電磁波譜(英語:electromagnetic spectrum)又稱電磁頻譜、電磁譜,是電磁輻射的頻率範圍(即頻譜)以及這些頻率它們各自相應的波長和光子能量[1]。一個物體的電磁波譜專指的是這物體所發射或吸收的電磁輻射(又稱電磁波)的特徵頻率分布。
電磁波譜頻率從低到高分別列為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線。可見光只是電磁波譜中一個很小的部分。電磁波譜波長有長到數千公里,也有短到只有原子的一小段。短波長的極限被認為,幾乎等於普朗克長度,長波長的極限被認為,等於整個宇宙的大小,雖然原則上,電磁波譜是無限的,而且連續的。
電磁波通常以頻率、波長或光子能量,這三種物理量之中的任意一種物理量來描述。頻率越高,波長越短,能量越大。
按照波長長短,從長波開始,電磁波可以分類為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等等。電磁波的物理行為與其波長有關。人類眼睛可以觀測到波長大約在400奈米和700奈米之間的電磁輻射,稱為可見光。在光譜學裏,各種各樣的光譜儀可以偵測到的電磁波波長的值域,比可見光的波長值域還要寬廣很多。普通實驗使用的光譜儀可以測量從2奈米到2500奈米波長的電磁波。使用這種儀器,可以得知物體、氣體或甚至恆星的詳細波譜數據。這是天文物理學的必備儀器。例如,因為超精細分裂(hyperfine splitting),氫原子會發射波長為21.12公分的無線電波[3]。某些星雲會產生頻率大約為或低於30 赫茲的電磁波[4]。對於星雲物理行為的研究,這是很重要的實驗對象。在波譜的另一端,從天文星源發射出來,頻率高過2.9×1027赫茲的電磁波也曾經被偵測到過[5]。
無線電波
根據共振原理,無線電波可以由天線發射出去或接收回來,其波長在幾百公尺至一厘米之間。通過調變,可將資訊加載於無線電波。因此無線電波可以用來傳遞資訊。電視、行動電話、無線網路和業餘無線電,都使用無線電波來傳遞資訊。為了便利大眾能夠和諧地共同使用無線電波為傳遞資訊的媒介,政府會採取頻率分配(frequency allocation)制度來規劃管理無線電波頻域。
應用振幅調變、頻率調變、相位調變(phase modulation)等等技術,分配到狹窄頻帶的無線電波可以傳遞資訊。當電磁輻射遇到電導體時,它會與電導體耦合,沿著電導體傳播,靠著激發處於表面的電子,在電導體表面感應出電流。這效應稱為集膚效應,是天線運作的主要原理。
某些物體的分子會吸收電磁輻射的能量,因而使得物體的熱能增加,造成熱效應。這是微波爐運作的主要原理。
微波
微波的波長通常不會超過可以傳播於一般直徑管狀金屬波導的最長長度。電子調速管(klystron)或磁控管(magnetron)可以用來生成微波。每一種電極性分子,會對應著某些特定頻率的微波,使得電極性分子隨著振蕩電場一起旋轉,這機制稱為電介質加熱(dielectric heating)。由於這種機制(不是熱傳導機制),電極性分子會吸收微波的能量。微波爐就是應用這運作原理,通過水分子或脂肪的旋轉,更均勻地將食物加熱,減少等候時間。微波加熱方法所需時間可以減少至一般加熱方法所需時間的1%。
無線網路通信技術Wi-Fi(無線保真技術)使用低強度微波來傳遞資訊。使用的強度並不會造成加熱效應。這技術得到全世界廣泛的支持,大多數國家都已經採用了這技術。
參考: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2%E8%AD%9C