* 电磁波在现代通信、科学技术等方面的应用

从电磁波的发现至今虽然只有 100 多年，而电磁波在现代通信、科学技术等方面的应用已十分广泛。在上一节里，通过电磁波的发射和接收已经简单介绍了无线电广播的基本原理。在无线电技术中应用的电磁波叫做无线电波，它的波长范围是从 1mm 到 3000m 以上，可以划分为几个波段。无线电波的各个波段的性质不同，因而用途也不同。波长在 3000m 以上的无线电波称为长波，主要用于电报通信和传真方面：无线电广播一般只使用中波（波长范围为 200～3000m）、中短波（波长范围为 50～200m）和短波（波长范围为 10～50m）；电视广播使用超短波（波长范围为 1～10m）； 雷达、导航则使用微波（波长范围为 0．001～1m）。

无线电传真是利用电磁波把图表、文件、照片等图象信号向远方传递的一种技术。图 17-8 就是滚筒式光电扫描传真机的示意图。图 17-8(a)是传真机的发射部分。把要传递的图象贴在滚筒上，滚筒迅速转动，同时装有光电管、光源和光学系统的拖板沿着滚筒的轴缓慢移动。当光源发出的光束照射在滚筒的图象上，从图象上反射出来的光线经过光学系统射入光电管。滚筒每转动一周，光束就在图象上扫描一行，图象上反射出的光就一行行依次射入光电管。光电管根据接收到的反射光的明暗程度，把光信号转换成电信号，用这个电信号去调制发射机里的高频等幅振荡电流后， 即可用无线电波发射出去。图 17-8(b)是传真机的接收部分。在接收机里把接收到的载有传真信号的电磁波进行放大、检波，取出传真信号送入辉光管。辉光管的作用与光电管相反，可以根据收到的电流的强弱程度，把电信号转换成光信号，让辉光管发出的光会聚在滚筒上的感光纸上。由于两边的滚筒转速相同，拖板的移动速度也相同，于是感光纸上就按照发射端的扫描情况一行行依次逐点曝光，再经过显影、定影，即可得到与发射端一样的传真图象。

图 17-8

无线电传真所传递的是不动的图片，而电视广播所传递的则是活动的景象。实际上电视所传递的是一幅幅更换得很快的带连续性的照片，更换速度是每秒 24 幅。由于人眼的视觉暂留效应，使人们对这些连续的照片产生了连续活动的景象。

在电视的发射端有一个特制的摄象管，它的作用与光电管一样，能把从实物上反射出来的光信号转换成电信号，而这种转换是用电子枪发出的电子射线以扫描的方式进行的。图 17-9 画出了电子扫描的路线。按照我国的电视广播规定，每幅图象要扫 625 行，并在 1／25s 内扫完一幅。由扫描

得到的光信号经转换成电信号，与相应的伴音信号，分别经过放大、调制后，利用同一天线发射出去。

图 17-9

在电视接收机里，通过天线接收到载有电视信号的电磁波后，经过调谐、放大、检波，分别取出图象信号和伴音信号。伴音信号可以通过扬声器发声，而图象信号通过显象管转换成活动的景象。

电视技术除了作为电视广播外，在工业上还可用来监视自动生产线的工作情况。交通、公安部门可以利用电视技术对各交通要道的交通治安情况进行监视，以便了解交通全貌。

雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的特性来测定物体位置的装置。雷达利用的是波长只有 1m 的微波，这种微波具有反射性能强和直线传播的优点。

雷达有一个可以转动的天线（图 17-10），并能向一定的方向发射不连续的微波脉冲，每次发射的时间只有 1μs，两次发射的时间间隔约为发射时间的 100 倍。这样，发射出去的微波脉冲，遇到障碍物就能及时反射回来，被天线所吸收。根据雷达荧光屏上显示的反射脉冲与发射脉冲间的时间间隔，可以直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离。

图 17-10

利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标，在交通运输上可以用来为飞机、轮船导航。

此外，波长只有几个分米的电磁波（微波）还能用来加热和消毒物体。人们利用电磁波的这一特性制成微波炉用来加工食品和对食品消毒。

然而电磁波也有其危害的一面，例如电磁波会影响电子设备正常工 作，使之信号失误、控制失灵。某医院附近有一工厂使用高频感应炉，其发射的电磁波的干扰使该医院的脑电图、心电图设备无法正常工作。某塑料厂的热压机工作时，附近居民就无法收看电视。电磁波干扰信号还会使铁路、飞机的指示信号失误，使通信联络失误；强烈的电磁场甚至会使导弹的制导系统失灵，或自动引爆造成恶性事故。此外，高强度的电磁波会对人体发生危害，引起神经衰弱和植物神经功能紊乱，更严重的会使人的眼球晶体混浊而产生白内障，还会使癌症发病率增高。

我国规定电磁波的安全阈值为小于 5mW／cm2，否则不允许继续工作， 除非采取适当的防护措施。实践表明，树木和绿化环境对电磁波有较强的吸收作用，绿化环境能达到减弱电磁波的强度，保护人们身体健康的目的。

解放以前我国电磁波应用技术相当落后，解放以后有了很大的进展，

特别是十一届三中全会以来，更是突飞猛进。

解放初期，全国只有广播电台 35 座，至 1990 年发展为 555 座。

我国从 1958 年实验电视广播，1973 年北京、上海、天津等大城市成功播出彩色电视。至 1990 年全国已有电视台 489 座，每 100 户城镇居民已

拥有彩色电视机 51.47 台，1988 年年生产电视机 1037.66 万台。

我国于 1984 年 4 月 8 日成功发射了一颗试验通信卫星（图 17-11），

1995 年 11 月 28 日，我国采用自行研制生产的大推力“长征二号”捆绑式运载火箭成功地将“亚洲二号”地球同步轨道通信卫星送入太空，并顺利进入预定转移轨道。这是长征系列运载火箭的第 38 次发射，标志着我国卫星通信技术进入了世界先进行列。

图 17-11