《電磁波的應用》ppt課件

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1、電 磁 波 的 應 用 無 線 電 波 用 于 通 信 等微 波 用 于 微 波 爐紅 外 線 用 于 遙 控 、 熱 成 像 儀 等紫 外 線 用 于 醫(yī) 用 消 毒 ,驗 證 假 鈔 等X射 線 用 于 CT照 相伽 瑪 射 線 用 于 治 療 一 、 無 線 通 信 無 線 電 技 術 的 原 理 在 于 ， 導 體 中 電 流 強弱 的 改 變 會 產(chǎn) 生 無 線 電 波 。 利 用 這 一 現(xiàn) 象 ，通 過 調 制 可 將 信 息 加 載 于 無 線 電 波 之 上 。 當電 波 通 過 空 間 傳 播 到 達 收 信 端 ， 電 波 引 起 的電 磁 場 變 化 又 會 在 導 體

2、 中 產(chǎn) 生 電 流 。 通 過 解調 將 信 息 從 電 流 變 化 中 提 取 出 來 ， 就 達 到 了信 息 傳 遞 的 目 的 。 音 樂 和 聲 音 傳 播 調 幅 廣 播 可 以 傳 播 音 樂 和 聲 音 。 調 幅 廣 播 采 用 幅 度 調 制 技 術 ， 即 話筒 處 接 受 的 音 量 越 大 則 電 臺 發(fā) 射 的 能 量 也 越 大 。 這 樣 的 信 號 容 易 受到 諸 如 閃 電 或 其 他 干 擾 源 的 干 擾 。電 話 蜂 窩 電 話 或 移 動 電 話 是 當 前 最 普 遍 應 用 的 無 線 通 信 方 式 。 蜂 窩 電 話覆 蓋 區(qū) 通 常 分

3、 為 多 個 小 區(qū) 。 每 個 小 區(qū) 由 一 個 基 站 發(fā) 射 機 覆 蓋 。 理 論上 ， 小 區(qū) 的 形 狀 為 蜂 窩 狀 六 邊 形 ， 這 也 是 蜂 窩 電 話 名 稱 的 來 源 。電 視 通 常 的 模 擬 電 視 信 號 采 用 將 圖 像 調 幅 ， 伴 音 調 頻 并 合 成 在 同 一 信 號中 傳 播 。 數(shù) 字 電 視 采 用 MPEG-2 圖 像 壓 縮 技 術 ， 由 此 大 約 僅 需 模 擬電 視 信 號 一 半 的 帶 寬 。 二 、 微 波 爐 微 波 爐 的 工 作 原 理 就 是 在 微 波 爐 里 面 安裝 有 一 個 微 波 發(fā) 生 器 ，

4、 該 器 件 能 產(chǎn) 生 頻 率 非常 高 的 電 磁 波 ， 而 電 磁 波 是 變 化 的 磁 場 和 變化 的 電 場 交 替 變 換 產(chǎn) 生 的 ， 在 高 頻 率 交 替 變化 的 電 磁 場 作 用 下 ， 食 物 分 子 中 的 正 負 帶 電微 細 粒 子 也 隨 電 磁 場 的 變 化 而 不 斷 來 回 運 動 ，稱 作 極 化 ， 在 反 復 極 化 的 作 用 下 ， 食 物 內(nèi) 釋放 大 量 的 熱 能 ， 故 在 微 波 爐 內(nèi) ， 食 物 都 是 從內(nèi) 部 開 始 熱 開 來 的 ， 而 金 屬 外 殼 能 有 效 屏 蔽電 磁 波 。 微 波 爐 的 頻 率 是

5、 2 4 5 0 MHz ， 電 場 方 向 每 秒 鐘 變 化 2 4 .5 億 次 ， 其生 成 的 熱 量 是 非 常 大 的 。 微 波 爐 原 理 是 由 一 種 電 子 真 空 管 磁 控管 ， 產(chǎn) 生 2 4 5 0 MHz 的 超 短 波 電 磁 波 ， 通 過 微 波 傳 導 元 件 波 導 管 ，發(fā) 射 到 爐 內(nèi) 各 處 ， 通 過 發(fā) 射 、 傳 導 、 被 食 物 吸 收 ， 引 起 食 物 內(nèi) 的 極性 分 子 （ 如 水 、 脂 肪 、 蛋 白 質 、 糖 等 ） 以 每 秒 2 4 .5 億 次 的 高 速 振 動 ，并 由 振 動 所 引 起 的 摩 擦 使

6、食 物 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 高 熱 將 食 物 烹 熟 。 微 波 爐 的 磁 控 管 將 電 能 轉 化 為 微 波 能 ， 當 磁 控 管 以 2 4 5 0 MHZ 的頻 率 發(fā) 射 出 微 波 能 時 ， 置 于 微 波 爐 爐 腔 內(nèi) 的 水 分 子 以 每 秒 鐘 2 4 .5 億千 次 的 變 化 頻 率 進 行 振 蕩 運 行 ， 產(chǎn) 生 高 頻 電 磁 場 的 核 心 元 件 是 磁 控管 。 食 物 分 子 在 高 頻 磁 場 中 發(fā) 生 震 動 ， 分 子 間 相 互 碰 撞 、 磨 擦 而 產(chǎn)生 熱 能 ， 結 果 導 致 食 物 被 加 熱 。 這 就 是 微 波 爐 原

7、 理 。 三 、 紅 外 線簡介 紅 外 線 是 波 長 介 乎 微 波 與 可 見光 之 間 的 電 磁 波 ， 其 波 長 在 7 7 0 納 米至 1 毫 米 之 間 ， 是 波 長 比 紅 光 長 的 非可 見 光 。 覆 蓋 室 溫 下 物 體 所 發(fā) 出 的熱 輻 射 的 波 段 。 其 穿 透 云 霧 能 力 比可 見 光 強 ， 又 俗 稱 紅 外 光 ， 它 在 通訊 、 探 測 、 醫(yī) 療 、 軍 事 等 方 面 有 廣泛 的 用 途 ， 如 紅 外 遙 控 。 紅 外 遙 控 紅 外 遙 控 的 發(fā) 射 電 路 是 采 用 紅 外 發(fā) 光 二極 管 來 發(fā) 出 經(jīng) 過 調

8、 制 的 紅 外 光 波 ， 紅 外 接 收電 路 是 由 紅 外 接 收 二 極 管 、 三 極 管 或 硅 光 電池 組 成 的 ， 它 們 將 紅 外 發(fā) 射 器 發(fā) 射 的 紅 外 光轉 換 為 相 應 的 電 信 號 ， 再 送 后 置 放 大 器 。 發(fā) 射 機 發(fā) 射 機 一 般 由 指 令 鍵 (或 操 作 桿 )、指 令 編 碼 系 統(tǒng) 、 調 制 電 路 、 驅 動電 路 、 發(fā) 射 電 路 等 幾 部 分 組 成 。當 按 下 指 令 鍵 或 推 動 操 作 桿 時 ，指 令 編 碼 電 路 產(chǎn) 生 所 需 的 指 令 編碼 信 號 ， 指 令 編 碼 信 號 對 載 波

9、 進行 調 制 ， 再 由 驅 動 電 路 進 行 功 率放 大 后 由 發(fā) 射 電 路 向 外 發(fā) 射 經(jīng) 調制 定 的 指 令 編 碼 信 號 。 接 收 電 路 接 收 電 路 一 般 由 接 收 電 路 、 放 大電 路 、 調 制 電 路 、 指 令 譯 碼 電 路 、驅 動 電 路 、 執(zhí) 行 電 路 (機 構 )等 幾部 分 組 成 。 接 收 電 路 將 發(fā) 射 器 發(fā)出 的 已 調 制 的 編 碼 指 令 信 號 接 收下 來 ， 并 進 行 放 大 后 送 解 調 電 路 ，解 調 電 路 將 已 調 制 的 指 令 編 碼 信號 解 調 出 來 ， 即 還 原 為 編 碼

10、 信 號 。指 令 譯 碼 器 將 編 碼 指 令 信 號 進 行譯 碼 ， 最 后 由 驅 動 電 路 來 驅 動 執(zhí)行 電 路 實 現(xiàn) 各 種 指 令 的 操 作 控 制（ 機 構 ） 。 紅 外 熱 成 像 儀 用 紅 外 熱 成 像 技 術 ， 探 測 目 標 物 體 的 紅外 輻 射 ， 并 通 過 光 電 轉 換 、 信 號 處 理 等 手 段 ，將 目 標 物 體 的 溫 度 分 布 圖 像 轉 換 成 視 頻 圖 像的 設 備 ， 我 們 稱 為 紅 外 熱 成 像 儀 。 用 紅 外 熱成 像 技 術 ， 探 測 目 標 物 體 的 紅 外 輻 射 ， 并 通過 光 電 轉

11、換 、 信 號 處 理 等 手 段 ， 將 目 標 物 體的 溫 度 分 布 圖 像 轉 換 成 視 頻 圖 像 四 、 紫 外 線 紫 外 線 是 電 磁 波 譜 中 波 長 從 1 0 nm到4 0 0 nm輻 射 的 總 稱 ， 不 能 引 起 人 們 的 視 覺 。紫 外 線 是 由 原 子 的 外 層 電 子 受 到 激 發(fā) 后 產(chǎn) 生的 。 自 然 界 的 主 要 紫 外 線 光 源 是 太 陽 ， 太 陽光 透 過 大 氣 層 時 波 長 短 于 2 9 0 nm米 的 紫 外 線為 大 氣 層 中 的 臭 氧 吸 收 掉 。 人 工 的 紫 外 線 光源 有 多 種 氣 體 的

12、 電 弧 (如 低 壓 汞 弧 、 高 壓 汞 弧 ) 紫 外 消 毒 波 長 2 0 0 nm以 下 的 短 波 長 紫 外 線 能 分 解 O2 分 子 ， 生 成 的O+與 O2 結 合 產(chǎn) 生 臭 氧 O3 。 紫 外 線 和 臭 氧 具 有 強 的 氧 化 分解 包 括 惡 臭 在 內(nèi) 的 有 機 分 子 的 能 力 ， UV/O3 并 用 的 相 乘作 用 在 空 氣 凈 化 處 理 中 發(fā) 揮 強 大 威 力 。紫 外 驗 鈔 主 要 應 用 了 熒 光 檢 測 技 術 。 熒 光 檢 測 的 工 作 原 理 是 針 對人 民 幣 的 紙 質 進 行 檢 測 。 人 民 幣 采

13、用 專 用 紙 張 制 造 （ 含8 5 以 上 的 優(yōu) 質 棉 花 ） ， 假 鈔 通 常 采 用 經(jīng) 漂 白 處 理 后 的普 通 紙 進 行 制 造 ， 經(jīng) 漂 白 處 理 后 的 紙 張 在 紫 外 線 的 照 射下 會 出 現(xiàn) 熒 光 反 應 （ 在 紫 外 線 的 激 發(fā) 下 衍 射 出 波 長 為4 2 0 4 6 0 nm的 藍 光 ） ， 人 民 幣 則 沒 有 熒 光 反 應 。 所 以 ，用 紫 外 光 源 對 運 動 鈔 票 進 行 照 射 并 同 時 用 硅 光 電 池 檢 測鈔 票 的 熒 光 反 映 ， 可 判 別 鈔 票 真 假 。 五 、 X射 線 X射 線

14、是 波 長 介 于 紫 外 線 和 射 線 之 間 的電 磁 輻 射 。 X射 線 是 一 種 波 長 很 短 的 電 磁 輻 射 ，其 波 長 約 為 （ 2 0 0 .0 6 ） 1 0 -8 厘 米 之 間 。 X射 線 的 特 征 是 波 長 非 常 短 ， 頻 率 很 高 。 因 此 X射 線 必 定 是 由 于 原 子 在 能 量 相 差 懸 殊 的 兩 個能 級 之 間 的 躍 遷 而 產(chǎn) 生 的 。 所 以 X射 線 光 譜 是原 子 中 最 靠 內(nèi) 層 的 電 子 躍 遷 時 發(fā) 出 來 的 ， 而光 學 光 譜 則 是 外 層 的 電 子 躍 遷 時 發(fā) 射 出 來 的 。

15、 電 腦 斷 層 掃 描 （ Computed Tomography） 簡 稱 (CT),它 是 用 X射線 照 射 人 體 ， 由 于 人 體 內(nèi) 不 同 的組 織 或 器 官 擁 有 不 同 的 密 度 與 厚度 ， 故 其 對 X射 線 產(chǎn) 生 不 同 程 度 的衰 減 作 用 ， 從 而 形 成 不 同 組 織 或器 官 的 灰 階 影 像 對 比 分 布 圖 ， 進而 以 病 灶 的 相 對 位 置 、 形 狀 和 大小 等 改 變 來 判 斷 病 情 。CT照 相 它 的 原 理 是 用 X線 束 對 人 體某 部 一 定 厚 度 的 層 面 進 行掃 描 ， 由 探 測 器 接

16、收 透 過該 層 面 的 X線 ， 轉 變 為 可 見光 后 ， 由 光 電 轉 換 變 為 電信 號 ， 再 經(jīng) 模 擬 /數(shù) 字 轉 換器 轉 為 數(shù) 字 ， 輸 入 計 算 機處 理 。 圖 像 形 成 的 處 理 有如 對 選 定 層 面 分 成 若 干 個體 積 相 同 的 長 方 體 ， 稱 之為 體 素 。 掃 描 所 得 信 息 經(jīng)計 算 而 獲 得 每 個 體 素 的 X線衰 減 系 數(shù) 或 吸 收 系 數(shù) ， 再排 列 成 矩 陣 ， 即 數(shù) 字 矩 陣 ，數(shù) 字 矩 陣 可 存 貯 于 磁 盤 或 光 盤 中 。 經(jīng) 數(shù) 字 /模 擬 轉 換器 把 數(shù) 字 矩 陣 中 的

17、 每 個 數(shù)字 轉 為 由 黑 到 白 不 等 灰 度的 小 方 塊 ， 即 象 素 ， 并 按矩 陣 排 列 ， 即 構 成 CT圖 像 。 六 、 射 線 射 線 ， 又 稱 粒 子 流 ， 是 原 子 核 能 級 躍遷 蛻 變 時 釋 放 出 的 射 線 ， 是 波 長 短 于 0 .2 埃 的電 磁 波 。 射 線 有 很 強 的 穿 透 力 ， 工 業(yè) 中 可 用來 探 傷 或 流 水 線 的 自 動 控 制 。 射 線 對 細 胞 有殺 傷 力 ， 醫(yī) 療 上 用 來 治 療 腫 瘤 。 波 長 短 于 0 .2埃 的 電 磁 波 。 放 射 性 原 子 核 在 發(fā) 生 衰 變 ,

18、衰變 后 產(chǎn) 生 的 新 核 往 往 處 于 高 能 量 級 ， 要 向 低能 級 躍 遷 ， 輻 射 出 光 子 。 伽 瑪 刀 治 療 其 基 本 原 理 是 利 用 三 維 立 體 定 向 技 術 精 確 定 位 顱 內(nèi) 的病 變 ， 將 伽 瑪 射 線 經(jīng) 精 確 聚 焦 照 射 到 病 灶 ， 一 次 性 大劑 量 摧 毀 病 灶 組 織 ， 達 到 類 似 外 科 手 術 切 除 的 效 果 。由 于 伽 瑪 射 線 照 射 病 灶 時 病 灶 與 周 圍 正 常 組 織 的 界 限銳 利 如 刀 切 ， 故 形 象 地 稱 之 為 “ 伽 瑪 刀 ” 。 伽 瑪 刀 經(jīng)過 CT和 磁 共 振 等 現(xiàn) 代 影 像 技 術 精 確 地 定 位 于 某 一 部 位 ，我 們 稱 之 為 “ 靶 點 ” 。 伽 瑪 刀 的 定 位 極 準 確 ， 誤 差 常小 于 1 .0 毫 米 。 因 此 伽 瑪 刀 有 創(chuàng) 傷 小 、 住 院 時 間 短 、恢 復 快 、 費 用 省 、 風 險 和 并 發(fā) 癥 低 等 優(yōu) 點 。 謝 謝 大 家 ！