电波
电波也称电磁波。指在空间传播的周期性变化的电磁场。无线电波和光线、X射线、γ射线等都是波长不同的电磁波。电波受媒质和媒质交界面的作用,产生反射、散射、折射、绕射和吸收等现象,使电波的特性参量如幅度、相位、极化、传播方向等发生变化。
电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。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3×10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。三者之间的关係可通过公式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。
电磁波的计算
公式:c=λf
电波传播
radio wave propagation
电波传播研究无线电波与媒质间的这种相互作用,阐明其物理机理,计算传播过程中的各种特性参量,为各种电子系统工程的方案论证、最佳工作条件选择和传播误差修正等提供数据和资料。根据电波传播原理,用无线电波来进行探测,是研究电离层、磁层等的有效手段。电波传播为大气物理和高层大气物理等的研究提供探测方法,积累大批资料,提供数据分析的理论基础。
电磁波频谱的範围极其宽广,是一种巨大的资源和电波传播的研究对象。主要研究几赫(有时远小于1赫)到 3000GHz的无线电波(极长波到毫米波),同时也研究3000GHz到384THz的红外线、384THz到770THz的光波的传播问题。电波传播所涉及的媒质有地球(地下、水下和地球表面等)、地球大气(对流层、电离层和磁层等)、日地空间以及星际空间等。这些媒质多数是自然界存在的,但也有人工产生的媒质,如火箭喷焰电浆和飞行器再入大气层时产生的电浆等。它们也是电波传播的研究对象。主要研究地下电波传播、地波传播、对流层电波传播、电离层电波传播和磁层电磁波等。这些媒质的结构千差万别,电气特性各异。但就其在传播过程中的作用可以分为3种类型:① 连续的(均匀的或不均匀的)传播媒质。如对流层和电离层等。②媒质间的交界面(粗糙的或光滑的)。如海面和地面等。③离散的散射体。如雨滴、雪、飞机、飞弹等,它可以是单个的,也可以是成群的。由于这些媒质的特性多数随时间和空间而随机地变化,所以与它相互作用的波的幅度和相位也随时间和空间而随机变化。因此,媒质和传播波的特性需要用统计方法来描述。
电磁波手錶
主要特性
与声波和水波相似,电磁波具有波的性质。可以发生折射等现象。它的速度,波长,频率之间满足关係式:速度=波长*频率。
传播方式
一、HF(短波)的传送方式
受到F层反射的短波,白天时通过E层的损失跟夜晚相较下,行程较短。经由电离层反射下来,再从地面反射到上空的电波只有短波。短波可以经无数次折返,发射到任何遥远的地方,甚至可以环绕地球数周,并可以听到清晰的回波。反之,位于地表波和反射波之间的地区,是电波无法传送到的地带,又叫死区。短波主要以电离层的反射为传送方式,电离层的变动将会影响电波的传播,信号容易产生衰落是其特点。
二、电波的传送方式
由发射台的天线所发射的电波分成三部分:
⒈直射波(直接射向接收台)。
⒉大地反射波(经由地面再反射给接收台)。
三、VHF(超短波)的传送方式
⒈散射E层——多发生在夏季的白天,在电离层E层下面,超短波的电波会反射下来。
⒉散射传播——超短波碰到大气层的乱流时,电波会散射开来,一部分反射到地面。
⒊其它——山地回折,山地反射和无线电波道等也会散射超短波。
四、UHF以上的传送方式
UHF频段以上的电波传送方式与“光”相似。受到大气层的影响不大,遇雨时的损失较大
电磁波谱
按照波长或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,它们是工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长,宇宙射线的波长最短。
无线电波3000米~0.3毫米。
红外线0.3毫米~0.75微米。
可见光0.7微米~0.4微米。
紫外线0.4微米~10毫微米
X射线10毫微米~0.1毫微米
γ射线0.1毫微米~0.001毫微米
高能射线小于0.001毫微米
传真(电视)用的波长是3~6米;雷达用的波长更短,3米到几毫米。
发现历史
1864年,英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上,建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在,推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后,人们又进行了许多实验,不仅证明光是一种电磁波,而且发现了更多形式的电磁波,它们的本质完全相同,只是波长和频率有很大的差别。
麦克斯韦
套用介绍
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