无线电波一般指电磁波。电磁波(EM波)是空间中同相且相互垂直的电场和磁场发出的振荡粒子波。它是以涨落形式传播的电磁场,具有波粒二象性,其粒子形状称为光子。电磁波和光子的关系不是非黑即白的,而是根据不同的实际研究从本质上反映出来的两面性。

基本属性

电磁波有三大属性,即振幅(强度、光强)、频率(波长)和波形(频谱分布)。对于可见光来说,这三个属性分别对应光色的明度、色相和色度。对于单一频率的电磁波,也有初相的概念,其波形为正弦曲线(余弦曲线),称为正弦波(余弦波)。电磁波的波形越接近正弦波越多。

电磁波的一个重要属性是频率,频率可以决定电磁波的各种性质。但是,描述电磁波的频率,不一定要用频率本身,也可以是一个与频率有关的物理量。常用的有波长(若无其事,默认指真空中的波长,与频率唯一对应关系,反比)、光子能量(与频率成正比)、波数(波长的倒数,默认与频率成正比)

物理量的符号

频率f或(希腊字母button,非英文字母V,多用于量子力学),波长 ,光子能量E,波数k(光谱学中常用和),周期T,光速c(真空中)或V(介质中)(波长,波数K,光速C都默认指。

定义:f=1/T,=c/f(=c/),E=hf(=h),k=1/。

与电磁波相关的各种物理量之间的转换

f(=)=c/=1/T=E/h=ck

=c/f(=c/)=cT=hc/E=1/k

E=hf(=h)=hc/=hck=h/T

k=1/=f/c(=/c)=E/hc=1/cT

T=1/f(=1/)=/c=1/ck=h/E

电磁波在真空中的传播速度(波速)是某个值,即光速(真空中),记为c,c=299792458 m/s电磁波在真空中或介质中都能传播,但在介质中波速会降低。一般电磁波在气体、液体、固体中的波速会依次降低。电磁波介质的折射率n等于真空中的光速c除以电磁波在介质中的速度v。真空的折射率为1,气体的折射率略大于1,液体和固体的折射率大于1。折射率越大,介质中的波速越小。一般来说,在同一介质中,电磁波频率越高(波长越短),折射率越高,波速越低。例如,在同一介质中,紫光的折射率高于红光(紫光的频率高于红光,波长比红光短)。

波粒二象性

所有的电磁波都具有波粒二象性,它们的粒子形式叫做光子。电磁波和光子的关系不是非黑即白,而是根据不同的实际研究,由它们的性质反映出来的两面。他们并存,你中有我,我中有你。对于机械波和引力波,其对应的粒子形式也有——个声子和引力子,其中声子是准粒子,需要介质的存在,而引力子可能是像光子一样的玻色子,只是还没有被观测到,属于一种假想的粒子。根据量子力学的理论,物理粒子也有波动,这种波动被称为物质波,或称德布罗意波。

挥发性和粒子的强度取决于频率和波长。无线电波以波动性和极其微弱的粒子为主。微波具有很强的波动性和一些粒子特性。红外线、可见光、紫外线具有明显的波动性和粒子性,处于波动性和粒子性的过渡区。X射线虽然也能衍射(X射线显微镜),但涨落微弱,粒子性明显(康普顿效应),电离能力强。伽马射线主要是粒子状的,电离能力强,涨落极弱。

电磁场

电磁场是物质的一种特殊形态,具有一般物质的主要性质,如质量、能量、动量等。客观上总有一个统一的电磁场,与观测条件无关。分为电场和磁场是相对的,与测试条件有关。

球面波、柱面波、平面波对于任意时刻呈正弦变化的电磁波,根据电场强度E和磁场强度H的同相平面(即波阵面)为球面、柱面或平面的不同情况,电磁波可分为球面波、柱面波、平面波。

横向电磁波横向电磁波横向磁波是电场和磁场在垂直于传播方向的平面上的电磁波,称为横向电磁波,简称TEM波。只在垂直于阿波罗传播方向的平面上含有电场的电磁波称为横波,简称TE波。只在垂直于阿波罗传播方向的平面上含有磁场的电磁波称为横向磁波,简称TM波。