电磁波

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
  • 总结与快速区分表

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。

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核心规律总结

1. 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。
2. 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”）。
3. 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。
4. 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

总结与快速区分表

问题	电磁波	机械波	粒子辐射
本质是什么？	电磁场的振荡传播	物质本身的振动传播	有质量的实物粒子流
需要介质吗？	不需要，可在真空中传播	必须需要	不需要，真空中飞得更欢
速度如何？	真空中恒为光速	取决于介质（如声速340m/s）	可接近光速，但非恒定
典型例子	光、Wi-Fi、X光、γ射线	声音、超声波、水波、地震波	α、β射线、中子流、宇宙射线
能否被磁场偏转？	不能 (γ、X光)	不能	能 (α、β带电粒子)
与“核辐射”关系	只有γ射线属于核辐射	完全无关	α、β、中子流是核辐射主力

一句话理清核心混淆：

• 当你想到通信、影像、透视、光，那主要是电磁波的世界。
• 当你想到声音、振动、B超，那属于机械波的世界。
• 当你想到核电站、放射性、原子内部，那会涉及到粒子辐射和γ射线（电磁波）的混合体。

这张分类表几乎涵盖了日常生活中能遇到的所有“波”和“射线”，希望能帮助你建立起清晰的概念框架。