA科学仪器使用整个电磁频谱来研究地球，太阳系和更广阔的宇宙。

调谐收音机，看电视，在微波炉里发短信或者爆米花的时候，你在使用电磁能量。你每时每刻都依赖这种能量。没有它，你所知道的世界不会存在。

是什么在保护我们

我们的太阳是整个光谱的能量来源，它的电磁辐射不断轰击我们的大气层。但是，地球的大气层保护我们免受一系列可能对生命有害的高能波的影响。γ射线，X一些紫外线是“电离”，这意味着这些波具有高能量，电子可以从原子中消失。

暴露在这些高能波下会改变原子和分子，破坏有机物中的细胞。细胞的这些变化有时是有益的，例如，当使用辐射杀死癌细胞时，有时候不是，例如，当我们被晒伤时。

大气窗口

在大气层的地平线之外-RHESSI等NASA航天器为科学家提供了独特的优势，帮助他们“看见”较高能量的波长被地球的保护性大气层阻挡。

电磁辐射主要被地球大气中的几种气体反射或吸收，其中最重要的是水蒸气，二氧化碳和臭氧。一些辐射（例如可见光）在很大程度上，通过（传输）了大气。

这些具有可以穿过大气层的波长光谱的区域被称为“大气窗口”。有些微波甚至可以穿过云层，这使得它们成为传输卫星通信信号的最佳波长。

电磁波解剖学

衡量工作能力的能量有很多种形式，可以从一种变成另一种。

储存能量或势能的例子包括电池和水坝后面的水，运动物体是动能的例子。带电粒子（例如电子和质子）运动时会产生电磁场，这些场传输的能量被称为电磁辐射或光。

电磁波和机械波是什么？

机械波和电磁波是我们周围世界传递能量的两种重要方式。水波和空气声波是机械波的两个例子。

机械波由物质构成（不管是实心的还是实心的，气体，液体还是血浆）由干扰或振动引起的。波传播通过的物质叫做介质。

水波是由液体由振动形成，声波由气体构成（空气）由振动形成。这些机械波通过分子相互碰撞在介质中传播，就像倒下的多米诺骨牌将能量从一个传递到另一个。声波不能在真空中传播，因为没有介质可以传播这些机械波。

经典波在不通过介质传输物质的情况下传输能量。池塘里的波浪不会把水分子从一个地方带到另一个地方。它是波在水中传播的能量，让水分子留在原位，就像臭虫跳到水里的波纹上。

电磁波

当气球摩擦头发时，将会产生静电荷，使它们各自的毛发互相排斥。

电可以是静电的，比如能让头发竖起来的能量。磁性也可以是静态的，就像冰箱的磁铁一样。变化的磁场会感应出变化的电场，反之亦然-这两者是相互关联的。

这些变化的磁场形成了电磁波，电磁波和机械波的区别在于，没有媒介它们也能传播。这意味着电磁波不仅可以通过空气和固体材料传播，而且可以在真空空间中传播。

在1860年代和1870年代，一个叫James Clerk Maxwell苏格兰的科学家们发展了一种解释电磁波的科学理论。他注意到电场和磁场可以耦合在一起形成电磁波，他把电和磁之间的这种关系总结为现在所说的关系“麦克斯韦方程组”的内容。

德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）麦克斯韦的理论被应用于无线电波的产生和接收。纪念海因里希·赫兹（Heinrich Hertz），无线电波的频率单位（每秒一个周期）名叫赫兹。

他的无线电波实验解决了两个问题。首先，他用具体的方式证明麦克斯韦只是一个理论结论-无线电的速度等于光速，这证明了无线电波是光的一种形式。其次，赫兹发现了如何从电线中分离出电场和磁场，用麦克斯韦波（电磁波）自由运动。

它们是波还是粒子？

光由称为光子的离散能量包组成。具有动量的光子，没有质量，以光速前进。所有的光都有类粒子和类波的性质，仪器是如何设计的，以感知光观察到了这些属性中的哪一个，将光衍射成光谱进行分析的仪器就是观察光的波动特性的一个例子。数码相机中使用的探测器观察光的粒子性质，单个光子释放电子用于检测和存储图像数据。

极化

光的物理特性之一是它可以偏振，是对极化电磁场方向的度量。在上图中，电场（红色）垂直极化。

我想在栅栏上扔飞盘，在一个方向，会过去的，在另一个方向，它将被拒绝。这类似于太阳镜通过吸收光的偏振部分来消除眩光。

描述电磁能量

术语光，而电磁波和辐射都是指同一个物理现象：电磁能。

这种能量可以用在频率上，或者能量。这三者在数学上是相关的，因此，如果你知道的话，可以算算另外两个。以及通常用于无线电和微波频率（赫兹），以及红外和可见光波长（米）来描述，X射线和γ射线的能量（电子伏）来描述。这是科学的做法，使用既不太大也不太小的单位很方便。

频率

一秒钟内通过给定点的峰值数量被描述为波的频率。在海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）在确定无线电波的存在后，每秒一个波或一个周期的频率称为赫兹（Hz）。具有两个周期的波在一秒钟内通过一点的频率是2 Hz。

波长

电磁波和海浪一样有波峰和波谷。峰值之间的距离是波长。最短波长只是原子大小的一部分，而且科学家目前研究的最长波长可能比我们星球的直径还大！

能源

电磁波也可以根据能量来描述-以称为电子伏（eV）测量单位是。电子伏是使电子通过一个伏特电位所需的动能量。沿着光谱从长波长移动到短波长，能量随着波长的缩短而增加。考虑一下跳绳，其末端被上下拉动。需要更多的能量才能让绳子有更多的波浪。

虽然我们的大气层对保护生命和使地球适于居住是必不可少的，但对研究太空中的高能辐射源帮助不大。仪器必须放置在地球吸收能量的大气层之上，才能“看到”更高的能量，甚至一些能量较低的光源，比如类星体。

文章汇编自NAS科学导论