目录
- 电磁波
- 电磁波谱全图（低频 → 高频）
- 核心规律总结
- 一张著名的示意图
电磁波
电磁波谱全图（低频 → 高频）
| 波段名称 | 频率范围 | 波长范围 | 光子能量 | 主要产生方式 | 主要特性与典型用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 无线电波 | < 3 GHz | > 10 cm | 极低 (µeV 量级) | 电子电路振荡，天线辐射 | 通信与广播： • 长波/中波：调幅(AM)广播，远距离传播。 • 短波：国际广播，业余无线电。 • 超短波(VHF/UHF)：调频(FM)广播、电视、对讲机。 • 微波：手机(4G/5G)、Wi-Fi、蓝牙、卫星通信、雷达。 |
| 微波 | 3 GHz - 300 GHz | 10 cm - 1 mm | 很低 (meV 量级) | 同上（属于无线电波的高频部分） | 通信、雷达、加热： • 通信：高频段5G、卫星下行。 • 雷达：探测、测速、成像。 • 微波炉：使水分子共振加热。 |
| 红外线 | 300 GHz - 430 THz | 1 mm - 700 nm | 低 (0.001 - 1.7 eV) | 物体热辐射，分子振动 | 热感应与遥控： • 热成像仪：夜视、测温。 • 遥控器：发射红外信号。 • 加热、红外光谱分析。 |
| 可见光 | 430 - 770 THz | 700 nm - 400 nm | 中 (1.7 - 3.3 eV) | 原子外层电子跃迁，热辐射（如太阳） | 人眼视觉，照明： • 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。 • 照明、显示、摄影、光合作用。 |
| 紫外线 | 770 THz - 30 PHz | 400 nm - 10 nm | 较高 (3.3 - 124 eV) | 原子外层电子跃迁，高温物体 | 生化效应： • UV-A：日光浴、验钞。 • UV-B：促进维生素D合成，但会晒伤皮肤。 • UV-C：杀菌消毒。 • 过量照射损伤DNA，导致皮肤癌。 |
| X射线 | 30 PHz - 30 EHz | 10 nm - 10 pm | 高 (124 eV - 1 MeV) | 高能电子减速（轫致辐射），原子内层电子跃迁 | 透视成像与治疗： • 医学诊断：X光片、CT扫描。 • 安检：行李检查。 • 工业探伤：检测材料内部缺陷。 • 电离辐射，有致癌风险，需防护。 |
| 伽马射线 | > 30 EHz | < 10 pm | 极高 (> 1 MeV) | 原子核衰变、核反应、高能天体过程 | 核医学与天文： • 癌症放疗：杀死癌细胞。 • PET-CT成像：示踪剂发射γ射线。 • 天文观测：探测黑洞、超新星等。 • 极强的电离辐射，极度危险。 |
核心规律总结
- 频率与能量：频率越高，单个光子的能量越高（公式：
E = hf）。这是所有区别的根源。 - 波长与行为：波长越长，波动性越强（易绕射）；波长越短，粒子性越强（易直线传播，与物质发生“碰撞”）。
- 与物质相互作用：
- 低频端（无线电波-红外）：主要引起分子/原子的整体振动或旋转，宏观表现为热效应。属于非电离辐射。
- 高频端（紫外线及以上）：能量足以将原子或分子的电子打飞，破坏分子化学键。属于电离辐射，对生物组织有潜在危害。
- 穿透能力：
- 并非能量越高穿透越弱，而是存在一个复杂的关系。
- 无线电波易被导体屏蔽，被水吸收。
- 可见光几乎无法穿透任何不透明物体。
- X射线、γ射线因其极高的能量，有很大概率不与物质作用而直接穿过（穿透力强），但一旦发生作用就是破坏性的电离。
一张著名的示意图
