心智圖資源庫 电磁波相关知识思维导图
这是一张以“電磁波”(电磁波)为中心主题,采用橙色和黑色为主色调,使用专业绘图工具EdrawMind绘制的思维导图。图中围绕电磁波展开多个关键分支,涵盖伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等类型,详细介绍了各类型电磁波的特性、应用、危害等相关信息,如伽马射线在天文研究、医疗方面的应用,X射线的相底片法、医学影像用途,紫外线中UVC的特点等,全面呈现了电磁波领域的知识体系。
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電磁波
無線電波
調製和發射器
製造出所需振盪頻率的交流電源所實現
含有用於調製的系統
功能是將電源輸送來的訊號加以修改
載波調幅
藉由調整訊號振幅(即訊號強度)
訊號強弱可用於描述話筒傳出的聲震動情況
用於確定電視熒幕上某個畫素的熒光情況
調幅
所產生的電磁波頻率並不隨時間推移而發生變化
調頻
通過調整載波的頻率來達到送信的目的
數位訊號的傳遞可以藉由將載波在數個離散的頻率間切換來實現
天線
將電流轉換為無線電波,也可以將無線電波轉換為電流
配合發送器或接收器一起使用
在傳輸時,發送器會產生震盪的無線電頻率電流到天線上
而天線會產生電磁輻射
天線會拮取電磁波的部份能量,產生微小的電壓,再透過接收器放大
傳播
可以在空間中直接傳播,但其路徑也可能被反射、折射及繞射等影響
有些情形下介質也會吸收能量。雜訊也會影響電磁波的訊號
雜訊也可能因為設備本身的特性而產生
如果雜訊的強度太大,就無法分辨電磁波中的訊號及雜訊
微波
穿透性
具有更好的穿透性
加熱選擇性
介質損耗因數大的物質對微波的吸收能力就強
介質損耗因數小的物質吸收微波的能力也弱。
低熱慣性
極有利於自動控制和連續化生產的需要。
似光性
微波波長很短,比地球上的一般物體如
飛機
艦船
汽車
建築物
似聲性
微波諧振腔類似於聲學共鳴腔
喇叭天線
縫隙天線
聲學喇叭
蕭與笛
非電離性
微波的量子能量還不夠大,不足與改變物質分子的內部結構或破壞分子之間的鍵
利用這一特性,還可以製作許多微波器件
資訊性
微波頻率很高,其可用的頻帶很寬,可達數百甚至上千兆赫茲。
現代多路通信系統
衛星通信系統
相位信息
極化資訊
都卜勒頻率資訊
紅外線
近紅外線
波長在0.75-1.4微米,以水的吸收來定義
這個區域的波長對影像的增強非常敏銳
夜視設備
短波長紅外線
1.4-3微米,水的吸收在1,450奈米顯著的增加
1,530至1,560奈米是主導遠距離通信的主要光譜區域
中波長紅外線
波長在3-8微米
紅外線追熱導向飛彈技術在設計上就是使用3-5微米
可見光
彩虹光譜
紫色 668–789THz 380–450nm
藍色 631–668THz 450–475nm
青色 606–630THz 476–495nm
綠色 526–606THz 495–570nm
黃色 508–526THz 570–590nm
橙色 484–508THz 590–620nm
紅色 400–484THz 620–750nm
紫外線
有益的效果
可以誘導皮膚在15分鐘內生成1,000國際單位的維生素D
它能控制鈣的新陳代謝
維持生命正常運作的中樞神經
骨骼生長和骨密度
免疫、細胞增殖、胰島素分泌,和血壓
有害的效應
過度暴露於紫外線輻射可能會導致曬傷和某些形式的皮膚癌
惡性黑色素瘤大多由間接的DNA損傷引起
由92%的黑色素瘤都有紫外線特性的基因突變得知
長期暴露在紫外線輻射下可能會對皮膚、眼睛、免疫系統等致急性和慢性的健康影響
UVC
是能量最高,最危險的紫外線
在穿越大氣層時UVC會被過濾掉
在殺菌設備中使用,像是對於池塘的殺菌
不是封閉的池塘殺菌裝置,就會造成暴露的風險
傷害性光線
(UV)照射是環境中的人類致癌物質
經由皮膚的吸收,會傷害DNA
當DNA遭受破壞細胞會因而死亡或是發展成不能控制的癌細胞,這就是瘤形成的初期
曬傷、白內障、皮膚癌、視覺損害與免疫系統的傷害
X-射線
相底板法
將一片照相底片放置於人體後方,X射線穿過人體皮膚及器官後會照射到底片
X射線無法穿過人體內的硬組織,如骨或其他被注射含鋇或碘的物質
勞厄發現了X射線通過晶體之後產生的衍射現象
布拉格則使用布拉格定律對衍射關係進行了定量的描述
應用於醫學影像
探測骨骼的病變,但對於探測軟組織的病變也相當有用
診斷肺部疾病,如肺炎、肺癌或肺氣腫;而腹腔X射線則用來檢測腸道梗塞
伽馬射線
天文學研究
當人類觀察太空時,看到的為「可見光」,然而電磁波譜的大部份是由不同輻射組成
通過探測伽瑪射線能提供肉眼所看不到的太空影像
滅菌
伽馬射線具有穿透性和對生物細胞的破壞作用
因此被用於對醫療用品、化妝品、香料進行滅菌
醫療
伽馬射線立體定向放射治療,又稱為伽馬刀,屬於使用多顆鈷-60來同時照射病人
而病人需要戴上特定的定位器,用於對特定腫瘤(大部份為頭部腫瘤)患者的治療。