無所不在的電磁波每天一些你看不到、摸不到、甚至感覺不到的東西圍繞著你,轟炸你。無論你走到哪裡。 它無臭無味。 然而你每天每時每刻都在使用它並依賴它。 沒有它,你所知道的世界就不可能存在。 它是什麼? 電磁輻射。電磁波這些波的光譜從非常短的伽馬射線到X射線、紫外線、可見光波,甚至更長的紅外線、微波,再到可以測量到比山脈還要長的無線電波。 這個頻譜是資訊時代和現代世界的基礎。 您的收音機、遙控器、簡訊、電視、微波爐,甚至醫生的 X 光檢查,都依賴電磁波譜內的波。 電磁波(或 EM 波)與海浪相似,兩者都是能量波 - 它們傳輸能量。 電磁波是由帶電粒子振動產生的,具有電和磁特性。 但與需要水的海浪不同,電磁波以恆定的光速穿過太空真空。 電磁波像海浪一樣有波峰和波谷。 波峰之間的距離就是波長。電磁波的波長雖然有些電磁波波長非常長,以公尺為單位測量,但許多電磁波波長都很小,以十億分之一公尺(\(10^{-9}\) m)...奈米(nm, nano meter)為單位測量。 一秒鐘內通過給定點的波峰數量被描述為波的頻率。 每秒一個波或週期稱為赫茲。 長電磁波,例如無線電波,具有最低頻率並且攜帶較少能量。 增加能量會增加波的頻率並使波長更短。伽瑪射線是光譜中最短、能量最高的波。 所以,當你坐著看電視時,不僅有電視發出的可見光波射入你的眼睛,還有從附近電台發射的無線電波; 以及承載手機通話和簡訊的微波爐; 以及來自鄰居 WiFi 的電波; 以及行駛過的汽車中的 GPS 裝置。 現在有來自各個光譜的混亂波浪穿過你的房間! 這麼多的波浪圍繞著你,你怎麼可能看你的電視節目? 與將收音機調諧到特定廣播電台類似,我們的眼睛會調諧到電磁頻譜的特定區域,並且可以檢測波長為 400 至 700 奈米(光譜的可見光區域)的能量。 物體看起來有顏色是因為電磁波與其分子相互作用。 可見光譜中的某些波長被反射,其他波長被吸收。 這片葉子看起來是綠色的,因為電磁波與葉綠素分子相互作用。 長度在 492 到 577 奈米之間的波被反射,我們的眼睛將其解釋為葉子是綠色的。電磁波在天文學和氣象科學上的應用我們的眼睛看到葉子是綠色的,但無法告訴我們葉子如何反射紫外線、微波或紅外線。 為了更多地了解我們周圍的世界,科學家和工程師設計了一些方法,使我們能夠「看到」電磁光譜中稱為可見光的一小部分。 來自多個波長的數據幫助科學家研究地球上各種令人驚奇的現象,從季節變化到特定的棲息地。 我們周圍的一切都會根據其成分不同地發射、反射和吸收電磁輻射。 顯示電磁光譜某區域內這些交互作用的圖表稱為光譜特徵。 特徵模式(如光譜中的指紋)使天文學家能夠識別物體的化學成分並確定溫度和密度等物理特性。 NASA 的史匹哲太空望遠鏡觀測到 32 億光年外的星系中存在水和有機分子。 利用 SOHO 衛星以多個波長觀察太陽,科學家可以研究和了解與太陽耀斑和噴發相關的太陽黑子,這些太陽黑子對衛星、太空人和地球上的通訊有害。 透過利用電磁頻譜不同波中包含的獨特訊息,我們不斷了解更多關於我們的世界和宇宙的信息 |