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当你打开收音机,听到的是电磁波传来的声音;打开电视机,听到的、看到的是电磁波传来的声音和图像;移动电话也是靠电磁波来传递信息的。电磁波在信息的传递中扮演着非常重要的角色,所以,要研究信息的传递,就要研究电磁波。 电磁波是怎样产生的 尽管你对电磁波(electromagnetic wave)这个名词已经十分熟悉,但是,你知道电磁波是怎样产生的吗? 木棍在水面上振动会产生水波;说话时声带的振动在空气中形成声波。与水波、声波的形成相似,导线中电流的迅速变化会在空间激起(产生)电磁波。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流,发出电磁波。电磁波有许多用途,比如,可以用来传递信息。 电磁波是怎样传播的 在一列水波的传播中,凸起的最高处,叫做波峰; 凹下的最低处,叫做波谷。邻近的两个波峰( 或波谷 )的距离( 图 21.2-3), 叫做波长(wavelength)。 在某确定位置,1 s内有多少次波峰或波谷通过,波的频率就是多少。 水波不停地向远处传播,用来描述波传播快慢的物理量叫做波速(wave velocity)。跟水波类似,电磁波也有自己的频率、波长和波速。 声音的传播要靠固体、液体、气体等介质,电磁波的传播需要介质吗? 由实验可以看到,放在真空罩中的移动电话可以收到罩外传给它的电磁波。这说明电磁波在真空中也可以传播。 月球上没有空气,声音无法传播。 但是电磁波可以在真空中传播, 所以宇航员在月球上可以用电磁波来通信。真空中电磁波的波速为c,其数值大约为30万千米每秒。 c是物理学中一个十分重要的常数,目前公认的数值是 c =2.997 924 58×10▲8 m/s 电磁波频率的单位也是赫兹。因为通常电磁波的频率都很高,所以常用的单位还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。 电磁波是个大家族(图21.2-4),通常用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫 至数百兆赫的那一部分,叫做无线电波。 日常生活中可以看到各种各样的天线,它们有的是发射电磁波的,有的是接收电磁波的。我们生活在电磁波的海洋中。
科 学 世 界
电磁波除了用于通信外,还有很多别的应用。比如, 我们生活中常常见到的微波炉(图21.2-5),就是用电磁波来加热食品的。 微波炉内有很强的电磁波,它的波长在无线电波中较短,叫做微波。 食物的分子在微波的作用下剧烈振动,使得内能增加,温度升高。 由于电磁波可以深入食物内部,所以用微波炉烧饭时食物的内部和外部几乎同时变熟,省时、省电。 食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量,所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更快。微波炉中不能使用金属容器,因为会损坏微波炉。 微波同其他频率的电磁波一样,过量的照射对人体有害。微波炉的外壳是金属壳,炉门的玻璃上有金属屏蔽网,可以减少电磁波的泄漏,使炉外的电磁波不超过允许值。 你家里有微波炉吗?如果有,看一看它的说明书,向同学介绍它的容积、耗电量大小等数据。它的加热温度和加热时间是由人工控制的还是程序控制的? 参考资料: 第2节 (电磁波的海洋) |