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电磁波与可见光

光、电、磁三者好像完全没有关系。但是近代的一些科学研究表明它们其实是一种东西 —— 电磁波。

1873 年,42 岁的麦克斯韦出版了《论电和磁》,预言了电磁波的存在,同时认为光是电磁波的一种。
PS: 1879 年,48 岁的麦克斯韦因病去世,同年,爱因斯坦诞生。

1905 年,奇迹之年,最著名的“民科” —— 26 岁的专利局职员爱因斯坦发表了一篇论文《On the Electrodynamics of Moving Bodies》,中文翻译为“论动体的电动力学”。论文中指出,电和磁是在不同参考系中观察到的同一种现象。

最后,科学家发现 光、电、磁 的本质,和微观粒子,和量子力学有很大的关系。

我敢说,对于 光、电、磁 三者本质的认知,目前,最顶尖的科学家也不敢打包票。

什么是光?

我们所说的光,又称之为可见光,与紫外线、红外线、X 光等区分开。
实质上来讲,可见光只是电磁波谱上一小段频谱,我们的肉眼对这一段比较敏感而已。
PS: 不同动物对不同频段的电磁波敏感度不同,所以其他动物(比如昆虫)看到的世界和我们很大有很大差异。

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高中物理就告诉我们:

  1. 光是一种电磁波,波长在 500nm 左右。
  2. 光是由光子组成的粒子流。
  3. 光同时具有波的特性、粒子的特性,这叫做波粒二象性。

电和磁

我们初中就开始学习电,老师教我们,电是由于电子运动产生的物理现象。通过施加电压,电子就会沿着电场运动。

磁则来自磁铁,或者电流。

电磁波

电磁波是指同相振荡且互相垂直的电场与磁场,在空间中以波的形式传递能量和动量,其传播方向垂直于电场与磁场的振荡方向。

  1. 电场和磁场相互垂直,同生同灭。
  2. 电场和磁场同相振荡。
  3. 电磁波可以传输能量和动量。

左手定律,右手定律,相信很多朋友记忆深刻。

电磁波的频率

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频率由低到高(波长由长到短):

  • 无线电波: 300GHz 1mm ~ 3KHz 100km
  • 微波: 300MHz ~ 300GHz 1m
    1. 我们的微波炉 2.45GHz。
  • 红外线 760nm ~ 1000nm (1mm)
  • 可见光 380nm ~ 780nm
  • 紫外线 10nm ~ 400nm
  • X 射线 0.01nm ~ 10nm
  • 伽马射线(γ射线): 小于 0.01nm
    1. 用于医疗:放射治疗(放疗)、伽马刀
    2. 超新星爆发

参考资料与拓展阅读

  • 维基百科, 诸多词条