物理學基礎/電磁波

電磁波是一種以光速 c（真空中的光速約為 300,000 km/s）傳播的波。它由兩個相互垂直的場組成：電場和磁場。這種擾動透過空間傳遞能量。電磁波的波長各不相同（理論上可以是任何波長），每種波長對應著不同型別的波，但實際上電磁頻譜上的所有波都是一樣的 - 電場和磁場中的移動擾動。電磁頻譜上的不同波型別包括（從波長最長到最短）：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線和伽馬射線。隨著波長的減小，頻率增加。這可以用以下公式數學表示：f = 300/λ，其中 λ 是波長（米），f 是頻率（兆赫茲，即每秒百萬次迴圈）。波的能量也隨著頻率的增加而增加，這可以用公式表示：E = hf，其中 E 是波的能量，f 是頻率，h 是普朗克常數。

這種型別的波被人類廣泛使用，原因多種多樣。無線電波（顯然）用於通訊，微波也用於通訊（當然也用於烹飪）。紅外線可能會在你最喜歡的餐廳裡保持薯條的溫度，X 射線用於成像，等等。一些電磁波已被證明對人體有害，特別是那些能量足以使物質電離的波。電磁波的電離過程包括波“擊出”原子中的電子，使其處於電荷不平衡狀態，稱為離子。可以電離的電磁波包括紫外線輻射（會導致曬傷）、X 射線和伽馬射線。大量的電離輻射會極具致癌性，有時甚至致命。這就是為什麼在使用 X 射線和伽馬射線等物品時必須採取嚴格的安全措施的原因。請記住，任何比紫外線弱的電磁波都不能電離，這在公式 E = hf 中很明顯。唯一決定它是否會電離的因素是頻率。儘管如此，即使是高功率無線電訊號也會導致灼傷，而微波如果距離高功率天線太近會導致失明。光線也會導致失明，例如直接看太陽。在使用這種型別的波時，尤其是在人造源附近，應注意安全。儘管存在（通常是輕微的）風險，但人類已經充分利用了這種強大的自然力，它們已被證明是無價的工具。

可能還有一個問題。這些波是在什麼介質中波動呢？正如前面提到的，似乎什麼都沒有。然而，根據量子場論，它們可能是充斥整個時空的量子場中的波動。當電磁場受到干擾時，就會產生電磁能量的光子。每當你開啟燈開關時，請記住這一點。光和電磁波確實是令人驚歎的現象。