什么是电磁波，电磁波的解剖

很多朋友对什么是电磁波，电磁波的解剖不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

什么是电磁波？电磁能量以波的形式传播，覆盖了从很长的无线电波到很短的伽马射线的很宽的光谱。人眼只能探测到光谱的一小部分，也就是可见光。无线电探测光谱的不同部分，而x光机使用另一部分。美国宇航局的科学仪器使用整个电磁波谱来研究地球、太阳系和更广阔的宇宙。

当你调收音机、看电视、发短信或用微波炉做爆米花时，你正在使用电磁能量。你每天每时每刻都依赖这种能量。没有它，你所知道的世界将不复存在。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。然而，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。伽马射线、X射线和一些紫外线是“电离的”，这意味着这些波具有很高的能量，可以从原子中移除电子。

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。这些有时有助于细胞变化，例如当辐射被用来杀死癌细胞时，有时则没有，例如当我们被晒伤时。大气窗口在大气层的视线之外——NASA的航天器如-RHESSI为科学家提供了独特的优势，帮助他们“看到”被地球保护性大气层阻挡的更高能量的波长。

电磁辐射主要被地球大气中的几种气体反射或吸收，其中最主要的是水蒸气、二氧化碳和臭氧。一些辐射(如可见光)在很大程度上穿过大气层。这些具有可以穿过大气的波长光谱的区域被称为“大气窗口”。一些微波甚至可以穿过云层，这使它们成为传输卫星通信信号的最佳波长。电磁波解剖可以测量多种形式的工作能力能量，可以从一种到另一种变化。

储能或势能的例子包括电池和水坝后面的水，运动的物体就是动能的例子。带电粒子(如电子、质子)运动时会产生电磁场，这些场传递的能量称为电磁辐射或光。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。

机械波是由物质(无论是固体、气体、液体还是等离子体)的扰动或振动引起的。波传播通过的物质叫做介质。水波是液体振动形成的，声波是气体(空气)振动形成的。这些机械波通过使分子相互碰撞来传播，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，因为没有介质能传播这些机械波。

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。而是波的能量在水中传播，让水分子留在原来的地方，就像臭虫在水中的涟漪上跳跃一样。电磁波当气球摩擦头发的头部时，会产生静电荷，静电荷会互相排斥。

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，就像冰箱里的磁铁一样。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。这些变化的场形成了电磁波，它与机械波的不同之处在于它可以不通过介质传播。这意味着电磁波不仅可以通过空气和固体材料传播，还可以通过空间的真空传播。

在20世纪60年代和70年代，一位名叫詹姆斯克拉克麦克斯韦的苏格兰科学家提出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，他将电和磁之间的这种关系总结为现在所谓的麦克斯韦方程组。

德国物理学家海因里希赫兹将麦克斯韦的理论应用于无线电波的产生和接收。为了纪念海因里希赫兹，无线电波的频率单位(每秒一个周期)被命名为赫兹。

他的无线电波实验解决了两个问题。首先，他具体证明了麦克斯韦只是一个理论结论——无线电波的速度等于光速，证明了无线电波是光的一种形式。其次，赫兹发现了如何将电场和磁场从导线中分离出来，用麦克斯韦波(电磁波)自由运动。是波还是粒子？

光由称为光子的离散能量包组成。光子有动量，没有质量，以光速传播。所有的光都有类粒子和类波的特性。如何设计一个仪器来感知这些属性中的哪一个被观测到？将光衍射成光谱进行分析的仪器就是观察光的波动特征的一个例子。数码相机中使用的检测器观察光的粒子性质，单个光子释放电子来检测和存储图像数据。极化

光的物理特性之一是可以偏振，偏振是电磁场方向的一种度量。上图中，电场(红色)是垂直极化的。想想把飞盘扔到围栏上。在一个方向，它会通过，在另一个方向，它会被拒绝。这类似于太阳镜通过吸收光的偏振部分来消除眩光。描述电磁能术语光、电磁波和辐射都指的是同一个物理现象：电磁能。

这种能量可以用频率、波长或能量来描述。这三者在数学上是相关的，所以如果你知道其中一个，你就可以计算出另外两个。无线电和微波通常用频率(赫兹)、红外线和可见光的波长(米)以及X射线和伽马射线的能量(电子伏特)来描述。这是科学的做法，用不太大也不太小的单位比较方便。频率

一秒钟内通过给定点的峰值数量被描述为波的频率。海因里希赫兹(Heinrich Hertz)证实无线电波的存在后，每秒一个波或一个周期的频率被称为赫兹(Hz)。具有两个周期并在一秒钟内通过一点的波的频率是2 Hz。波长

电磁波和波一样有波峰和波谷。峰值之间的距离就是波长。最短的波长只有原子大小的几分之一，而科学家目前正在研究的最长波长可能比我们星球的直径还要大！活力

电磁波也可以用能量来描述，能量的计量单位是电子伏特(eV)。电子伏特是使电子通过伏特电势所需的动能。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。考虑一根跳绳，绳子的一端被上下拉动。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于保护生命和使地球适于居住至关重要，但对于研究太空中的高能辐射源并没有太大的帮助。仪器必须放置在地球吸收能量的大气层上方，才能“看到”更高的能量，甚至是一些低能光源，比如类星体。

以上知识分享希望能够帮助到大家！