各个波段的电磁波特征与用途.docVIP

各个波段的电磁波特征与用途 电磁辐射 (Electromagnetic Radiation) 电磁辐射是一种波动的能量。电磁辐射说明电磁波的发射和传播，是透过空间或介质传递其能量。电磁辐射依频率一般区分为无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、X射线和伽玛射线等几种形式。依据各个波段具有的能量特征，可得知在非常低温下(接近绝对零度时)，物质内的原子仅能辐射出无线电波和微波；当在摄氏零度左右(水的冰点) 则原子可辐射红外光；在表面温度约摄氏5～6千度的物质(如太阳表面)，才会有可见光的辐射；在温度百万度的物体表面，就会有X射线；到了表面温度达百亿度的物体表面，也会有伽玛射线呈现。除了物体表面温度可说明不同波段的电磁辐射来源之外，气体被强光照射下所产生的「荧光效应」，也会有少量的高能量电磁波，如紫外光、X射线呈现。至于在核爆、超新星爆发时，则也会有大量的紫外光、X射线和伽玛射线呈现。 实际上，电磁波频谱常以所具有的能量（如电子伏特，1电子伏特为1.62x10-19焦耳）、波长（如公里、公尺、公分、微米(1微米=10-4公分)、埃(A0，1 A0 =10-8公分=10-4微米)或频率(如每秒来回一次，称之为「赫兹」(Hertz))来表示。所用表示法的不同，取决于工作使用的方便性。 无线电波 (Radio) 无线电波是一种电磁波，在电磁波谱中，其范围波长为15公分～2公里的电磁波。无线电波常被用于长距离的通讯，如电视机、收音机等频道都是运用到无线电波不易被阻挡、折射、变频等特性。现今也用无线电波来探索宇宙遥远处的奥秘。 微波 (Microwave) 微波是一种电磁波，在电磁波谱中，其范围波长为0.1～15公分的电磁波。微波常被用于短距离的通讯或遥控，如电视机、冷气机、音响等遥控器都是运用到微波的原理。现今也已应用2450MHz的频率于厨房中的烹煮食物。 红外光 (Infrared) 红外光是一种电磁波，在电磁波谱中，其范围自波长为7000埃(1A0 =10-8公分=10-4微米)的红光到波长为0.1公分的微波。红外光是M. Herschel于1800年所发现的。红外光有着显著的热效应，可用温差电偶、光敏电阻或光电管等仪器探测。按波长略可分成0.75～3微米(1微米=10-4公分)的近红外区、3～30微米的中红外区和30～1000微米的远红外区等三段。应用红外光谱，在研究分子结构、固态物质的光学性质、夜视环境等，用途极大。 可见光 (Optical-light) 可见光是一种电磁波，其范围波长约为4000～7000埃 (1A0=10-8公分=10-4微米)。透过菱镜可得知可见光的组成颜色，通常界定波长约为4000～4500埃的为紫光；波长约为4500～5200埃的为蓝光；波长约为5200～5600埃的为绿光；波长约为5600～6000埃的光为黄光；波长约为6000～6250埃的光为橘光；波长约为6250～7000埃的光为红光。 紫外光 (Ultraviolet) 紫外光是一种电磁波，在电磁波谱中，其范围波长为100～4000埃(1A0 =10-8公分=10-4微米)的电磁波。这一范围开始于可见光的短波极限，而与长波X射线的波长相重迭。紫外光是J. W. Ritter于1801年所发现的。应用上，在测定气体或液体中如氯、二氧化硫、二氧化氮、二硫化炭、臭氧、汞等特定分子，以及各种未饱和化合物的成分的紫外吸收光谱，用途很大。 X射线 (X-ray) X射线是一种穿透力很强的电磁波，在电磁波谱中，其范围波长为0.1～100埃(1A0 =10-8公分 =10-4微米)的电磁波。X射线是伦琴 (W. Rongen)于1895年所发现的，所以X射线又被称为「伦琴」射线。X射线通常是由高速电子与固体碰撞而产生的，或是强光照射下所产生的「荧光效应」也会有少量的X射线呈现。因为它的强穿透力较不会损伤周遭组成物质，所以可用来作非破坏性物品等材料检验，以及动物的身体内部骨骼等医学检查。 伽玛射线 (γ-ray) γ射线的特征和X射线极为相似，是一种辐射能量高且穿透力极强的电磁波，在电磁波谱中，其范围波长为0.1埃(1A0 =10-8公分=10-4微米) 以下的电磁波。γ射线是维拉德 (P. Villard) 于1900年所证实的。γ射线通常是由极高速电子与原子核碰撞而产生。 大气层对电磁波的屏障 十九世纪中叶 (1865 年)，马克斯威尔阐明了「电磁辐射」 (或称为电磁波)理论，说明了可见光是电磁波的一种，此外还有其它许多种类的电磁辐射，从无线电波到伽玛射线皆是。除了可见光以外，其余的电磁辐射均无法以肉眼看到。这些以往我们肉眼看不见而不知道它们存在的东西，现今我们该如何去探索它们呢﹖现代天文学借着科技研发的各波段新型望远镜来观看肉眼无法见到的事物，新型望远镜可