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1、電磁波及其應(yīng)用 隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)電磁波的認(rèn)識(shí)越來越深刻，對(duì)電磁波的應(yīng)用也越來越頻繁，而電磁波對(duì)我們生活的影響也越來越廣泛。那么什么是電磁波呢？電磁波是以波動(dòng)方式在空間傳播的交變電滋場(chǎng)。電磁波的頻譜范圍包括無線電波、紅外線波和光波。無線電波的應(yīng)用還有雷達(dá)，廣播電臺(tái)、電視發(fā)射，移動(dòng)通信，電報(bào)等。微波還有微波通信、微波爐等。紅外線還有熱成像儀，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，火的溫暖（熱輻射），電視機(jī)遙控器等，熱效應(yīng)有關(guān)的都是。紫外線有紫外線殺菌、熒光燈、驗(yàn)鈔機(jī)等。X射線有醫(yī)療設(shè)備（透視、拍片）、金屬探傷、安檢設(shè)備等醫(yī)學(xué)上人體透視，工程上的探傷，物理學(xué)的測(cè)量晶體結(jié)構(gòu)等。電磁波的傳播速度，在真空中為3x 10（8

2、次方）米秒。電磁波在生活方面的應(yīng)用無線電廣播與電視都是利用電磁波來進(jìn)行的。在無線電廣播中，人們先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將這些信號(hào)由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點(diǎn)，人們利用接收機(jī)接收到這些電磁波后，又將其中的電信號(hào)還原成聲音信號(hào)，這就是無線廣播的大致過程。而在電視中，除了要象無線廣播中那樣處理聲音信號(hào)外，還要將圖象的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后也將這兩種信號(hào)一起由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播，而電視接收機(jī)接收到這些電磁波后又將其中的電信號(hào)還原成聲音信號(hào)和光信號(hào)，從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。無線電廣播利用的電磁波的頻率很高，范圍也非常大，而電視所利用的電磁波的頻率

3、則更高，范圍也更大。電磁波在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用（1）激光育種激光育種是突變育種的一種，選用適當(dāng)波段劑量的激光照射植物種子和其它器官，以誘發(fā)突變，進(jìn)而在其后代中，選擇優(yōu)良變異個(gè)體，有可能培育成新品種。目前已在果樹等植物育種上應(yīng)用獲得初步成功。也可照射卵、蛹，用于家蠶育種上。（2）近紅外光譜近紅外光譜（Near Infrared Spectroscopy，簡(jiǎn)稱NIRS）已成為谷物品質(zhì)分析的重要手段。由于可以非破壞性的分析樣品中的化學(xué)成分，為當(dāng)前作物育種研究領(lǐng)域的品質(zhì)育種提供了一個(gè)新的技術(shù)手段。近紅外分析技術(shù)遇有快速，高效，低成本，無損，無污染等許多優(yōu)點(diǎn)，適合于農(nóng)業(yè)樣品分析，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)分析和在線分析

4、。（3）紫外和可見光光譜利用紫外和可見光光譜可以有效地檢測(cè)蔬菜和水果中的殘留農(nóng)藥、藥品和毒品，進(jìn)行迅速、精確的檢測(cè)，而且對(duì)動(dòng)物、植物的農(nóng)藥殘留和激素等有明顯的輔助檢測(cè)功效。（4）精確農(nóng)業(yè)精確農(nóng)業(yè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。比如，根據(jù)土壤的需要使肥力的狀況得到改善，根據(jù)病蟲害的情況來調(diào)節(jié)農(nóng)藥噴灑量，不再耕種那些已經(jīng)板結(jié)的土地，自動(dòng)調(diào)節(jié)拖拉機(jī)的耕種深度等。在產(chǎn)量預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)方面，精確農(nóng)業(yè)對(duì)投入和產(chǎn)出能按不同地塊、不同時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)記錄，對(duì)預(yù)測(cè)產(chǎn)量和耕作決策者有著極其重要的意義。在提高水資源利用率方面，精確農(nóng)業(yè)技術(shù)也具有極大的作用。電磁波在工業(yè)方面的應(yīng)用（1） 電磁波應(yīng)用之測(cè)速儀-激光測(cè)速儀。激

5、光測(cè)速儀是采用激光測(cè)距的原理。激光測(cè)距（即電磁波）是通過對(duì)被測(cè)物體發(fā)射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時(shí)間差，來確定被測(cè)物體與測(cè)試點(diǎn)的距離。激光測(cè)速是對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測(cè)距，取得在該一時(shí)段內(nèi)被測(cè)物體的移動(dòng)距離，從而得到該被測(cè)物體的移動(dòng)速度。（2） 電磁波加工在食品工業(yè)中的應(yīng)用。構(gòu)成食品材料的離子大都帶有某種電荷，可以形成電勢(shì)差或電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)食品材料在受到外界刺激時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生抵抗，通常表現(xiàn)為食品材料的電導(dǎo)率、電容率、擊穿電位、刺激電位等電學(xué)特性。因此，可以利用電磁場(chǎng)對(duì)食品進(jìn)行有效地加工處理。1 微波在食品加工中的應(yīng)用。根據(jù)用途，微波被分為兩大類：一是在食品加工中作為一

6、種加熱手段，進(jìn)行微波干燥、膨化、消毒、滅菌和熱燙等；二是以各種形式的微波爐出現(xiàn)，作為輔助加熱工具，進(jìn)行肉的解凍、融化等，或者直接用于食品的加熱烹調(diào)。2 紅外線在食品加工中的應(yīng)用。根據(jù)波長又把它分為近紅外線(0.78-1.4um)、中間紅外線(1.4-3um)和遠(yuǎn)紅外線(9um-1mm)。實(shí)際應(yīng)用中，使用的波長范圍為2-25um。遠(yuǎn)紅外線近年來在食品加工中應(yīng)用地十分廣泛，主要是因?yàn)榕c熱風(fēng)加熱或熱風(fēng)干燥相比，遠(yuǎn)紅外的能量可以直接被食品物料吸收，減少能量的損失。遠(yuǎn)紅外線波長較長，對(duì)物料的穿透性強(qiáng)，其光子能量級(jí)小，一般只產(chǎn)生熱效應(yīng)，不會(huì)引起物質(zhì)的化學(xué)變化，對(duì)食品營養(yǎng)成分和色澤不會(huì)造成影響，遠(yuǎn)紅外線被物

7、料吸收的程度也不受物料色澤影響，所以使用遠(yuǎn)紅外熱加工，物料受熱均勻，加工品質(zhì)優(yōu)良。遠(yuǎn)紅外線在食品加工中可用于點(diǎn)心、肉制品等的烘烤，烹調(diào)食品的保溫、冷藏食品的快速加熱，谷物、大豆、咖啡、茶葉等的干燥，油炸食品如炸魚、炸蝦、炸土豆片等的炸制，無水煮食品的加工，酒類、調(diào)味品、水果的催熟，肉類制品、谷物、面粉的殺菌等。3 紫外線在食品加工中的應(yīng)用。食品工業(yè)中，紫外線多應(yīng)用在殺菌上，也可應(yīng)用于果蔬保鮮及對(duì)加工食品性能的改善上。電磁波在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用X射線。自1895年被發(fā)現(xiàn)后1年內(nèi),就被迅速用于醫(yī)學(xué)診斷和治療。半個(gè)世紀(jì)多以來 射線醫(yī)用成像儀器, 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在不斷發(fā)展, 經(jīng)歷了普通X射線成像儀、

8、數(shù)字化X射線診斷儀和X射線CT三個(gè)發(fā)展階段。其中每一個(gè)階段都代表著當(dāng)時(shí)頂尖的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備, 為廣大患者病情的診斷起到了舉世公認(rèn)的重要作用。紅外診斷技術(shù)。紅外熱成像儀可對(duì)人體各部位多種疾病,如中樞性、周圍性血管病變；各臟器的腫瘤、炎癥；脊柱病變等作出熱像圖診斷，無創(chuàng)傷性,重復(fù)性強(qiáng)。紅外光譜組織血氧檢測(cè)儀靈敏度高,無需動(dòng)脈搏動(dòng),不受藥物影響,無創(chuàng)傷，簡(jiǎn)便地用于病人床旁持續(xù)監(jiān)測(cè)。在手術(shù)室、恢復(fù)室和急診室快速診斷腦缺氧和腦缺血,在圍手術(shù)期監(jiān)測(cè)中發(fā)揮越來越大的作用。近紅外漫射光密度波應(yīng)用于層狀組織的結(jié)構(gòu)分析、深度燒傷的壞死深度和血容量的估計(jì)。近紅外時(shí)間分辨光譜學(xué)成功定量測(cè)定乳腺、腦、肝和其他軟組織中

9、血紅蛋白的氧飽和度, 用于移植肝氧合狀態(tài)的檢測(cè)。微波熱療儀。微波熱療一種常用的熱療方式。微波頻率范圍遠(yuǎn)大于生物組織的特征頻率, 其加熱機(jī)制屬于波動(dòng)能量為主的加熱效應(yīng)。微波治療通過微波輻射器形成定向能量, 對(duì)病灶進(jìn)行輻射加熱治療。伽瑪射線手術(shù)刀。伽瑪射線在各波段的電磁波中具有最高的能量, 伽瑪射線手術(shù)刀就是這一特點(diǎn)的具體應(yīng)用。它將許多束很細(xì)的伽瑪射線從不同的角度和方向照射進(jìn)人體, 并使它們都在一點(diǎn)上匯聚起來形成焦點(diǎn)。由于一束射線的劑量都很小, 不會(huì)對(duì)它穿越的人體組織造成損害, 而許多束射線匯聚的焦點(diǎn)處則形成很高的劑量, 只要將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)病變部位, 就可以像手術(shù)刀一樣準(zhǔn)確地一次性摧毀病灶, 達(dá)到無創(chuàng)

10、傷、無出血、無感染、無痛苦、迅速、安全、可靠的神奇療效。電磁波在軍事方面的運(yùn)用（1） 電磁波武器。電磁武器同常規(guī)武器相比有三大不同。傳統(tǒng)的武器是借助火藥和燃燒所產(chǎn)生的化學(xué)瓜，而得到發(fā)射物所需要的推動(dòng)力。而電磁武器的推動(dòng)力，則來處三種發(fā)生器（化學(xué)的、電磁的、熱力的、光電池的、甚至熱核的發(fā)生器）。在新的武器呂，發(fā)射手是“非物質(zhì)的”和自動(dòng)推進(jìn)的，子彈和炮彈將退出歷史舞臺(tái)。今后，威脅將來自電磁波或粒子束，“大炮”將會(huì)像一根天線。在電磁波武器中，發(fā)射物飛行的速度就是電磁波的運(yùn)行速度，即光速（約每秒30萬公里），這是最快的導(dǎo)彈也無法比擬的。傳統(tǒng)的武器是按口徑登記分類的，電磁武器則可以按所發(fā)射電磁波的波長或

11、頻率來分類。在20世紀(jì)70年代，美國對(duì)低頻非離子輻射的影響進(jìn)行了研究。研究人員發(fā)現(xiàn)，電磁武器的磁場(chǎng)能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響（特別是對(duì)人的心臟能產(chǎn)生嚴(yán)重影響）（2） 雷達(dá)。其實(shí)電磁波在軍事上最重要的運(yùn)用是雷達(dá)雷達(dá)是利用無線電波測(cè)定物體位置的無線電設(shè)備。電磁波如果遇到尺寸明顯大于波長的障礙物就要發(fā)生反射，雷達(dá)就是利用電磁波的這個(gè)特性工作的波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強(qiáng)，因此雷達(dá)用的是微波。雷達(dá)的天線可以轉(zhuǎn)動(dòng)。它向一定的方向發(fā)射不連續(xù)的無線電波（叫做脈沖）。每次發(fā)射的時(shí)間不超過1ms，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔約為這個(gè)時(shí)間的100倍。這樣，發(fā)射出去的無線電波遇到障礙物后返回時(shí)，可以在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)被天線接收。測(cè)出從發(fā)射無線電波到收到反射波的時(shí)間，就可以求得障礙物的距離，再根據(jù)發(fā)射電波的方向和仰角，便能確定障礙物的位置了。實(shí)際上，障礙物的距離等情況是由雷達(dá)的指示器直接顯示出來的。當(dāng)雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無線電波時(shí)，在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)一個(gè)尖形脈沖；在收到反射回來的無線電波時(shí)，在熒光屏上呈現(xiàn)第二個(gè)尖形脈沖，如圖所示。根據(jù)兩個(gè)脈沖的間隔可以直接從熒光屏上的刻度讀出障礙物的距離現(xiàn)代雷達(dá)往往和計(jì)算機(jī)相連，直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。利用雷達(dá)可以探測(cè)飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)，還可以用來為飛機(jī)、船只導(dǎo)航。在天文學(xué)上可以用雷達(dá)研究飛近地球的小行星、慧星等天體，氣象臺(tái)則用雷達(dá)探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨云。