1、1电磁波的应用从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。 正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波谱是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X 射线)和伽玛射线。它有许多应用，如：1. 无线电波用于通信等；2. 微波用于微波炉；3. 红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等；4. 紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等；5. X 射线用于 CT 照相；6. 伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等。一、 无线通信无线通信的用途愈来愈广。除了传统的无线电应用范围，如广播、电视、导
2、航、遥感、军事通信等以外，移动通信的发展是无线讯道的最大应用热点。人们需要随时随地进行通信。需要在移动中，火车上、汽车上，在旅馆、饭店、候车室、超级市场，随时随地通信、上网、购物、处理银行业务。这类通信，非无线电路莫属。人们的需求推动市场，市场又反过来促进技术的发展。所以蜂窝移动通信持续地发展下来，1G、2G、2.5G、2.75G、3G，现在正在研发 4G、5G，呈现如此兴旺发达的局面。近来，固定无线电路的应用，也有很大的发展。据估计，在今后一两年，固定无线通信服务，将占到整个固定通信服务的15 %左右。近距离的原来使用有线连接的通信系统，例如局域网，现在也开始使用无线，特别是应急通信，可以说
3、是无线通信的垄断应用。无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。调幅广播可以传播音乐和声音。调幅广播采用幅度调制技术，即话筒处接受的音量越大则电台发射的能量也越大。这样的信号容易受到诸如闪电或其他干扰源的干扰。蜂窝电话或移动电话是当前最普遍应用的无线通信方式。蜂窝电话覆盖区通常分为多个小区。每个小区由一个基站发射机覆盖。通常的模拟电视信号采用将图像调幅，伴音调频并合成在同一信号中传播。 数字电视采
4、用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。二、 微波炉微波炉的工作原理就是在微波炉里面安装有一个微波发生器，该器件能产生频率非常高的电磁波，而电磁波是变化的磁场和变化的电场交替变换产生的，在高频率交替变化的电磁场作用下，食物分子中的正负带电微细粒子也随电磁场的变化而不断来回运动，称作极化，在反复极化的作用下，食物内释放大量的热能，故在微波炉内，食物都是从内部开始热开来的，而金属外壳能有效屏蔽电磁波。微波炉的频率是2450MHz ，电场方向每秒钟变化24.5 亿次，其生成的热量是非常大的。微波炉原理是由一种电子真空管磁控管，产生2450MHz 的超短波电磁波，通过微波传导元
5、件波导管，发射到炉内各处，通过发射、传导、被食物吸收，引起食物内的极性分子（如水、脂肪、蛋白质、糖等）以每秒 24.5 亿次的高速振动，并由振动所引起的摩擦使食物内部产生高热将食物烹熟。微波炉的磁控管将电能转化为微波能，当磁控管以 2450MHZ 的频率发射出微波能时， 2置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟 24.5 亿千次的变化频率进行振荡运行，产生高频电磁场的核心元件是 磁控管。食物分子在高频磁场中发生震动， 分子间相互碰撞、 磨擦而产生热能，结果导致食物被加热。这就是微波炉原理 。三、 红外线红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波长在770纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光
6、。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。其穿透云雾能力比可见光强，又俗称红外光，它在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途，如红外遥控。红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波，红外接收电路是由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成的，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。接收电路一般由接收电路、放大电路
7、、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。红外热成像仪：用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热成像仪，它的原理如下。用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热成
8、像仪。目前，世界上最先进的红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪），其温度灵敏度可达0.03。红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）的应用范围愈来愈广泛，在科研领域的主要应用包括： 汽车研究发展射出成型、模温控制、刹车盘、引擎活塞、电子电路设计、烤漆； 电机、电子业印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、电子零组件温度测试、笔记本电脑散热测试、微小零组件测试；引擎燃烧试验风洞实验； 目标物特征分析； 复合材料检测； 建筑物隔热、受潮检测；热传导研究； 动植物生态研究；模具铸造温度测量；金属熔焊研究； 地表/海洋热分布研究等。红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）可以快速准确探测电气设备的不良接触，以及过
9、热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）能够确定所有连接点的热隐患。那些由于遮蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现隐患。这种情况对传统的方法来说，除解体检查和清洁接头外，没有其它的办法。断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）是无法取代的。红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。在美国有几十家公司提供红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）检查服务，为客户的所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、主电源断路器盘、接
10、触器、以及所有的配电线、电动机、变压器等等，进行红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）检查，以保证客户的所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效防止火灾事故发生。四、 紫外线紫外线是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。紫外线是3由原子的外层电子受到激发后产生的。自然界的主要紫外线光源是太阳，太阳光透过大气层时波长短于290nm米的紫外线为大气层中的臭氧吸收掉。人工的紫外线光源有多种气体的电弧(如低压汞弧、高压汞弧)，紫外线有化学作用能使照相底片感光，荧光作用强，日光灯、各种荧光灯和农业上用来诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物质发光的。紫外线还可以防伪，紫外
11、线还有生理作用，能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等。紫外线的粒子性较强，能使各种金属产生光电效应。紫外线的杀菌消毒原理：波长200nm以下的短波长紫外线能分解O 2分子，生成的O +与O 2结合产生臭氧O 3。紫外线和臭氧具有强的氧化分解包括恶臭在内的有机分子的能力，UV/O 3并用的相乘作用在空气净化处理中发挥强大威力。紫外验钞主要应用了荧光检测技术。荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420460nm的蓝光），人民
12、币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞票的荧光反映，可判别钞票真假。五、 X射线X射线是波长介于紫外线和射线之间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（200.06）10 -8厘米之间。X射线的特征是波长非常短，频率很高。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的，而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。CT照相：电脑断层扫描（Computed Tomography）简称(CT),它是用X射线照射人体，由于人体内不同的组织或器官拥有不同的密度与厚度，故其对X射线产生
13、不同程度的衰减作用，从而形成不同组织或器官的灰阶影像对比分布图，进而以病灶的相对位置、形状和大小等改变来判断病情。CT由于有电脑的辅助运算，所以其所呈现的为断层切面且分辨率高的影像。它的原理是用X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵，数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，
14、即象素，并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是重建图像。每个体素的X线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。六、 射线射线，又称粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。波长短于0.2埃的电磁波。放射性原子核在发生衰变,衰变后产生的新核往往处于高能量级，要向低能级跃迁，辐射出光子。伽玛刀治疗：其基本原理是利用三维立体定向技术精确定位颅内的病变，将伽玛射线经精确聚焦照射到病灶，一次性大剂量摧毁病灶组织，达到类似外科手术切除的效果。由于伽玛射线照射病灶时病灶与周围正常
15、组织的界限锐利如刀切，故形象地称之为“伽玛刀”。伽玛刀经过CT和磁共振等现代影像技术精确地定位于某一部位，我们称之为“靶点”。伽玛刀的定位极准确，误差常小于1.0毫米。因此伽玛刀有创伤小、住院时间短、恢复快、费用省、风险和并发症低等优点。伽玛刀分为头部伽玛刀和体部伽玛刀。头部伽玛刀是将多个钴源安装在一个球型头盔内，使之聚焦于颅内的某一点，形成一窄束边缘锐利的伽马射线。在治疗时将窄束射线汇4聚于病灶形成局限的高剂量区来摧毁病灶，主要用于颅内肿瘤和功能性疾病的治疗。体部伽玛刀主要用于治疗全身各种肿瘤。参考文献：1 沙 踪. 电磁波应用的一些热点R. 中国电波传播研究所: 中国电子学会电子产业战略研究分会, 2004 年.2 张景伟. 电磁波的应用与危害J. 科学之友, 2011 年 11 月(11):77-78.3 章文勋. 电磁波应用研究的当代课题J. 电子科技导报, 1997 年(第 12 期):6-7.4 王被德. 电磁波的极化及其应用J. 电波科学学报, 1999 年 9 月, 14(第 3 期):347-356.5 林象平. 雷达对抗原理J.西北电讯工程出版社.1985.
