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电磁波

電磁波

IV 電気と磁気 / 電磁波
一句话结论

电磁波是相互垂直的变化电场和磁场沿垂直于两者的方向传播;在真空中波速为 c,并满足 c = fλ。

变化的电场与磁场可以互相激发,使电磁扰动不依赖导线就能在真空中传播。这种传播就是电磁波;可见光只是电磁波谱中人眼能感受的一小段。

为什么是这样

电磁感应表明变化的磁场会产生电场,而变化的电场也会产生磁场。两者组合后,扰动可以离开原来的电荷和电流向外传递,同时携带能量。

不同波段的电磁波物理本性相同,区别主要在频率、波长以及它们与物质互动的方式。波从一种介质进入另一种介质时频率不变,波速和波长随介质改变。

电磁波谱:真空中速度都是 c,频率越高波长越短无线电波微波红外紫外X 線γ 線可见光波长变短 · 频率变高 · 光子能量变大 →c = fλ;真空中 c 与频率无关

定量表达

c=fλ 与所有波共用同一条关系,只是这里 c 是常数 3.0 × 10⁸ m/s。所以只要知道频率就能算波长,反之亦然。

波谱的顺序必须记牢(波长由长到短):无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线。可见光在其中约 400–700 nm,红光波长最长、紫光最短。

在介质中速度变为 v = c/n,频率不变而波长变短——这与「波」那一编讲折射时的结论完全一致。电磁波在这里没有例外。

c=fλ
c
真空中光速 = 3.0 × 10⁸[m/s]
f
频率[Hz]
λ
波长[m]
适用条件
  • 真空(或空气近似)中;介质中用 v = c/n
  • c 与频率无关 —— 所有电磁波在真空中速度相同

怎么用

以一道典型题为例:某电台的频率是 90 MHz,求它发射的电磁波波长。

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