电磁波或电磁波是由于电场和磁场之间的振动而产生的波。电磁波在真空中以3.00×10^8ms-1的恒定速度移动,换句话电磁波由振荡的磁场和电场组成,电磁波的量子称为光子,其静止质量为零,电磁波可以通过任何东西-无论是空气,固体材料还是真空。
1、电磁波是什么?
电磁波或电磁波是由于电场和磁场之间的振动而产生的波。换句话说,电磁波由振荡的磁场和电场组成,当电场与磁场接触时形成电磁波。因此被称为“电磁”波,电磁波的电场和磁场相互垂直。它们也垂直于电磁波的方向,每当带电粒子被加速时都会产生电磁波,这些波可以随后与其他带电粒子相互作用。电磁波将能量,动量和角动量从其源粒子中分离出来,并将这些量传递给它们相互作用的物质,
电磁波的量子称为光子,其静止质量为零。电磁波在真空中以3.00×10^8ms-1的恒定速度移动,它们能够显示干涉或衍射。电磁波可以通过任何东西-无论是空气,固体材料还是真空,它不需要一种媒介来传播或从一个地方传播到另一个地方。与之相对的,机械波(如声波或水波)需要一个媒介才能行进,电磁波是“横向”波。
这意味着它们是通过它们的幅度(高度)和波长(两个连续波的最高/最低点之间的距离)来测量的,波的最高点被称为“波峰”,而最低点被称为“波谷”。电磁波可以分成一系列的频率,这就是所谓的电磁频谱。EM波的例子是无线电波,微波,红外线,X射线,γ射线等詹姆斯·克莱克麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)在1862到1864年写出了电磁场方程式,表明电磁波的传播速度与已知的光速非常接近,
因此,麦克斯韦(Maxwell)提出,可见光(以及不可见的红外和紫外线)都是由电磁场组成的。无线电磁波首先由海因里希·赫兹(HeinrichHertz)于1887年制造出来,他利用电子电路以比可见光低得多的频率产生振荡,遵循由麦克斯韦方程式提出的振荡电荷和电流的方程,赫兹还发明了探测这些电磁波的方法,并产生和表征了后来被称为无线电波和微波的特征。
2、电磁波的本质是什么?
虽然,在通常的情况下,我们感觉不到空气的存在,然而,当烈日炎炎的夏天,我们扇动扇子时,就会感到一股清风扑面而来。此外,当军队发起进攻时,司号员会吹响冲锋的号角,其声音也会响彻云霄,上述两个例子,都是因为对空气中气体分子的震动,使气体分子获得了能量。我们感受到的风和听到的声音,都是气体分子能量传播的结果,
其本质,是气体分子的动能。同样的,在我们的宇宙中,也存在着类似空气的物理背景,即所谓真空不空,因为,所有的微观粒子都具有波动性。而且,物体的运动也会受到外部环境的限制,其速度不能超过光速,此外,两物体之间的远程力即引力和电力,也意味着物理背景的存在。此外,由于普朗克常数h的普遍存在,说明宇宙中的物理背景——物理空间,与空气一样,也是由离散的量子构成的,
所谓量子,就是不可再分性的粒子,是宇宙中最为基本且最小的粒子,是搭建我们宇宙的基石。又由于引力波和电磁波的速度等于光速,说明上述三种波的本质是相同的,类似声速,都是空间量子能量的传播,当然,对于空间量子的震动,靠扇扇子和声带的震动是无法做到的。因为量子太过细小且频率很高,只能由基本粒子的震荡来予以实现,
最为常见的,就是光电效应。通过电流,使电子获得能量,使电子的状态由基态上升到激发态,由于激发态是不稳定的,处于激发态的电子又会通过激发空间量子,将其获得的电能传递给量子空间,其自身又重新跃迁回基态。于是,受到激发的量子,因获得能量,由原来无规运动的基态量子成为有向运动的激发量子,这就是我们熟知的光子,
当然,光子是非常细小的,单个光子我们是感应不到的。实际上,我们感受到的光是光子的群体——光束,类比水的波动,光束又被形象地称之为光波,根据经典电磁学中的麦克斯韦尔方程,电磁波的速度就是光速,说明光波与电磁波,在本质上是相同的,它们都是空间量子的震动所形成的能量传播。两者的区别在于,使空间量子产生震动的原因不同,因而它们获得的震动能量不同,它们所具有的频率是不一样的。