下面列出了目前已知的發射電磁波的方法:
1,熱輻射。
只要溫度高於絕對零度(其實所有物體,到目前為止我們認為任何物體都不可能達到絕對零度),電磁波就會輻射。但是輻射的強度和波長分布與物體的溫度有關。比如妳在室溫下看不到鐵塊發出的電磁波,這種電磁波多為紅外線(所謂紅外測溫原理就是測量此時輻射的紅外線。),當它燃燒成紅色時,開始輻射紅光,然後加熱時變成藍色和白色,說明溫度越高,發射的主波長越短。
應用距離:白熾燈是用鎢絲加熱到壹定溫度發出光的。手電筒這種最原始的照明工具,也主要是靠這個原理。
2、電磁振蕩和天線組合
手機、電臺、衛星電視臺等利用電磁波進行通信的設備,都是依靠振蕩電路和天線的組合來發射電磁波的。只要磁場或電場振蕩,就會輻射電磁波。只是輻射的效率不同。振蕩電路是能夠產生壹定頻率的振蕩電流的電路。電流的振蕩會引起電流產生的電場或磁場的振蕩。既然電場/磁場產生了振蕩,就會發出電磁波,那為什麽還需要天線呢?這是因為天線的形狀可以提高產生電磁波的效率。
應用實例:手機、電臺、通信衛星、衛星電視臺、對講機、無繩電話及其他利用電磁波進行通信的設備。
微波爐也是通過振蕩電流來發射微波的,但這種振蕩不是發生在導線中,而是發生在真空管中。原理是壹樣的。
3.外層電子的遷移輻射。
這種電磁波的原理是原子或分子的外層電子從高能級向低能級運動時輻射出電磁波。這種輻射可以從紅外輻射到紫外輻射。為了實現這種躍遷,首先要把外層電子從低能態移動到高能態(也就是原子或分子被激發到高能態)。這裏我們分開討論。
3.1利用氣體電離使氣體分子/原子達到高能級。
在這種方法中,通常在真空玻璃容器中充入某種氣體,然後用高壓將氣體電離,使其被激發到高能級。
應用實例:高壓汞燈(用汞蒸氣發光)、氙氣燈(用氙氣發光)和探照燈中使用的早期弧光燈(用空氣發光)。
3.2直接使用電流激發到高能級
在這種方法中,電流直接通過材料,將材料激發到高能級。
應用實例:發光二極管,液晶。
3.3用其他光源將其激發到高能級。
在這種方法中,通過使用其他光源發出的高頻光將材料激發到高能級,然後它移動回到低能級以發光。
應用實例:熒光燈(內含低壓汞蒸氣,被電流電離發出紫外線)屬於3.1中介紹的原理。但是,這些紫外線照射到熒光燈表面塗覆的熒光材料上,熒光材料被激發到高能級,然後移回到低能級,發出可見光。
3.4利用化學反應釋放的能量,將材料中的分子或原子激發到高能級。
比如:螢火蟲、冷光棒(壹種彎曲後能發出冷光的照明器具)。另外,我剛才也說了,燃燒的原理主要是1,但是燃燒會有壹定的原理附加。火焰反應是通過在燃燒中將材料激發到高能級,然後移回到低能級而產生的。
3.5激光。
其實激光產生的原理是3.1-3.4,但作為特殊光源,我們單獨討論。激光的特點是,由於泵浦源激發物質(這裏泵浦源,或者說激發原理是3.1-3.4),其物質壹直停留在高能級,當它被激發時,突然跳到低能級,從而發出強有力的脈沖,在諧振腔的作用下發出高質量的光。
比如:He-Ne激光器用3.1原理,半導體激光器用3.2原理,很多固態激光器需要其他激光器泵浦3.3,有些染料激光器用3.4原理。
4.原子內層的電子被激發,移回原位發光。
這種原理發出的光叫做X射線。激發方法有很多種,常見的是用壹束電子轟擊原子。
5.當原子核被激發到高能級時,它又回到低能級。
這種原理發出的光壹般被稱為伽馬射線。原子核被激發的原因有很多,比如自然界中的核聚變、裂變、衰變等。人工用粒子轟擊原子核會引起激發,從而發出伽馬射線。
此外,這個過程還可能激發內層電子,或者間接激發外層電子,從而偶然發生原理3和原理4中描述的現象。
6.各種微觀高能粒子反應發光。
比如正負電子的湮滅,壹個粒子壽命的消失等過程,發出的電磁波。這種現象在大氣中很少見,但在物理實驗中會有。
以上是已經被大多數人發現並使用的發射電磁波的原理。