《电磁波的应用》ppt课件

电 磁 波 的 应 用 无 线 电 波 用 于 通 信 等微 波 用 于 微 波 炉红 外 线 用 于 遥 控 、 热 成 像 仪 等紫 外 线 用 于 医 用 消 毒 ,验 证 假 钞 等X射 线 用 于 CT照 相伽 玛 射 线 用 于 治 疗 一 、 无 线 通 信 无 线 电 技 术 的 原 理 在 于 ， 导 体 中 电 流 强弱 的 改 变 会 产 生 无 线 电 波 。 利 用 这 一 现 象 ，通 过 调 制 可 将 信 息 加 载 于 无 线 电 波 之 上 。 当电 波 通 过 空 间 传 播 到 达 收 信 端 ， 电 波 引 起 的电 磁 场 变 化 又 会 在 导 体 中 产 生 电 流 。 通 过 解调 将 信 息 从 电 流 变 化 中 提 取 出 来 ， 就 达 到 了信 息 传 递 的 目 的 。 音 乐 和 声 音 传 播 调 幅 广 播 可 以 传 播 音 乐 和 声 音 。 调 幅 广 播 采 用 幅 度 调 制 技 术 ， 即 话筒 处 接 受 的 音 量 越 大 则 电 台 发 射 的 能 量 也 越 大 。 这 样 的 信 号 容 易 受到 诸 如 闪 电 或 其 他 干 扰 源 的 干 扰 。电 话 蜂 窝 电 话 或 移 动 电 话 是 当 前 最 普 遍 应 用 的 无 线 通 信 方 式 。 蜂 窝 电 话覆 盖 区 通 常 分 为 多 个 小 区 。 每 个 小 区 由 一 个 基 站 发 射 机 覆 盖 。 理 论上 ， 小 区 的 形 状 为 蜂 窝 状 六 边 形 ， 这 也 是 蜂 窝 电 话 名 称 的 来 源 。电 视 通 常 的 模 拟 电 视 信 号 采 用 将 图 像 调 幅 ， 伴 音 调 频 并 合 成 在 同 一 信 号中 传 播 。 数 字 电 视 采 用 MPEG-2 图 像 压 缩 技 术 ， 由 此 大 约 仅 需 模 拟电 视 信 号 一 半 的 带 宽 。 二 、 微 波 炉 微 波 炉 的 工 作 原 理 就 是 在 微 波 炉 里 面 安装 有 一 个 微 波 发 生 器 ， 该 器 件 能 产 生 频 率 非常 高 的 电 磁 波 ， 而 电 磁 波 是 变 化 的 磁 场 和 变化 的 电 场 交 替 变 换 产 生 的 ， 在 高 频 率 交 替 变化 的 电 磁 场 作 用 下 ， 食 物 分 子 中 的 正 负 带 电微 细 粒 子 也 随 电 磁 场 的 变 化 而 不 断 来 回 运 动 ，称 作 极 化 ， 在 反 复 极 化 的 作 用 下 ， 食 物 内 释放 大 量 的 热 能 ， 故 在 微 波 炉 内 ， 食 物 都 是 从内 部 开 始 热 开 来 的 ， 而 金 属 外 壳 能 有 效 屏 蔽电 磁 波 。 微 波 炉 的 频 率 是 2 4 5 0 MHz ， 电 场 方 向 每 秒 钟 变 化 2 4 .5 亿 次 ， 其生 成 的 热 量 是 非 常 大 的 。 微 波 炉 原 理 是 由 一 种 电 子 真 空 管 磁 控管 ， 产 生 2 4 5 0 MHz 的 超 短 波 电 磁 波 ， 通 过 微 波 传 导 元 件 波 导 管 ，发 射 到 炉 内 各 处 ， 通 过 发 射 、 传 导 、 被 食 物 吸 收 ， 引 起 食 物 内 的 极性 分 子 （ 如 水 、 脂 肪 、 蛋 白 质 、 糖 等 ） 以 每 秒 2 4 .5 亿 次 的 高 速 振 动 ，并 由 振 动 所 引 起 的 摩 擦 使 食 物 内 部 产 生 高 热 将 食 物 烹 熟 。 微 波 炉 的 磁 控 管 将 电 能 转 化 为 微 波 能 ， 当 磁 控 管 以 2 4 5 0 MHZ 的频 率 发 射 出 微 波 能 时 ， 置 于 微 波 炉 炉 腔 内 的 水 分 子 以 每 秒 钟 2 4 .5 亿千 次 的 变 化 频 率 进 行 振 荡 运 行 ， 产 生 高 频 电 磁 场 的 核 心 元 件 是 磁 控管 。 食 物 分 子 在 高 频 磁 场 中 发 生 震 动 ， 分 子 间 相 互 碰 撞 、 磨 擦 而 产生 热 能 ， 结 果 导 致 食 物 被 加 热 。 这 就 是 微 波 炉 原 理 。 三 、 红 外 线简介 红 外 线 是 波 长 介 乎 微 波 与 可 见光 之 间 的 电 磁 波 ， 其 波 长 在 7 7 0 纳 米至 1 毫 米 之 间 ， 是 波 长 比 红 光 长 的 非可 见 光 。 覆 盖 室 温 下 物 体 所 发 出 的热 辐 射 的 波 段 。 其 穿 透 云 雾 能 力 比可 见 光 强 ， 又 俗 称 红 外 光 ， 它 在 通讯 、 探 测 、 医 疗 、 军 事 等 方 面 有 广泛 的 用 途 ， 如 红 外 遥 控 。 红 外 遥 控 红 外 遥 控 的 发 射 电 路 是 采 用 红 外 发 光 二极 管 来 发 出 经 过 调 制 的 红 外 光 波 ， 红 外 接 收电 路 是 由 红 外 接 收 二 极 管 、 三 极 管 或 硅 光 电池 组 成 的 ， 它 们 将 红 外 发 射 器 发 射 的 红 外 光转 换 为 相 应 的 电 信 号 ， 再 送 后 置 放 大 器 。 发 射 机 发 射 机 一 般 由 指 令 键 (或 操 作 杆 )、指 令 编 码 系 统 、 调 制 电 路 、 驱 动电 路 、 发 射 电 路 等 几 部 分 组 成 。当 按 下 指 令 键 或 推 动 操 作 杆 时 ，指 令 编 码 电 路 产 生 所 需 的 指 令 编码 信 号 ， 指 令 编 码 信 号 对 载 波 进行 调 制 ， 再 由 驱 动 电 路 进 行 功 率放 大 后 由 发 射 电 路 向 外 发 射 经 调制 定 的 指 令 编 码 信 号 。 接 收 电 路 接 收 电 路 一 般 由 接 收 电 路 、 放 大电 路 、 调 制 电 路 、 指 令 译 码 电 路 、驱 动 电 路 、 执 行 电 路 (机 构 )等 几部 分 组 成 。 接 收 电 路 将 发 射 器 发出 的 已 调 制 的 编 码 指 令 信 号 接 收下 来 ， 并 进 行 放 大 后 送 解 调 电 路 ，解 调 电 路 将 已 调 制 的 指 令 编 码 信号 解 调 出 来 ， 即 还 原 为 编 码 信 号 。指 令 译 码 器 将 编 码 指 令 信 号 进 行译 码 ， 最 后 由 驱 动 电 路 来 驱 动 执行 电 路 实 现 各 种 指 令 的 操 作 控 制（ 机 构 ） 。 红 外 热 成 像 仪 用 红 外 热 成 像 技 术 ， 探 测 目 标 物 体 的 红外 辐 射 ， 并 通 过 光 电 转 换 、 信 号 处 理 等 手 段 ，将 目 标 物 体 的 温 度 分 布 图 像 转 换 成 视 频 图 像的 设 备 ， 我 们 称 为 红 外 热 成 像 仪 。 用 红 外 热成 像 技 术 ， 探 测 目 标 物 体 的 红 外 辐 射 ， 并 通过 光 电 转 换 、 信 号 处 理 等 手 段 ， 将 目 标 物 体的 温 度 分 布 图 像 转 换 成 视 频 图 像 四 、 紫 外 线 紫 外 线 是 电 磁 波 谱 中 波 长 从 1 0 nm到4 0 0 nm辐 射 的 总 称 ， 不 能 引 起 人 们 的 视 觉 。紫 外 线 是 由 原 子 的 外 层 电 子 受 到 激 发 后 产 生的 。 自 然 界 的 主 要 紫 外 线 光 源 是 太 阳 ， 太 阳光 透 过 大 气 层 时 波 长 短 于 2 9 0 nm米 的 紫 外 线为 大 气 层 中 的 臭 氧 吸 收 掉 。 人 工 的 紫 外 线 光源 有 多 种 气 体 的 电 弧 (如 低 压 汞 弧 、 高 压 汞 弧 ) 紫 外 消 毒 波 长 2 0 0 nm以 下 的 短 波 长 紫 外 线 能 分 解 O2 分 子 ， 生 成 的O+与 O2 结 合 产 生 臭 氧 O3 。 紫 外 线 和 臭 氧 具 有 强 的 氧 化 分解 包 括 恶 臭 在 内 的 有 机 分 子 的 能 力 ， UV/O3 并 用 的 相 乘作 用 在 空 气 净 化 处 理 中 发 挥 强 大 威 力 。紫 外 验 钞 主 要 应 用 了 荧 光 检 测 技 术 。 荧 光 检 测 的 工 作 原 理 是 针 对人 民 币 的 纸 质 进 行 检 测 。 人 民 币 采 用 专 用 纸 张 制 造 （ 含8 5 以 上 的 优 质 棉 花 ） ， 假 钞 通 常 采 用 经 漂 白 处 理 后 的普 通 纸 进 行 制 造 ， 经 漂 白 处 理 后 的 纸 张 在 紫 外 线 的 照 射下 会 出 现 荧 光 反 应 （ 在 紫 外 线 的 激 发 下 衍 射 出 波 长 为4 2 0 4 6 0 nm的 蓝 光 ） ， 人 民 币 则 没 有 荧 光 反 应 。 所 以 ，用 紫 外 光 源 对 运 动 钞 票 进 行 照 射 并 同 时 用 硅 光 电 池 检 测钞 票 的 荧 光 反 映 ， 可 判 别 钞 票 真 假 。 五 、 X射 线 X射 线 是 波 长 介 于 紫 外 线 和 射 线 之 间 的电 磁 辐 射 。 X射 线 是 一 种 波 长 很 短 的 电 磁 辐 射 ，其 波 长 约 为 （ 2 0 0 .0 6 ） 1 0 -8 厘 米 之 间 。 X射 线 的 特 征 是 波 长 非 常 短 ， 频 率 很 高 。 因 此 X射 线 必 定 是 由 于 原 子 在 能 量 相 差 悬 殊 的 两 个能 级 之 间 的 跃 迁 而 产 生 的 。 所 以 X射 线 光 谱 是原 子 中 最 靠 内 层 的 电 子 跃 迁 时 发 出 来 的 ， 而光 学 光 谱 则 是 外 层 的 电 子 跃 迁 时 发 射 出 来 的 。 电 脑 断 层 扫 描 （ Computed Tomography） 简 称 (CT),它 是 用 X射线 照 射 人 体 ， 由 于 人 体 内 不 同 的组 织 或 器 官 拥 有 不 同 的 密 度 与 厚度 ， 故 其 对 X射 线 产 生 不 同 程 度 的衰 减 作 用 ， 从 而 形 成 不 同 组 织 或器 官 的 灰 阶 影 像 对 比 分 布 图 ， 进而 以 病 灶 的 相 对 位 置 、 形 状 和 大小 等 改 变 来 判 断 病 情 。CT照 相 它 的 原 理 是 用 X线 束 对 人 体某 部 一 定 厚 度 的 层 面 进 行扫 描 ， 由 探 测 器 接 收 透 过该 层 面 的 X线 ， 转 变 为 可 见光 后 ， 由 光 电 转 换 变 为 电信 号 ， 再 经 模 拟 /数 字 转 换器 转 为 数 字 ， 输 入 计 算 机处 理 。 图 像 形 成 的 处 理 有如 对 选 定 层 面 分 成 若 干 个体 积 相 同 的 长 方 体 ， 称 之为 体 素 。 扫 描 所 得 信 息 经计 算 而 获 得 每 个 体 素 的 X线衰 减 系 数 或 吸 收 系 数 ， 再排 列 成 矩 阵 ， 即 数 字 矩 阵 ，数 字 矩 阵 可 存 贮 于 磁 盘 或 光 盘 中 。 经 数 字 /模 拟 转 换器 把 数 字 矩 阵 中 的 每 个 数字 转 为 由 黑 到 白 不 等 灰 度的 小 方 块 ， 即 象 素 ， 并 按矩 阵 排 列 ， 即 构 成 CT图 像 。 六 、 射 线 射 线 ， 又 称 粒 子 流 ， 是 原 子 核 能 级 跃迁 蜕 变 时 释 放 出 的 射 线 ， 是 波 长 短 于 0 .2 埃 的电 磁 波 。 射 线 有 很 强 的 穿 透 力 ， 工 业 中 可 用来 探 伤 或 流 水 线 的 自 动 控 制 。 射 线 对 细 胞 有杀 伤 力 ， 医 疗 上 用 来 治 疗 肿 瘤 。 波 长 短 于 0 .2埃 的 电 磁 波 。 放 射 性 原 子 核 在 发 生 衰 变 ,衰变 后 产 生 的 新 核 往 往 处 于 高 能 量 级 ， 要 向 低能 级 跃 迁 ， 辐 射 出 光 子 。 伽 玛 刀 治 疗 其 基 本 原 理 是 利 用 三 维 立 体 定 向 技 术 精 确 定 位 颅 内 的病 变 ， 将 伽 玛 射 线 经 精 确 聚 焦 照 射 到 病 灶 ， 一 次 性 大剂 量 摧 毁 病 灶 组 织 ， 达 到 类 似 外 科 手 术 切 除 的 效 果 。由 于 伽 玛 射 线 照 射 病 灶 时 病 灶 与 周 围 正 常 组 织 的 界 限锐 利 如 刀 切 ， 故 形 象 地 称 之 为 “ 伽 玛 刀 ” 。 伽 玛 刀 经过 CT和 磁 共 振 等 现 代 影 像 技 术 精 确 地 定 位 于 某 一 部 位 ，我 们 称 之 为 “ 靶 点 ” 。 伽 玛 刀 的 定 位 极 准 确 ， 误 差 常小 于 1 .0 毫 米 。 因 此 伽 玛 刀 有 创 伤 小 、 住 院 时 间 短 、恢 复 快 、 费 用 省 、 风 险 和 并 发 症 低 等 优 点 。 谢 谢 大 家 ！