電磁波譜

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)。

長波區(qū)（低能輻射區(qū)）

其中包括長波、無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)；而在可見與紫外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于電子在原子場中的躍遷。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不同而表現(xiàn)出不同的特性，如波長較長的無線電波很容易表現(xiàn)出干涉、衍射等現(xiàn)象，但對(duì)波長越來越短的可見光、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，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

依照波長的長短、頻率以及波源的不同，電磁波譜可大致分為：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、x射線和伽馬射線。

無線電波

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

紅外線

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

可見光

這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段?？梢姽獾牟ㄩL范圍很窄，大約在7600 ～4000埃（在光譜學(xué)中常采用埃作長度單位來表示波長，1埃=10^-10米）。從可見光向兩邊擴(kuò)展，波長比它長的稱為紅外線，波長大約從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的電磁波極少的那一部分，波長從（7.8～3.8）×10^-7米。

紫外線

波長比可見光短的稱為紫外線，它的波長從(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的，只能利用特殊的儀器來探測。無論是可見光、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線電技術(shù)的發(fā)展，無線電波的范圍不斷朝波長更短的方向發(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波長的方向擴(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，它的波長范圍也不斷朝著兩個(gè)方向擴(kuò)展。在長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射線的波長是10^-10直到無窮短；

γ射線（伽馬射線）

是波長小于10^-10米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的，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)際中用的無線電波是從波長約幾千米（頻率為幾百千赫）開始。中波頻率范圍為300-3000kHz，波長范圍為1000-100米；短波頻率范圍在3-30MHz，波長范圍在100-10米；波長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。中波和短波用于無線電廣播和通信，微波用于電視和無線電定位技術(shù)（雷達(dá)）。電磁波譜中上述各波段主要是按照得到和探測它們的方式不同來劃分的。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。在電磁波譜中除了波長極短（10^-4?！?0^-5埃以下）的一端外，不再留有任何未知的空白了。

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，可見光線，紅外線和微波等電磁波譜，它們的特征參量是波長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，可見光和紅外線，常用μm、nm表示波長；對(duì)無線電頻譜，用Hz或m來分別表示其頻率和波長；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λ與其能量E聯(lián)系起來。例如，E高-E低=1.24eV時(shí)，輻射的波長λ=1μm。2100433B

按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來，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、無線電波（分為長波、中波、短波、微波）、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。以無線電的波長最長，宇宙射線（x射線、γ射線和波長更短的射線）的波長最短。

首先，無線電波用于通信等，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，可見光是大部分生物用來觀察事物的基礎(chǔ)，紫外線用于醫(yī)用消毒，驗(yàn)證假鈔,測量距離，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）用的波長是3～6米

雷達(dá)用的波長在3米到幾毫米。

電磁輻射分類的英文縮寫：

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

電磁波無線電波譜

在19世紀(jì)末，意大利人馬可尼和俄國人波波夫同在1895年進(jìn)行了無線電通信試驗(yàn)。在此后的100年間，從3KHz直到300GHz頻譜被認(rèn)識(shí)、開發(fā)和逐步利用。隨著技術(shù)的發(fā)展，3KHz以下的極長波電磁波已經(jīng)可以產(chǎn)生出來了，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1000GHz（1THz），最高甚至可以達(dá)到幾萬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、至長波(百兆米波)、極長波(十兆米波)、超長波(兆米波)、特長波(十萬米波)、甚長波(萬米波)、長波(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.近紅外波長精度為0.5nm,包括近500種典型的礦物，波長范圍為0.4~2.5pm,可見光波長精度為0.2nm。

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

3. JPL波譜庫，波長范圍0.4~2.5pm,來自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: jpl1.sli,粒徑<45pm;jpl2.sli.粒徑45~125pm; jpl3.sli,粒徑125~500ym。0.4~0.8pm波長精度為1nm,0.8~2.5pm波長精度為4nm。