九、电磁波及其传播

电磁波 在空间中传播的变化电场、磁场。平静的水面如果某处发生振动，这个振动会沿着水面传播出去形成水波。空间中某处的电场、磁场发生变化，这个变化会在空间中传播开去形成电磁波。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线等都是电磁波，只是它们的频率、波长不同，产生的方式不同。

电磁波的频率 电场、磁场每秒内重复变化的次数。电磁波在空间中传播时，空间中某处的电场、磁场随时间作周期性的变化，电磁波的频率就是说明电场、磁场变化的快慢的。频率高变化快，频率低变化慢。频率的单位是赫（Hz），符号是 f。常用的频率单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。1 千赫＝103 赫，1 兆赫＝106 赫。

无线电广播中波的频率为几百到几千千赫，短波的频率为几十兆赫，红外线的频率约 1010～1014 赫，可见光为 1014 赫，紫外线为 1014～1016 赫， X 射线为 1016～1018 赫。

电磁波的波长 电磁波前一个波峰和后一个波峰间的距离。在真空中和空气中，电磁波的波长与频率成反比，频率低的电磁波波长长，频率高的电磁波波长短。无线电广播的中波波长约几百～几千米，短波约几十米，微波约几毫米～几米，可见光为 10-6 米。

电磁波的速度 电场、磁场变化传播的速度。在真空各种频率的电磁波传播速度都是 3×108 米/秒，光速也是 3×108 米/秒，用符号 c 表示，这是我们已知的自然界最快的速度。在媒质中电磁波的速度比真空中小。电磁波的频率、波长和传播速度间的关系是：速度＝频率×波长。

无线话筒 利用无线电波把声音发射出去的器件。话筒是把声音变成相应的电信号的器件，无线话筒则是把电信号加在无线电波上发射出去，接收机接收到无线电波后取出电信号再还原为声音。无线话筒由话筒头和发射机组成。话筒头有驻极体式和电容式两种，电容式话筒头性能优越、体型小，已广泛应用。发射机话筒头传送来的电信号放大后加到高频电流上，通过天线发射的无线电波发射出去。无线话筒体积小、重量轻、使用方便，广泛用于舞台、教学、导游等场所。

无线电话 把声音信号加到无线电波上传播出去的电话。无线电话由发射机、接收机、送话器（话筒）、受话器（听筒）等组成。送话器把声音变成低频电信号，加到高频无线电波上由发射机发射出去。接收机接收到高频无线电波后取出低频电信号，经过放大后送到受话器中再还原为声音。各无线电话用户可用约定的频率通话（如对讲机），也可通过中继站、基地台转发信号，还可通过转接装置接入市话系统接通市内电话。

程控电话台 用存储在计算机内的程序来控制电话交换机的电话

台。这种电话交换机的全称是“存储程序控制自动电话交换机”。电话交

换机是把各用户电话按用户要求接通的装置，程控电话交换机是用计算机程序控制的，控制程序是我们按一定要求事先编好并储存在计算机内的。用计算机来控制交换机有音量大、音质好、接续时间快等优点，除实现了控制自动化外，还实现了维护管理自动化，对装置的故障也能自动地判断出来，又能够开发出许多种新的业务（如长途电话、综合服务等）。

BP 机 无线电寻呼机。BP 机由接收机和呼叫器等组成。接收机接收发射台发射出的无线电波，把无线电波上的信号显示出来，并且通过呼叫器发出声音，持有 BP 机的人就知道是谁在呼叫他。我们通过电话说明要呼叫的号码，电话局把这个电信号送到发射台，发射台就发射出无线电波。BP 机对需要各处活动的人说是很有效的工具。

大哥大 是无线移动电话机的俗称。无线移动电话是无线电话的一种。大哥大由无线电发射机、接收机和电话机组成。我们拿起话筒拨号和说话时，电信号通过发射机发射出无线电波，基地台收到无线电波后，经过放大等再发射出去。另一台无线电话机的接收机收到基地台发射的无线电波后，取下电信号、放大。由听筒还原为声音。无线移动电话摆脱了电话机固定在一个地方的束缚，在基地台有效控制的范围内，拿着无线移动电话机在任何地方都可通话。

无线电广播 无线电波传送的信息是语言和音乐。首先通过话筒把语言、音乐的声音变成低频电信号，再通过高频电磁波带着低频电信号发射出去，这就是无线电广播的过程。高频电磁波叫载波，低频电信号加到高频电磁波上改变了高频电磁波的振幅，这叫调幅。无线电台发射出去的电磁波是调幅无线电波。

收音机 接收无线电广播信号的电器。收音机由调谐电路、检波器、放大器、扬声器等组成。收音机的天线接收无线电广播电台发射出的无线电波，调谐电路选择出所要听的电台，检波器从高频调幅波中取出低频电信号，放大器把低频电信号放大，杨声器把放大了的电信号还原成声音。

调频广播、接收 用低频电信号改变高频无线电波的频率的广播、接收。无线电广播一般用的是调幅波，调幅波容易受到干扰。调频广播用的是调频波，调频波抗干扰性能好，音质优美，应用将越来越广。调频广播频率是 88～108 兆赫，比无线电广播的频率高得多，调频波是直线传播，传播距离不大。调频接收机构造复杂。

立体声广播、接收 人的两只耳朵能分辨从不同方向来的声音，能辨别声源的位置，这种具有空间立体感的声音称为立体声。立体声广播是用一对相同性能的话筒接收左右方向的声音，变成电信号后送到发射机中，先进行立体声编码，再通过调频立体声广播出去。立体声接收机中有一个专门的电路即立体声解码电路，把左右声道的声音分开，通过左右两路相同性能的扬声器（相隔一定距离）重放两路声音。

电视发射 电视发射的信号有声音信号（伴音信号）和图象信号。伴

音信号用调频波发射出去，图象信号用调幅波发射出去。摄像机镜头将被援物体的像成在摄像管中的屏上，电子枪发射出电子束打到屏上，对图象进行扫描，把图象各部分的明暗情况和色彩，逐点地变成相应的电流，把被摄物体反射的光变成电信号，这就是图象信号。

电视接收 先通过接收天线把伴音信号和图象信号接收下来，伴音信号由扬声器还原为声音，图象信号由显像管还原为图象。彩色显像管的彩色图象是利用三原色原理来显示的。三原色原理说明，各种颜色都可分解为红、绿、蓝三种颜色的不同组合，红、绿、蓝三种颜色的不同比例的混合可组成任何颜色。电视发射的图象信号中，有红、绿、蓝三种颜色的色度信号。彩色显像管把这三种色度信号组合成一幅彩色画面。

高清晰度电视 电视的清晰度决定于每幅画面扫描的行数，扫描行数越多画面越清晰。我国的电视制式，每帧画面扫描 625 行。电影画面相当

于电视每帧扫描 2000 行，所以电影画面比电视清晰得多。高清晰高电视

制式，把每帧画面的扫描行数增加 1 倍左右，如增加到 1125 行，这样就能提高电视的清晰度。高清晰度电视是下一代电视，现在虽已小批量生产，但成本太高，暂时无法普及。液晶电视用液晶屏显示电视图象的电视机。液晶电视机有体积小，重量轻，省电，图象质量好，白天收看效果好等特点，是很有发展前途的新型电视机。

录音机 把各种声音录到磁带上，又能把磁带上的声音信息重放出来的电器。录音机由话筒、磁带、录放磁头、抹音磁头、收录音电路、电动机和机械传动部分及扬声器等组成。录音时，声音经话筒变成电信号，放大后送到录音磁头的线圈中，使磁头产生随信号变化的磁场，磁带紧贴磁头被磁化录下了信号。放音时，磁带通过磁头在磁头线圈中产生相应的电信号，信号放大后在扬声器中发出原来的声音。

录像机 把图象、伴音信号录到磁带上，又能将磁带上的图象伴音信息取出送到电视机中显示出图象声音的电器。通常由接收系统、记录系统和重放系统构成。接收系统接收图象信号和伴音信号，进行处理、放大后送到记录系统中。记录系统对信号进行特殊的处理和放大，通过磁头记录到磁带上。重放系统作用与记录系统相反，从磁带上读出信息，经过处理后送到电视机中。

雷达利用无线电波测定物体位置的无线电设备。雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的特性制成的。雷达有一个特制的可转动的天线，天线向一定方向隔一定时间（约万分之一秒）发射一次无线电波，发射时间约百万分之一秒。无线电波遇到障碍物时反射回来被天线接收。无线电波的传播速度是 c（=3×108 米/秒），测出无线电波从发射到接收的时间

t，则障碍物与天线的距离

障碍物的位置。

s = 2 ct

。再根据无线电波的传播方向，可确定

雷达发射的无线电波是微波。利用雷达可探测飞机、舰艇、导弹等目

标，可为飞机、船只等导航。

电磁辐射与环境污染 各种用电设备工作时由于带电量、电流发生变化会向周围空间辐射电磁波。例如：家用电器的通电断电，电气设备的火花放电、弧光放电，荧光灯、电吹风中的变化电流等都要辐射电磁波。我们生存的环境中存在着不同频率、波长的电磁波，其中波长 1 毫米～1 米（频率 300 千兆赫～300 兆赫）的电磁波对人体健康影响很大，造成对环境的电磁污染。

1 毫米～1 米波长的电磁波是微波，微波对人体危害大，能引起失眠、健忘、易怒、心律减慢、影响遗传等疾病。微波炉的微波泄漏、无线电发射机、雷达等是造成微波污染的重要来源，我们应注意防护。