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光属于电磁波,那为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?

信息来源:w-v.cn   时间: 2020-01-20  浏览次数: 48

有一位可爱的读者向我提了三个问题:

1、无线电波属于电磁波,但是频率比光波低,为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?2、无线电波是电场和磁场交替形成,是电磁场传递的效果,那么电场和磁场都可以穿透无导电性无导磁性物体,那为什么无线信号还会被水泥墙体阻拦?3、如果光和无线电波的区别只有频率不同,那么如果将电磁场频率达到光波频率会不会也可以被看到?

嗯……相信很多人都对“光是一种电磁波”这句话的本质非常疑惑吧,“电磁波”在这句话中算什么呢?是一个猪圈吗?把长着獠牙四足奔跑的动物都关进去就可以了?所以它们只是同类关系吗?同样频率的光和无线电波有什么关系呢?

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嗯嗯,不要慌,我们首先要学会,从物理的世界认识一个事物而非直接看到的,光与无线电波到底是什么关系,让我给你细细说来。

首先……我们的眼睛是怎么看见光的?

其实就是光与视觉神经细胞中的色素分子发生作用,让色素分子进入一种电活性的状态,从而释放电信号,电信号随着神经传递进大脑,我们就看见光了。

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那手机又是如何接收到无线电波的?答案是无线电波与天线发生感应作用,产生了信号电流,于是就可以通信了。

发现二者的相似性没?它们与物质的作用方式都是可以激发电流呀。所以光与无线电波其实就是一个东西,本质是完全相同的,并不是一类东西。

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那么为什么说无线电波是磁场与电场交替形成的,而光是由光子组成的呢?

其实这两句话同时可以用在它们俩身上,无线电波当然也是有光子的,而光当然也是由电场与磁场交替形成的,哈哈哈哈哈……你没想到吧!

开动你的脑筋想一下,上面我说了二者都可以激发电流,那么请问——什么会引发电子的定向移动呀?中学教材会告诉你当然是电场,所以光为什么可以让色素的电子活跃起来呢?因为其中也有电场呀!

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那问题又来了,为什么我们看得见光却看不见无线电波呢?

因为天线的大小不同呀,接收电磁波的天线需要是波长的一些固定长度倍数,如1/4,1/2,3/4,5/8等数值。光的频率非常高,对应的波长也就非常短,那大概是多短呢?390~760纳米,而一个色素分子的大小差不多是几十纳米,色素分子中的电子轨道构成了一个微型的小天线,因而可以精确地吸收并转化光中的能量。

所以我们看不见无线电波只是因为我们眼睛里的“天线”只能接受这么高频率的电磁波而已,实际上人类看不见的光多了去了,比如红外线,蛇的面窝细胞就可以感知。

光属于电磁波,那为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?

那为什么光不能穿过手机的外壳呢?

就像你已经想到的那样,并不是所有的物体光都不能穿过,有些东西不是透明的么?为什么会存在透明的东西?因为这些物质分子它们的电子轨道没有能与可见光的频率发生共振的大小结构,所以就不会吸收光。相反的来说,只要物质分子中存在着“小天线”,就会吸收光能并将其转化为热能。

这样你就可以同时理解为什么物体有颜色了,因为如果分子中的“小天线”可以吸收一些频率的电磁波而放过另一些的,就会表现出无法吸收的颜色,如果全部都可以吸收呢?就是黑色。

光属于电磁波,那为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?

这样你也就可以理解为什么无线电波可以穿过手机外壳了吧!能吸收是一种能力,不能吸收才是常态呀。

再说说为什么高频率的无线电波会被水泥阻拦吧

其实说是阻挡其实就是被反射或是吸收变成热能了而已,本质上来说并不是“电场和磁场都可以穿透无导电性无导磁性物体”,应该说并不存在绝对没有磁性的一般物质。只要是我们能认知的物质都是由原子核和电子组成的,它们都是有极微弱的磁性,而且电磁波与物质发生互动也没有一个绝对的界限,只是强弱而已,在100米以下深的海水,光也同样无法穿透。

光属于电磁波,那为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?

电磁波的频率越高,水泥中的各种分子与之发生共振的效率也就越高,吸收能力也就越强,而频率越低,就越难有除金属以外的物质能与其发生共振,穿透力也就越强。

最后就说一说电磁波可否加频率到光的程度

电磁波存在上限频率,是3THz。再往上天线就会因过高的频率产生极高的热效应,而红外线的频率是从3.8THz开始的,可见光从4.8Thz开始,所以……你不可能用天线直接发出光。

光属于电磁波,那为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?

虽然没法用天线放光,但是从光掉成电磁波的例子倒是有一个现成的,老式电视在没有信号时会出现雪花,这是因为接收到了微波信号。但是你绝对想象不到这些微波是从哪里来的,其实它们本来是宇宙大爆炸时留下的光子!因为宇宙膨胀而频率下降掉到了微波的波段,也就是宇宙背景辐射。

光属于电磁波,那为什么光无法穿透手机外壳而无线电波可以?

所以,你现在明白为什么说光是一种电磁波了吧?光、宇宙射线、X射线等等都只是在不同的频率所获得不同名字的电磁波而已

    ——本信息真实性未经中国无线电网证实,仅供您参考