电磁波

电磁波( electromagnetic waves )，是由相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

电磁波
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电磁波伴随的电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，因此电磁波是横波。当其能阶跃迁过辐射临界点，便以光的形式向外辐射，此阶段波体为光子，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态，电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等同于光速。从科学的角度来说，电磁波是一种能量，凡是高于绝对零度的物体都会释出电磁波。且温度越高，放出电磁波的波长就越短。 中文名： 电磁波

外文名； Electromagnetic wave

别 称： 电磁辐射、电子烟雾

提出者： 詹姆斯·麦克斯韦

提出时间； 1865年

适用领域范围 ：通信、微波炉、遥控器

目录

电磁波的发现

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1873年，英国物理学家麦克斯韦在他的著作《电磁学》中提出了电磁理论，预言了电磁波的存在。他去世八年后，德国物理学家赫兹的实验证实了这一预测。

1887年，赫兹通过电火花放电实验证实了电磁波的存在。赫兹在两根铜条的两端放置了一个大金属片和一个小金属球，他把铜条排成一条直线，让两个球互相面对，中间留有一个空隙。然后大金属片被充上不同的电荷，两个球之间产生火花。

每一个火花都可以将自由运动的电磁波从铜棒中分离出来，铜棒以振荡器为中心向四面八方发射。这不仅证实了电磁波的存在，而且表明电磁波可以不用电线传播。

赫兹的实验是划时代的突破，为无线电通信奠定了基础。为了纪念他，电磁波的频率单位被命名为“赫兹”。

电磁波概述

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电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。

电磁波频率低时，主要藉由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和勋阳光的光与热，这就好比是「电磁辐射藉由辐射现象传递能量」的原理一样。

电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。 其速度等于光速c（每秒3&TImes;10的8次方米）。在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。

通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。

产生原理

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电磁场是物质存在的一种特殊形式。电荷在其周围产生电场，这个电场又以力作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场，而这个磁场又以力作用于其他磁体和内部有电流的物体。

电磁场也具有能量和动量，是传递电磁力的媒介，它弥漫于整个空间。

根据麦克斯韦的预言：电磁场就这样在电生磁，磁生电的过程中以光速在空间上不断传播开来，像潮水一样一波一波地向前涌动，形成了电磁波。

能量

电磁波的能量大小由坡印廷矢量决定，即S=E×H,其中s为坡印廷矢量，E为电场强度，H为磁场强度。E、H、S彼此垂直构成右手螺旋关系；即由S代表单位时间流过与之垂直的单位面积的电磁能，单位是W/m2。

电磁波具有能量，电磁波是一种物质。

公式与单位

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公式

c=λf

c：波速(光速是一个常量，真空中约等于3×10^8m/s) 单位：m/s

f：频率（单位：Hz,1MHz=1000kHz=1×10^6Hz）

λ：波长（单位：m）

真空中电磁波的波速为c，它等于波长λ和频率f的乘积c=λf

真空中电磁波传播的速度c—大约30万千米每秒，是宇宙间物质运动的最快速度。c是物理学中一个十分重要的常数，目前公认的数值是：c=299792.458km/s≈3×10^×8m/s

单位

电磁波频率的单位也是赫兹（Hz）。但常用的单位是千赫（KHz）和兆赫（MHz）。

电磁波谱

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频率是电磁波的重要特性。按照频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线(除无线电波外其他合称光波)。频率与波长成反比。

通常意义上所指有电磁辐射特性的电磁波是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线。而X射线及γ射线通常被认为是放射性辐射特性的。 电磁波频谱的划分：

1、甚低频(VLF)3 kHz~30 kHz，对应电磁波的波长为甚长波100 km~10 km；

2、低频(LF)30 kHz ~300 kHz，对应电磁波的波长为长波10 km~1 km；

3、中频(MF)300 kHz~3000 kHz，对应电磁波的波长为中波1000 m~100 m；

4、高频(HF)3 MHz~30 MHz，对应电磁波的波长为短波

无线电波0.1毫米～3000米（微波0.1毫米~1米）

红外线0.76微米～1毫米（其中：近红外短波为0.76～1.1微米，近红外长波为1.1～2.5微米，中红外为2.5～6微米，远红外为6～15微米，超远红外为15～1毫米）

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可见光0.38微米～0.76微米

紫外线10纳米～0.38微米

X射线1皮米～10纳米

γ射线0.1皮米～1皮米

高能射线小于1皮米

传真（电视）用的波长是3～6米

雷达用的波长在3米到几毫米。

电磁辐射来源

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根据医学界相关的研究报考，磁场会使人体产生严重的危害性病变和思维的延续变化。如果人类长期生活在强磁场范围内，会导致内分泌紊乱失调，大脑也会产生不正常的延续思维，会诱发人体的某些潜能和特殊的功能变化，也会诱发癌症。在大都市中，由电网和通讯网络产生的不同频段的电磁波辐射，已经给人类带来了诸多不利因素。它主要包括的范围如下：

1、50赫兹范围内的低频网络磁波干扰。

2、由无线电台和电视台所产生的高频干扰。

3、电子工业中频设备的磁波干扰。

4、家用电器的电磁辐射。

5、手机无线电通信的电磁辐射。

6、来自宇宙空间的电磁辐射。

7、不同区域间的强地磁影响。

8、电力工具的磁场干扰。

9、用于机加工设备的电磁影响。

10、有线通信网络的电磁辐射。

11、超高频微波设备的电磁辐射。

12、卫星通信的磁波干扰。

13、发电厂的高压输电系统网络。

14、高频工业设备的电磁辐射。

15、由军用的雷达系统以及军用无线电设备产生的电磁波辐射。

16、 由民用通讯设备产生的磁波辐射。

用途

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无线电

无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中，人们先将声音信号转变为电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。而在另一地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线广播的大致过程而在电视中，除了要像无线广播中那样处理声音信号外，还要将图象的光信号转变为电信号，然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播，而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号，从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。

无线电广播利用的电磁波的频率很高，范围也非常大，而电视所利用的电磁波的频率则更高，范围也更大。

其他方面

此外，电磁波还应用于手机通讯、卫星信号、导航、遥控、定位、家电（微波炉、电磁炉）红外波、工业、医疗器械等方面。

对人体的危害

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1.　对中枢神经系统的危害　　

神经系统对电磁辐射的作用很敏感，受其低强度反复作用後，中枢神经系统机能发生改变，出现神经衰弱症候群，主要表现有头痛，头晕，无力，记忆力减退，睡眠障碍（失眠，多梦或嗜睡），白天打瞌睡，易激动，多汗，心悸，胸闷，脱发等，尤其是入睡困难，无力，多汗和记忆力减退更为突出．这些均说明大脑是抑制过程占优势．所以受害者除有上述症候群外，还表现有短时间记忆力减退，视觉运动反应时值明颢延长；手脑协调动作差，表现对数字划记速度减慢，出现错误较多.　　

2.　对机体免疫功能的危害　

使身体抵抗力下降．动物实验和对人群受辐射作用的研究和调查表明，人体的白血球吞噬细菌的百分率和吞噬的细菌数均下降．此外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成受到明显抑制．　　

3.对心血管系统的影响　

受电磁辐射作用的人，常发生血液动力学失调，血管通透性和张力降低．由於植物神经调节功能受到影响，人们多以心动过缓症状出现，少数呈现心动过速．受害者出现血压波动，开始升高，後又回复至正常，较後出现血压偏低；心电图出现R　T　波的电压下降，这是迷走神经的过敏反应，也是心肌营养障碍的结果；P?Q间的延长，P波加宽，说明房室传导不良．此外，长期受电磁辐射作用的人，其心血管系统的疾病，会更早更易促使其发生和发展．　

4.对血液系统的影响　

在电磁辐射的作用下，周围血像可出现白血球不稳定，主要是下降倾向，白血球减少．红血球的生成受到抑制，出现网状红血球减少．对操纵雷达的人健康调查结果表明，多数人出现白血球降低．此外，当无线电波和放射线同时作用人体时，对血液系统的作用较单一因素作用可产生更明显的伤害.　

5.对视觉系统的影响　

眼组织含有大量的水份，易吸收电磁辐射功率，而且眼的血流量少，故在电磁辐射作用下，眼球的温度易升高．温度升高是造成产生白内障的主要条件，温度上升导玫眼晶状体蛋白质凝固，多数学者认为，较低强度的微波长期作用，可以加速晶状体的衰老和混浊，并有可能使有色视野缩小和暗适应时间延长，造成某些视觉障碍．此外，长期低强度电磁辐射的作用，可促使视觉疲劳，眼感到不舒适和眼感乾燥等现象。