电磁波的产生（电磁波的产生原理）

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电磁波产生的条件

电磁场-相互关联和相互依赖的电场和磁场的统一和总称。

。时变电场产生磁场。

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时变磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可以由变速运动的带电粒子产生，也可以由不同强度的电流产生。不管什么原因，电磁场总是以光速四处传播，形成电磁波(由近及远)。它是电磁场的介质，具有能量和动量，是物质的一种形式。电磁场的性质、特征和运动变化由麦克斯韦方程组决定。

电磁波的来源有哪些？

生活中常见的电磁辐射源主要有以下几种:

1.广播电视发射设备主要用于各地广播电视的发射台和转盘。

2.通信雷达和导航通信发射设备，包括短波发射台、微波通信站、地面卫星通信站和移动通信站。

3.工业、科研、医疗高频设备。这种设备将电能转化为热能或其他能量使用，但会产生电磁辐射并泄漏出去，造成工作场所的环境污染。工业电磁辐射设备:主要是高频炉、塑封机、高频介质加热器等。医用电磁辐射设备:主要有高频理疗机、超短波理疗机、紫外线理疗机等。科研用电磁辐射设备:主要是电子加速器、各种超声波装置、电磁炉等。

4.交通系统的电磁辐射设备，包括电气化铁路、轻轨和电气化铁路、有轨电车和无轨电车。

5.电力系统电磁辐射设备。高压输电线路包括架空空空输电线路和地下电缆，变电站包括发电厂和变电站。

6.家用电器的电磁辐射设备，包括电脑、显示器、电视、微波炉、无线电话等。

电磁波是如何产生和传播的？

很多效果都可以发射电磁波。电磁波谱，你应该知道，是最长的无线电波，从中波，短波，微波，然后是红外线，可见光，紫外线，X射线，最后是最短波长的伽马射线。

以下是目前已知的发射电磁波的方法:

1.热辐射。

只要温度高于绝对零度(其实是所有物体，到目前为止我们认为没有任何东西能达到绝对零度)，就会辐射出电磁波。但是辐射的强度和波长分布与物体的温度有关。比如你在室温下看不到一个铁块发出的电磁波，但大部分都是红外的(所谓红外测温原理就是测量此时的红外辐射。)，烧红时会开始辐射红光，再次加热时会变成蓝白色，说明温度越高，发射的主波长越短。

应用距离:用钨丝将白炽灯加热到一定温度，使其发光。手电筒这种最原始的照明工具，主要靠的就是这个原理。

2.电磁振荡与天线的结合

手机、电台、卫星电视台等利用电磁波进行通信的设备，都是依靠振荡电路和天线的组合来发射电磁波的。只要磁场或电场振荡，就会辐射电磁波。只是辐射的效率不同。振荡电路是一种能产生一定频率振荡电流的电路。电流振荡会引起电流产生的电场或磁场振荡。既然电场/磁场振荡，就会发射电磁波，那么天线有什么用呢？这是因为天线的形状可以提高产生电磁波的效率。

例子:手机、电台、通信卫星、卫星电视台、对讲机、无绳电话等利用电磁波进行通信的设备。

微波炉也是通过振荡电流来发射微波的，但这种振荡不是发生在金属丝中，而是发生在真实的空管中。原理是一样的。

3.外层电子迁移辐射。

这种电磁波的原理是原子或分子的外层电子从高能态向低能态运动时辐射出电磁波。这种辐射的范围从红外线到紫外线。为了实现这种迁移，首先要将外层电子从低能态移动到高能态(即原子或分子被激发到高能态)。这里单独讨论一下。

3.1利用气体电离，气体分子/原子可以达到高能级。

这种方法一般是在真空空空玻璃容器中充入某种气体，然后用高压分解气体使其电离，从而激发到高能态。

比如探照灯用的高压汞灯(发射汞蒸气)、氙灯(发射氙气)和早期的弧光灯(发射空气体)。

3.2用电流直接激发到高能级。

在这种方法中，电流直接通过材料，将材料激发到高能级。

比如:LED，液晶。

3.3用其他光源将其激发到高水平。

在这种方法中，通过使用由其他光源发射的更高频率的光，材料被激发到高能级，然后它移动回到低能级以发射光。

应用:荧光灯(其内部是低压汞蒸气，被电流分解电离发出紫外线，属于3.1介绍的原理。这些紫外线照射涂在荧光灯表面的荧光物质，荧光物质被激发到高能级，然后移回到低能级，发出可见光。

3.4利用化学反应释放的能量，将材料中的分子或原子激发到高能级。

比如:萤火虫、荧光棒(一种弯曲后能发出冷光的照明器具)。另外，我刚才也说了，原则1主要用在燃烧上，但是也有一些原则附加在燃烧上。火焰反应是通过将材料燃烧到高水平，然后将其移回到低水平而产生的。

3.5激光。

其实激光的原理是3.1-3.4，但作为一种特殊的光源，我们会单独讨论。激光的特点是物质被泵浦源(这里指泵浦源，或激发原理为3.1-3.4)激发，其物质停留在高能级。激发时，它们都突然跃迁到低能级，从而发出强有力的脉冲，在谐振腔的作用下发出高质量的光。

比如He-Ne激光器用3.1原理，半导体激光器用3.2原理，很多固态激光器需要其他激光器泵浦3.3原理，还有一些染料激光器用3.4原理。

当原子内层的电子被激发后，会移回到原来的位置发光。

这种原理发出的光叫做x射线。激发方法有很多种，常见的是用一束电子轰击原子。

5.原子核被激发到高能级，然后回到低能级。

这种原理发出的光一般被称为伽马射线。原子核被激发的原因很多，比如自然界中的核聚变、裂变、衰变等。用人造粒子轰击原子核会引起激发，从而发出伽马射线。

此外，这个过程还可能激发内层电子，或者间接激发外层电子，从而产生原理3和4中描述的现象。

6.各种微观高能粒子反应发光。

比如正负电子湮灭，粒子寿命消失时发出的电磁波。这种现象在大气中很少见，但在物理实验中可以做到。

什么物质能产生电磁波？

它是一种电磁波能量，所以任何能释放能量的东西都会释放电磁波。电和磁可以说是同一个身体的两面。蜕变会产生磁性，蜕变会产生电。

电磁的变化就像微风吹动水面产生水波，所以叫电磁波，它每秒钟变化的频率就是频率。

电磁波频率较低时，主要通过有形导体传播；当频率逐渐增大时，电磁波会从导体中溢出，可以不通过介质向外界传递能量，是一种辐射。

比如太阳和地球的距离很远，但是我们在户外的时候，还是可以感受到太阳的光和热，这就像电磁辐射通过辐射现象传递能量的原理。

用于产生电磁波的电路

根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会在空周围产生变化的磁场，变化的磁场会产生变化的电场。这样，变化的电场和变化的磁场相互依存，相互激发，交替产生，以一定的速度在空中由近及远传播。

周期磁场激发周期电场，周期电场激发周期磁场。

与机械波不同，电磁波的传播不依赖于任何弹性介质，只依赖于“变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场”的机制。

什么是电磁波？通俗地说，是怎么传播的？

以水波为例。当然水波是平面波，电磁波是空跨时的。水波是水平冲击引起的表面变形，不仅是水面，任何物体表面都有水波，就像月球环形山一样！

至于电磁波，我们肉眼唯一能看到的电磁波是磁感应线，是将通电的导线穿过铁粉得到的。应该是电子撞击铁粉形成的波！至于是如何传播的，目前没有很好的结论。我猜是电子运动引起的空之间未知物质的周期性振荡。

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