电磁波的应用Word格式文档下载.doc
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其工作过程（图14-28）大体是:
移动的发话人对手机讲话，手机把声波经变换器转变为电信号，经天线发射出去，载有语言信息的电磁波被基地台接收，经变换器转变为电信号发射给另一移动手机，接收方手机接收电磁波信号，经转换器和发声器转变为声音，为收话人所听到。
（4）在何种场合不宜使用手机?
①坐飞机时:
因为手机的高频信号会干扰飞机的控制系统，可能引发飞行事故。
所以乘客上机后，乘务员会一再关照大家:
"
请把您的手机关掉!
。
②在汽车加油站时:
因为加油站的计数器是由电子控制的，手机的高频信号会影响设备运作的精确度。
③在医院内:
现代医院中有诸多先进的电子医疗设备，如:
核磁共振、超声诊断仪、CT、心电图等等，它们对手机发出的高频信号十分敏感，受到干扰后，会导致错误动作，以致造成误诊。
④危险地带:
如爆破工地、有潜在爆炸危险的地区等，手机高频信号可能会触发爆炸。
⑤雷雨天:
雷雨的闪电会干扰手机信号，使手机工作频率不稳定。
也容易引发雷击，损坏手机，造成事故。
1、世界首辆载人高温超导磁悬浮试验车
2001年1月3日，世界第一辆载人高温超导磁悬浮试验车在成都西南交通大学研制成功。
该车采用国产高温超导块材，底部3毫米厚的车载薄底液氮低温容器连续工作时间大于6小时。
电磁悬浮技术（electromagneticlevitation）简称EML技术。
它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。
将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。
在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。
一般通过线圈的交变电流频率为104—105Hz。
目前世界上有三种类型的磁悬浮。
一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。
而第三种，就是我国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。
2006年8月17日，“中华01号”永磁悬浮路车模型在大连举行的2006中国国际专利技术与产品交易会上亮相。
磁悬浮列车轨道技术在中国，磁悬浮列车技术仍在德国，引进产品是引进不来技术的。
上海磁悬浮列车是世界第一条磁悬浮列车示范运营线，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。
上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。
是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的吸力是车辆浮起来。
列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡，利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。
这必须精确控制电磁铁的电流。
悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。
通俗说，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它于列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。
上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。
转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；
最小的半径也达1300米。
乘客不会有不适感。
轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。
（6）隐形战斗机为什么会"
隐形"
?
隐形战机所谓的"
，并不是变得无影无踪，而是要避开对手的各种电磁波探测手段（图14-31）o如雷达、红外线和激光等，其中主要是雷达。
因此，战斗机的隐形设计主要针对雷达进行的，其中包括:
采用平滑的气动外形、能够吸收雷达电磁波的材料和涂料等。
使战斗机的雷达反射面积能降低到0.2m2以下。
（同样大小的战斗机如不采用隐形设计，雷达波反射面积会达到5m2以上。
）为了对付红外线和光学探测，战斗机设计中还要大幅度减少喷气式发动机喷口的红外辐射，并采用可见光反射量低的表面涂料等。
由于其气动外形的限制，隐形飞机的飞行速度很少超过音速。
平面电磁波的反射定律的应用
平面电磁波在介质或导体的表面一般会发生反射和折射现象，这是电波传播科学中的一个重要问题。
在军事上，典型的应用是隐形飞机利用这种反射规律避免雷达的跟踪。
人们都知道，雷达是靠反射的回波来发现和识别目标的，如果目标的表面与到达的电磁波方向垂直，反向回波就能够回到雷达站而被发现。
如果目标的表面相对于电磁波的到达方向具有较大的倾角，也就是入射角很大，那么雷达回波会被反射到前方，雷达站无法接收到回波。
众所周知，为了减少空气对飞行的阻力，飞行体的外壳应设计为圆滑的流线型。
但是这种圆滑形的外壳，其表面的大部分区域与雷达波的入射方向垂直，因此很容易被雷达发现。
作为民用飞机，具有这样的特点是好事。
但是对于隐形飞行器而言，这是十分不利的，因此隐形飞机为了避免被雷达发现，机身的下部呈平板形状，例如美国空军的F117隐形战斗机的底部都是这样设计的。
当雷达波到达底部时，将被反射到前方。
因此，为了能够收到这种回波，雷达站的收发设备必须分开布设，这就形成了所谓的双站雷达，双站雷达是有效的反隐身技术之一，但是设置这种双站雷达必须拥有境外的军事基地。
（5）微波热效应的发现。
产生大功率的微波元件叫磁控管，它是1940年英国伯明翰大学的教授发明的。
1945年，正在工作的斯潘塞发现口袋里的巧克力莫名其妙地被融化了。
这个在旁人可能毫不经意的事实，却被富于创新意识的斯潘塞抓住了。
他排除了巧克力是被体温所融化的可能，意识到使巧克力融化的能量可能来自磁控管发出的大功率微波。
也就是说，微波对物体具有加热能力。
在当年10月，他以"
处理食品的一种方法"
为名申请了专利。
当食品放在一个封闭的空间内，并有足够的时间对食品施加微波能量的话，就能对食品进行加工一一烹饪，可达到预定的要求。
现在，微波炉在我国已有很高的普及率，其安全、节能、方便、卫生等优点很快获得大众认可，从而逐渐普及到千家万户。
微波炉的微波也是很强的电磁波，有人曾经做过实验，发现微波抑制了植物的生长！
这个实验是将4盆绿豆苗分别放入微波炉中照射微波5秒、10秒、15秒、20秒后，移出置於空旷处。
另外一盆完全不照射微波做为实验控制组。
观察这5盆绿豆芽每天的生长进度，发现不受微波照射的实验控制组，绿豆苗生长正常。
经微波照射过后的植物，只有照射5秒的一盆尚有存活力，其他一概陆续枯萎，可见微波对生物的杀伤力。
虽然如此，微波过的食物仍可食入，绝不会吃进微波的！
另外也有人做微波使鱼眼变白的实验，将鱼眼睛放入微波炉中，照射微波九秒后观察鱼眼睛的变化。
发现微波使鱼眼睛煮熟了。
而当人的眼晴暴露在微波中，人眼晴中的水晶体也会和鱼眼睛一样变白，於是再也看不见东西了，这就是所谓的白内障。
3、光波的偏振特性
光波也是一种电磁波，但是与一般电磁波不同的是，光波的极化方向是随机变化的，光学中将电磁波的极化特性称为偏振特性，一般的光波通常是无偏振特性的。
为了获得偏振光，必须采取一些特殊的方法。
最简单的方法是让无偏振光通过具有一定偏振特性的滤光片，只有偏振方向与偏振片的偏振方向一致的偏振光才能通过。
光波的偏振特性同样也具有广泛的应用，立体电影就是利用了偏振光产生立体的效果。
在拍摄立体电影时，使用两个相互垂直的偏振镜头从不同的角度取景，在放映时，观众需要佩带一副左右镜片偏振方向相互垂直的眼镜，就能够看到立体画面。
具有一定偏振特性的偏振片在摄影中也获得了广泛的应用。
由于太阳光经过大气散射后具有一定的偏振特性，调整加在照相机镜头前的偏振片，就可减弱蓝天的亮度，从而增加蓝天和白云的对比度，其效果比黄色滤光片更为显著。
此外，由于光波通过雾气或着穿过玻璃后均会具有一定的偏振特性，因此使用偏振片进行摄影，可以消除雾气的散光及玻璃的反射光的影响，从而提高雾中景物和玻璃橱中物体的清晰度。
偏振光在各向异性的介质中有很多特殊的性质，人体组织多数是各向异性的物质，在一些透明的组织中，这种各向异性的特点表现得更为明显。
对于视网膜的偏振特性是研究最多的，视网膜的双折射主要来自于视网膜神经纤维层（RNFL），平行和垂直于RNFL的偏振反射光由于RNFL的双折射特性而具有相位差，也就是偏振光相位的延迟量，这一延迟量与RNFL的厚度成正比。
偏振光的分析不同于其它常规的医学研究，需要应用大量工程、物理以及数学的方法和技术。
最简单的分析工具是偏振片，通过两个偏振片（一个用来产生偏振光，一个用来检验偏振光）和一个功率计，就可以测量偏振面的旋转方向和角度。
目前研究常用的分析工具不论是液晶图像偏振仪、穆勒矩阵图像偏光仪还是偏振地形图都是以这个模型为基础的。
（7）E炸弹。
E炸弹又叫电磁脉冲炸弹（图14-32），它爆炸后会产生让你毫无感觉的电磁脉冲，使半径为数千米内的飞机、雷达、电脑、电视、电话、手机等几乎所有的电子设备都会遭到破坏，从而停止工作。
可以设想，如果一座城市遭到E炸弹的袭击，所有电子设备都不能正常运转，城市夜间一片黑暗，人们相互间无法取得联系，军事指挥系统也将瘫痪·
.....
（8）电磁波谱。
不同波长电磁波的产生机理和应用领域常常有很大区别。
因此人们常把各类电磁波按波长大小依次排成一列,称为电磁波谱。
若按其波长从小到大依次排列,有:
y射线、X射线、紫外线、可见光（紫、能、蓝、绿、黄、橙、红）、红外线、无线电波（微波、超短波、短波、长波）等。
由于它们的性质各不相同,因而也有许多不同的用途。
①γ射线（γ-ray）它是放射性物质发出的电磁波,波长在2×
10-10m以下。
是一种能量很大的光子流。
在医疗上用γ射线作为"
手术刀"
来切除肿瘤,叫做γ刀,有很好的治疗效果。
②X射线（X-ray）它是由X射线管产生的电磁波，波长在10-15~10-7m，X射线对不同密度的物质有不同的穿透力。
在医学上常用作医疗检查。
在飞机场安全检查中，也常用X射线对行李进行透视查验（图14-35）。
③紫外线（ultravioletray）当光电流通过两电极间的电离气体时，会产生紫外线。
其波长在4×
10-8~4×
10-7m。
太阳光中含有紫外线。
紫外线能激发荧光，日光灯就是管内紫外线激发涂在灯管内壁上的荧光粉而发出的近似日光光谱的照明灯。
紫外线也常用在医学上杀菌和防伪技术上。
④可见光（visiblelight）它是能引起人的视觉感觉的电磁波，其波长范围是0.4×
10-6~0.8×
10-6m。
太阳能发出可见光。
可见光是由不同比例的七色光（红、橙、黄、绿、蓝、挠、紫）所混合组成。
图14-36每一种颜色代表0.1℃的温度变化
⑤红外线（infraredray）通常情况下由灼热物体发出的电磁波，其波长范围是0.8×
10-6~1×
10-3m。
它们会导致物体温度的升高。
红外电磁波在特定的红外敏感胶片上能形成热成像，图14-36是人头部的热成像。
⑥微波（microwave）常用于雷达设备上的波长很短的无线电波，其波长范围在1×
10-3~1m。
由于微波的定向性好，常用发射、反射波的时间来测算目标的位置。
微波炉是一种用微波的热效应来烹调食品的装置。
⑦无线电波（radiowave）它是在电磁场的作用下无线电天线中自由电子发生振荡而产生的电磁波。
波长范围在0.75×
10-3~1×
104m。
五、电磁波对人体的危害
（一）电磁波对人体的危害
随着电器使用率愈来愈普及，电磁波对人体影响也愈来愈大，家庭电器、行动电话、电脑设备及高压电线已成为电磁波四大滋生源，所产生的辐射对人体伤害最重，国人应该养成防的习惯，否则将成为身体健康上最不利的祸源。
除了使用最普遍的手机电磁波之外，其实，家庭电器、电脑设备及高压电线的辐射对人体伤害也很重，举凡客厅中的电视、厨房中的电磁炉与微波炉，产生的辐射会使身体产生大量的氧游离基及酸化，长久下来会致癌；
也易引发老年痴呆症、关节炎、心脏病、脑中风等疾病；
另外电脑设备及高压电线会增加血癌、脑癌及乳癌的发生率二至叁倍。
电磁波辐射能量较低，不会使物质发生游离现象，也不会直接破坏环境物质，但在到处充满电子讯用品器材的现代生活，其电磁干扰特性却不可掉以轻心，因为它随时可能使人面临危害的境地。
电磁波的危害长时间使用电脑之後，会感到身体疲劳、眼睛疲倦、肩痛、头痛、想睡、不安，这些都是受了电磁波的影响。
电磁波还会使人的免疫机能下降、人体中的钙质减少，并引致异常生产、流产、视觉障碍、阻碍细胞分裂如癌、白血病、脑肿瘤...等。
此外，电磁波会散发出一种扰乱人体状态的正离子。
经实验研究和调查观察结果表明，电磁辐射对健康的危害是多方面的，
（二）防止电磁波
为防电磁波对人体的危害，应掌握二原则：
距离和时间，基本上距离越远、时间越短，伤害越小。
建议大家少打手机。
电磁波无所不在您不可不知
在日新月异的工业社会里，我们的生活中已经少不了电器用品了，而家里的电风扇、吹风机、果汁机、微波炉等都会放出电磁波，且电磁波对人体有害！
电磁波又是什麼东东呢？
你理解吗？
住家若靠近高压电线，会使我们得到癌症的机会增加吗？
对於这些生活中无形的电磁波，我们该如何来预防呢?
什麼是电磁波呢？
大家应当记得在学校做磁铁实验时，会发现磁铁的磁场穿透力非常强，无论是薄木片、垫板、铁片、铝铂纸或手掌等，都无法阻隔磁力。
电磁波中的磁场，也和磁铁的磁场一样，是无孔不入且具有很强的穿透力。
电磁波由於其频率会变化，例如家中的交流电，其频率是每秒正、负极变动60次，也就是说磁场的方向是每秒南、北极变动60次，可使人体产生电流流动，因此容易引起人体的伤害。
而一般使用的小磁铁，由於其南、北极方向是固定的，所以不至於对人体产生伤害，小朋友可以安心做实验。
生活环境中充满了电磁波，只要是使用电的电器用品，都会放出电磁波。
墙壁中看不见的电线，也会使电磁波检测笔哔哔叫。
所以睡觉时不要太靠近装有电线的墙壁，以免因电磁波影响而无法好好睡一觉。
而现代人人手一支大哥大，它的电磁波其实是很强的。
在电脑前拨通大哥大，大家往往会发现电脑萤幕闪铄不已。
又在打开的收音机前拨通大哥大，收音机也受到很大的干扰。
因此当妈妈使用微波炉煮点心时，小朋友千万不要在微波炉的玻璃门外看著，以免视力会越来越差。
电磁波这麼可怕，我们该怎麼预防呢？
（一）拔掉插头可防止电磁波：
电器用品不使用时，最好将插头拔
掉，避免室内环境受到电磁波的侵害。
（二）保持距离可减少电磁波：
没错，距离越远，电磁波强度越弱
。
所以在使用电器用品像电脑、电视、电风扇、吹风机、微
波炉、电磁炉时，都要远离这些电器用品，以策安全。
第一部分各波段电磁波的典型应用
超长波和长波（频率为3-300kHz，波长为100-1km）
该波段电磁波是开发最早的波段，沿地面的传播主要依靠地面波来实现，因而传播损耗小，日变化小，信号稳定，能够环绕地球。
主要用于导航和授时等方面。
导航的任务是在各种复杂的环境下，引导舰船和飞机沿着预定的路线航行，最著名长波导航系统是建于20世纪60年代末期的美国军用的罗兰-D系统。
位于超长波范围的声纳还可以用于潜艇通信和捕鱼。
长波报时具有传输衰减小、干扰弱、信号稳定等优点。
美国市场上出现的家用原子钟，售价仅为25美元左右，它是由位于美国中部的国家标准技术局利用60kHz的长波授时的，其服务半径可达3200km左右，能够覆盖北美全部地区。
我国也生产出了功能类似的家用原子钟，国内称之为“电波钟”，它是由位于陕西的天文台授时的。
中波（频率为300-3000kHz，波长为1000-100m）
中波波段电磁波的传播方式，在视距以内靠空间波和地面波，在视距以外靠电离层反射波，所以传播损耗比较小，信号比较稳定，主要用于地方电台的语音调幅广播。
中波白天沿地面波只能传播几百公里，因此相互间不会发生干扰，但在夜间，中波通过电离层的E层反射可以传播二千多公里，因此常常出现台站之间相互干扰的现象。
电台的服务半径取决于发射功率和天线位置，通常地面波的服务半径可达数十公里，电离层反射波在夜间服务半径可达几百公里。
但是在地面波和电离层波的强度处于同一数量级的地区，信号失真非常严重。
短波（频率为3-30MHz，波长为100-10m）
短波波段的电磁波其传播方式与中波相同，视距以内依靠空间波和地面波，视距以外依靠电离层反射波。
由于短波的频率较高，需要电子密度较高的F2电离层才能实现反射。
但是F2电离层的状态受太阳的照射影响很大，因此远距离短波传播信号的电平很不稳定，具有日变化、季变化、11年周期变化等特点，而且信号电平的衰落还具有随机性。
短波远距离传播还具有“静区”现象。
因为短波频率较高，所以其地面波的衰减较快，电离层反射波也存在最小距离，因此在某些地区可能既收不到地面波，也收不到电离层反射波，这个围绕电台的环形区域就称为“静区”。
在卫星通信技术没有成熟之前，远距离的国际通信主要依靠短波来实现。
短波通信的优点是设备简单、造价低廉、重量轻、体积小、机动性强，在第二次世界大战中曾大显身手。
目前短波主要用于语音调幅广播。
由于F2电离层的状态变化较大，为了保证播音质量，必须经常变更使用的频率。
电离层的最高反射频率为30MHz，这就是短波波段的上限。
因为短波广播不需要保密，可靠性的要求也不高，而且设备简单，需要的功率小，所以被广泛采用。
目前全世界有数以千计的大功率广播电台，短波广播的波段已经显得十分拥挤。
此外，短波还可以用于超视距探测。
电波经电离层反射至前方几千公里远的地面，如果地面是粗糙不平的，则一部分电波会发生漫反射返回发射点。
这部分电波受地面或海面起伏不平的影响，信号中含有反射点的信息，所以可以用来探测几千公里之外的海情、舰船或飞机。
超短波（频率为30-300MHz，波长为10-1m）
超短波以上电磁波，波长只有几米，大部分情况下电离层已经不能反射，其传播方式主要依靠直接波和地面反射波所组成的空间波，因此它只能在视距范围以内传播。
超视距的远距离传播必须采用接力或称为中继的方式进行。
通常的调频广播（FM88-108MHz）以及13频道以下的广播电视应用位于这个波段。
早期的无绳电话所使用的波长为6m左右，这个波段还可以用于近距离的移动通信。
超短波的频率较高，足以传输频率带宽为几兆赫兹的电视信号。
能够把各种图像和声音信息传递给用户，是人们学习、娱乐、认识世界的重要工具。
在车间、工段和主要生产部门装上电视摄像机，管理人员可以随时通过电视观察各处的生产情况，并及时的指挥，特别适应于高温、粉尘、辐射和噪声等环境下的工作。
水下、地下和机器内部等人们难以达到的场合，更是电视摄像机的用武之地。
微光电视能够在月光之下拍摄出清晰的图像，可以广泛的用于宇宙飞船、深水探测和国防侦察等领域。
医生也可以用红外线电视检查人体上微小
的温差来诊断疾病。
特高频（频率为300-3000MHz，波长为100-10cm）
可以用于广播电视、蜂窝移动通信、卫星导航以及无线局域网等方面。
广播电视所用的频段为470-870MHz，蜂窝移动通信所用的频段为800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和2000MHz等。
全球卫星定位系统（GPS）所用的频率为1227.60MHz和1575.42MHz，最近又准备开发位于1176.45MHz左右的新的频率点。
Wi-Fi无线局域网和蓝牙技术所使用的频段为2.5GHz。
微波炉的频率为2450MHz，是因为这个频率点的电磁波能够产生最强的热效应。
超高频（频率为3-30GHz，波长为10-1cm）
超高频波段可以用于卫星电视、卫星广播、通信和雷达等方面。
卫星通信是当前远距离通信及国际通信中一种先进的通信手段。
国际上使用的通信卫星多数是同步卫星，也叫做静止卫星。
利用这种卫星作为中继站来转发无线电信号，可以实现地面上的远距离通信，所以通信卫星实际上就是设在太空中的无人值守的微波中继站。
它具有传输距离远、传递迅速、使用灵活、可靠性高等特点。
它的主要弱点是卫星本身和发射火箭的造价较高，电源和器件的使用寿命有限，一般只能使用7至8年，同时，卫星地面站的设备庞大，技术也复杂。
多数国家的卫星电视和卫星广播使用Ku波段，即从地面到卫星的上行频率为14GHz，而从卫星到地面的下行频率则为12GHz。
我国卫星电视主要使用的是C波段，即上行频率为6GHz，而下行频率为4GHz。
近年来我国部分卫星电视使用了Ku波段。
我国地面微波中继通信使用的是C波段。
Ku波段的数字卫星电视容量大，画面及声音质量可以达到DVD水平，美国已有60％的家庭安装了数字卫星电视，可以接收100个电台，有线电视已逐渐被淘汰。
Ku波段的数字卫星广播能够遍及全球，这是仅局限于城市范围内的FM调频广播所不能相比的。
目前Ku波段的数字卫星广播可以接收100个电台，但必须付费。
已知的ISM波段被分为三段：
902-928MHz，2.4-2.4835GHz和5.725-5.850GHz，可见ISM跨越了特高频和超高频两个波段。
极高频（频率为30-300GHz，波长为10-1mm）
该波段能够用于通信、雷达和射电天文等方面。
毫米波适用于一点到多点的宽频带通信。
毫米波雷达精度高、天线尺寸小，但目前发射功率不大，因而作用距离较短。
毫米波通信受到大气吸收的限制，必须利用损耗较小的大气窗口频率进行传播，这些频率是38，94，140和220GHz。
光波（频率为1-50THz，波长为300-0.06um）
在电磁波谱中，光波的频率比微波高几万倍，人们称它是最大和最后的电磁波资源。
光波可以利用光纤进行信号传输，用于远距离通信和宽带信息网。
光波也可穿过大气直接传播，中国古代的烽火台，
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