電磁波譜詳細(xì)

無(wú)線電波

波長(zhǎng)從3000米到10^-3米，一般的電視和無(wú)線電廣播、手機(jī)等的波段就是用這種波；

紅外線

波長(zhǎng)從10^-3米到7.8×10^-7米；紅外線的熱效應(yīng)特別顯著；

可見(jiàn)光

這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)范圍很窄，大約在7600 ～4000埃（在光譜學(xué)中常采用埃作長(zhǎng)度單位來(lái)表示波長(zhǎng)，1埃=10^-10米）。從可見(jiàn)光向兩邊擴(kuò)展，波長(zhǎng)比它長(zhǎng)的稱為紅外線，波長(zhǎng)大約從7600直到十分之幾毫米。光是原子或分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺(jué)的電磁波極少的那一部分，波長(zhǎng)從（7.8～3.8）×10^-7米。

紫外線

波長(zhǎng)比可見(jiàn)光短的稱為紫外線，它的波長(zhǎng)從(380～10)×10^-9米，它有顯著的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)。這種波產(chǎn)生的原因和光波類似，常常在放電時(shí)發(fā)出。由于它的能量和一般化學(xué)反應(yīng)所牽涉的能量大小相當(dāng)，因此紫外光的化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng)；

紅外線和紫外線都是人類看不見(jiàn)的，只能利用特殊的儀器來(lái)探測(cè)。無(wú)論是可見(jiàn)光、紅外線或紫外線，它們都是由原子或分子等微觀客體激發(fā)的。一方面由于超短波無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線電波的范圍不斷朝波長(zhǎng)更短的方向發(fā)展；另一方面由于紅外技術(shù)的發(fā)展，紅外線的范圍不斷朝長(zhǎng)波長(zhǎng)的方向擴(kuò)展。日前超短波和紅外線的分界已不存在，其范圍有一定的重疊；

倫琴射線

這部分電磁波譜，波長(zhǎng)從（10～0.01）×10^-9米。倫琴射線（X射線）是原子的內(nèi)層電子由一個(gè)能態(tài)跳至另一個(gè)能態(tài)時(shí)或電子在原子核電場(chǎng)內(nèi)減速時(shí)所發(fā)出的；X射線，它是由原子中的內(nèi)層電子發(fā)射的。隨著X射線技術(shù)的發(fā)展，它的波長(zhǎng)范圍也不斷朝著兩個(gè)方向擴(kuò)展。在長(zhǎng)波段已與紫外線有所重疊，短波段已進(jìn)入γ射線領(lǐng)域。放射性輻射γ射線的波長(zhǎng)是10^-10直到無(wú)窮短；

γ射線（伽馬射線）

是波長(zhǎng)小于10^-10米的電磁波。這種不可見(jiàn)的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來(lái)的，放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。γ射線的穿透力很強(qiáng)，對(duì)生物的破壞力很大。

由于輻射強(qiáng)度隨頻率的減小而急劇下降，因此波長(zhǎng)為幾百千米的低頻電磁波強(qiáng)度很弱，通常不為人們注意。實(shí)際中用的無(wú)線電波是從波長(zhǎng)約幾千米（頻率為幾百千赫）開(kāi)始。中波頻率范圍為300-3000kHz，波長(zhǎng)范圍為1000-100米；短波頻率范圍在3-30MHz，波長(zhǎng)范圍在100-10米；波長(zhǎng)10米-1厘米（頻率30MHz-30GHz）甚至達(dá)到1毫米（頻率為300GHz）以下的為超短波（或微波）。有時(shí)按照波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)大小也常出現(xiàn)米波，分米波，厘米波，毫米波等名稱。中波和短波用于無(wú)線電廣播和通信，微波用于電視和無(wú)線電定位技術(shù)（雷達(dá)）。電磁波譜中上述各波段主要是按照得到和探測(cè)它們的方式不同來(lái)劃分的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各波段都已沖破界限與其他相鄰波段重疊起來(lái)。在電磁波譜中除了波長(zhǎng)極短（10^-4埃～10^-5埃以下）的一端外，不再留有任何未知的空白了。

依照波長(zhǎng)的長(zhǎng)短、頻率以及波源的不同，電磁波譜可大致分為：無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、x射線和伽馬射線。

按照各種電磁波產(chǎn)生的方式，可將其劃分成三個(gè)組成部分：

高頻區(qū)（高能輻射區(qū)）

其中包括x射線，γ射線和宇宙射線。他們是利用帶電粒子轟擊某些物質(zhì)而產(chǎn)生的。這些輻射的特點(diǎn)是他們的量子能量高，當(dāng)他們與物質(zhì)相互作用時(shí)，波動(dòng)性弱而粒子性強(qiáng)。

長(zhǎng)波區(qū)（低能輻射區(qū)）

其中包括長(zhǎng)波、無(wú)線電波和微波等最低頻率的輻射。它們由電子束管 配合電容、電感的共振結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生和接收的，也就是能量在電容和電感之間振蕩而形成。它們與物質(zhì)間的相互作用更多地表現(xiàn)為波動(dòng)性。

中間區(qū)（中能輻射區(qū)）

其中包括紅外輻射、可見(jiàn)光和紫外輻射。這部分輻射產(chǎn)生于原子和分子的運(yùn)動(dòng)，在紅外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)；而在可見(jiàn)與紫外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于電子在原子場(chǎng)中的躍遷。這部分輻射統(tǒng)稱為光輻射，這些輻射在與物質(zhì)的相互作用中 ，顯示出波動(dòng)和粒子雙重性。

不同的電磁波產(chǎn)生的機(jī)理和產(chǎn)生方式不同。無(wú)線電波是可以人工制造的，是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。紅外線、可見(jiàn)光、紫外線；倫琴射線；γ射線分別是原子的外層電子、內(nèi)層電子和原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的。

在電磁波譜中各種電磁波由于頻率或波長(zhǎng)不同而表現(xiàn)出不同的特性，如波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波很容易表現(xiàn)出干涉、衍射等現(xiàn)象，但對(duì)波長(zhǎng)越來(lái)越短的可見(jiàn)光、紫外線、倫琴射線、γ射線要觀察到它們的干涉衍射現(xiàn)象就越來(lái)越困難。但是從電磁波譜中看到各種電磁波的范圍已經(jīng)銜接起來(lái)，并且發(fā)生了交錯(cuò)，因此它們本質(zhì)上相同，服從共同的規(guī)律。

電磁波譜在英文中被稱為：Electromagnetic Spectrum

電磁波是由光子組成的，宇宙深處的星體發(fā)射的電磁波含有大量光子，光子在傳遞過(guò)程中由于分散，距離星體越遠(yuǎn)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上獲得的光子數(shù)越少，表現(xiàn)為電磁波的能量的衰減。而電磁波頻率的改變量很小。

自然界中各類輻射源的電磁波譜是相當(dāng)豐富、相當(dāng)寬闊的，與光電子成像技術(shù)直接有關(guān)的是其中的X線，紫外線，可見(jiàn)光線，紅外線和微波等電磁波譜，它們的特征參量是波長(zhǎng)λ、頻率f和光子能量E。三者的關(guān)系是f=c/λ，E=hf=hc/λ和E=1.24/λ，式中，E和λ的單位分別是eV（電子伏）和μm，h為普朗克常數(shù)（6.6260755X10 J·S）；c為光速，其真空中的近似值等于

對(duì)x線，紫外線，可見(jiàn)光和紅外線，常用μm、nm表示波長(zhǎng)；對(duì)無(wú)線電頻譜，用Hz或m來(lái)分別表示其頻率和波長(zhǎng)；對(duì)高能粒子輻射，常用eV表示能量。

由物理學(xué)可知，“輻射”的本質(zhì)是原子中電子的能級(jí)躍遷并交換能量的結(jié)果，低能級(jí)電子受到某種外界能量激發(fā)，可躍遷至高能級(jí)，當(dāng)這些處于不穩(wěn)定狀態(tài)的受激電子落入較低能級(jí)時(shí)，就會(huì)以輻射的形式，向外傳播能量。上述E=1.24/λ，正好將輻射的波長(zhǎng)λ與其能量E聯(lián)系起來(lái)。例如，E高-E低=1.24eV時(shí)，輻射的波長(zhǎng)λ=1μm。2100433B

按照波長(zhǎng)或頻率的順序把這些電磁波排列起來(lái)，就是電磁波譜。如果把每個(gè)波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無(wú)線電波（分為長(zhǎng)波、中波、短波、微波）、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線及γ射線。以無(wú)線電的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，宇宙射線（x射線、γ射線和波長(zhǎng)更短的射線）的波長(zhǎng)最短。

首先，無(wú)線電波用于通信等，微波用于微波爐，紅外線用于遙控,熱成像儀，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等，可見(jiàn)光是大部分生物用來(lái)觀察事物的基礎(chǔ)，紫外線用于醫(yī)用消毒，驗(yàn)證假鈔,測(cè)量距離，工程上的探傷等，X射線用于CT照相，伽瑪射線用于治療,使原子發(fā)生躍遷從而產(chǎn)生新的射線等。

無(wú)線電波1毫米～3000米（微波1毫米~1米）

紅外線0.76微米～1毫米（其中：近紅外短波為0.76～1.1微米，近紅外長(zhǎng)波為1.1～2.5微米，中紅外為2.5～6微米，遠(yuǎn)紅外為6～15微米，超遠(yuǎn)紅外為15微米～1毫米）

可見(jiàn)光0.38微米～0.76微米

紫外線10納米～0.38微米

X射線1皮米～10納米

γ射線0.1皮米～1皮米

高能射線小于1皮米

傳真（電視）用的波長(zhǎng)是3～6米

雷達(dá)用的波長(zhǎng)在3米到幾毫米。

電磁輻射分類的英文縮寫(xiě)：

γ = 伽馬射線

X射線:

HX = 硬X射線

SX = 軟X射線

紫外線:

EUV = 極端紫外線

NUV = 近紫外線

紅外線:

NIR = 近紅外線

MIR =中紅外線

FIR = 遠(yuǎn)紅外線

微波:

EHF = 極高頻

SHF = 超高頻

UHF = 特高頻

無(wú)線電波:

VHF = 甚高頻

HF = 高頻

MF = 中頻

LF = 低頻

VLF = 甚低頻

ULF = 特低頻

ELF = 極低頻

電磁波無(wú)線電波譜

在19世紀(jì)末，意大利人馬可尼和俄國(guó)人波波夫同在1895年進(jìn)行了無(wú)線電通信試驗(yàn)。在此后的100年間，從3KHz直到300GHz頻譜被認(rèn)識(shí)、開(kāi)發(fā)和逐步利用。隨著技術(shù)的發(fā)展，3KHz以下的極長(zhǎng)波電磁波已經(jīng)可以產(chǎn)生出來(lái)了，300GHz以上的光學(xué)波段（紅外線）也逐漸可以用電子振蕩技術(shù)產(chǎn)生了，而不僅僅只是停留在量子躍遷產(chǎn)生（如激光器）的層面上了，如今用電子技術(shù)產(chǎn)生的電磁波頻率可以超過(guò)1000GHz（1THz），最高甚至可以達(dá)到幾萬(wàn)GHz（幾十THz）。

根據(jù)不同的傳播特性，不同的使用業(yè)務(wù)，對(duì)整個(gè)無(wú)線電頻譜進(jìn)行劃分，共分13段：至低頻、極低頻(ELF)、超低頻(SLF)、特低頻(ULF)、甚低頻(VLF)、低頻(LF)、中頻(MF)，高頻(HF)、甚高頻(VHF)、特高頻(UHF)、超高頻(SHF)、極高頻(EHF)和至高頻，加上吉米波和忽米波，對(duì)應(yīng)的波段從吉米波、至長(zhǎng)波(百兆米波)、極長(zhǎng)波(十兆米波)、超長(zhǎng)波(兆米波)、特長(zhǎng)波(十萬(wàn)米波)、甚長(zhǎng)波(萬(wàn)米波)、長(zhǎng)波(千米波)、中波(百米波)、短波(十米波)、甚短波(米波)、特短波(分米波)、超短波(厘米波)、極短波(毫米波)、至短波(絲米波)和忽米波(從分米波到毫米波的3種統(tǒng)稱為微波)。見(jiàn)下表。

1. USGS礦物波譜，存放位置: spec_lib\usgs_min.波譜文件usgs_minsi和頭文件usgsmin.hdr.近紅外波長(zhǎng)精度為0.5nm,包括近500種典型的礦物，波長(zhǎng)范圍為0.4~2.5pm,可見(jiàn)光波長(zhǎng)精度為0.2nm。

2. 植被波譜，存放位置:spee_lib\veg_lib,來(lái)自兩個(gè)地方。USCS被被波譜庫(kù)波長(zhǎng)范圍為0.4~2.5pm,包括17種植被波譜，近紅外波長(zhǎng)精度為0.5nm.可見(jiàn)光波長(zhǎng)精度為0.2mm,波譜文件usgs-veg.sli和頭文件usgs veg.hdr。ChrisElwidge植被波譜庫(kù)波長(zhǎng)范圍為0.4~2.5pm,包括干植被(veg-ldry.sli)和綠色植被兩個(gè)波譜庫(kù)(veg_2grn.sli),0.4~0.8pm波長(zhǎng)精度為1nm,0.8~2.5pm波長(zhǎng)精度為4mm。

3. JPL波譜庫(kù)，波長(zhǎng)范圍0.4~2.5pm,來(lái)自3種不同粒徑、160種“純”礦物的波譜。存放位置:spec_lib\jpl_lib,包括以下3個(gè)波譜庫(kù): jpl1.sli,粒徑<45pm;jpl2.sli.粒徑45~125pm; jpl3.sli,粒徑125~500ym。0.4~0.8pm波長(zhǎng)精度為1nm,0.8~2.5pm波長(zhǎng)精度為4nm。