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電磁波產生的原理是變化的電場會產生磁場(即電流會產生磁場),變化的磁場則會產生電場。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場,這就是電磁場,而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波。
電磁波頻率低時,主要藉由有形的導電體才能傳遞。原因是在低頻的電振盪中,磁電之間的相互變化比較緩慢,其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去;電磁波頻率高時即可以在自由空間內傳遞,也可以束縛在有形的導電體內傳遞。
在自由空間內傳遞的原因是在高頻率的電振盪中,磁電互變甚快,能量不可能全部返回原振盪電路,於是電能、磁能隨著電場與磁場的週期變化以電磁波的形式向空間傳播出去,不需要介質也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。
舉例來說,太陽與地球之間的距離非常遙遠,但在戶外時,仍然能感受到和煦Sunny的光與熱,這就好比是“電磁輻射藉由輻射現象傳遞能量”的原理一樣。
擴充套件資料
電磁波頻譜的範圍極其寬廣,是一種巨大的資源和電波傳播的研究物件。主要研究幾赫(有時遠小於1赫)到 3000GHz的無線電波(極長波到毫米波),同時也研究3000GHz到384THz的紅外線、384THz到770THz的光波的傳播問題。
電波傳播所涉及的媒質有地球(地下、水下和地球表面等)、地球大氣(對流層、電離層和磁層等)、日地空間以及星際空間等。這些媒質多數是自然界存在的,但也有人工產生的媒質,如火箭噴焰等離子體和飛行器再入大氣層時產生的等離子體等。
它們也是電波傳播的研究物件。主要研究地下電波傳播、地波傳播、對流層電波傳播、電離層電波傳播和磁層電磁波等。這些媒質的結構千差萬別,電氣特性各異。但就其在傳播過程中的作用可以分為3種類型:
①連續的(均勻的或不均勻的)傳播媒質。如對流層和電離層等。
②媒質間的交介面(粗糙的或光滑的)。如海面和地面等。
③離散的散射體。如雨滴、雪、飛機、導彈等,它可以是單個的,也可以是成群的。
由於這些媒質的特性多數隨時間和空間而隨機地變化,所以與它相互作用的波的幅度和相位也隨時間和空間而隨機變化。因此,媒質和傳播波的特性需要用統計方法來描述。
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(一)電磁波傳遞聲音和影象訊號的原理
先將訊號載在電磁波上,再把載有訊號的電磁波發射出去,到達接收處設法從電磁波上把訊號檢出來. 無線電廣播和電視是利用電磁波來傳遞聲音和影象訊號的,均存在電磁波的發射和接收兩個過程。
(二)電磁波的發射與接收過程
1、電磁波的發射過程
(1)由高頻振盪器產生高頻振盪電流
(2)把要傳遞的聲音和影象訊號變成電流訊號(電訊號)
(3)將振盪器產生的高頻振盪電流和聲音、影象的訊號電流一同輸入到調製器中,使高頻振盪電流隨著傳遞的聲音影象訊號發生相應的變化,再把這樣的高頻振盪電流送到發射天線,發射的電磁波就帶有要傳遞的聲音影象訊號了。即所謂的將要傳遞的訊號“加”到電磁波上.把帶有訊號的電磁波發射出去。
①原理:利用電磁波傳送聲音和影象訊號的工作是由廣播電臺和電視臺來承擔的,電臺中的振盪器先產生高頻振盪電流,同時將聲音訊號變為電訊號,由調製器將這個訊號載入到無線電波上,透過發射機的天線將無線電波發射到空中。
②振盪器:產生高頻振盪電流的裝置。
③調製器:把高頻振盪電流變為帶有訊號的高頻振盪電流的裝置。
2、電磁波的接收和檢波
(1)用天線接收電磁波.
(2)用調諧器即收音機或電視機中選臺的電路選出所需要的電訊號.
(3)讓高頻振盪電流經過檢波器,就能將要傳遞的聲音訊號和影象訊號從高頻振盪電流中“檢”出.把聲音訊號和圖象訊號分別送到揚聲器和電視機,就能聽到聲音和看到影象.
接收過程
①原理:聲音的接收工作是由收音機來完成的,收音機的接收天線將空中載有訊號的電磁波接收下來,經過調諧器的處理後,再經過檢波器將聲音的電訊號取出來,由喇叭將電訊號還原成聲音。
②調諧器:是從眾多頻率的電磁波中選出我們需要的某一頻率的電磁波,並把它變成電流的裝置。
③檢波器:將聲音訊號從高頻振盪電流中取出來的裝置。
(三)無線電的應用
1、無線電通訊的優越性
若讓聲音在空氣中直接傳播,傳播的距離非常小且無法隔離.而無線電通訊將要傳遞的訊號“加”到電磁波上,透過電磁波傳到遠方,收到電磁波的一方將“加”在電磁波上的訊號“檢”出來,解決了這兩個難題.
2、傳真、電視對無線電通訊的利用
傳真、電視的基本思想是把一幅影象分解為許多點(畫素),把每個點的亮暗、顏色變成一個電訊號傳送出去;接收機再把訊號還原成一定暗亮、顏色的點,重新組成一幅影象.