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出版者:

作者:程小平 编

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2003-4

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787562425557

丛书系列:

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《电磁波的奇妙世界》 内容简介 自古以来，人类就对那些看不见摸不着却又无处不在的神秘力量充满好奇。从古希腊哲学家对物质本质的猜想，到中世纪炼金术士对元素转换的孜孜不求，再到近代科学家的严谨探索，我们一直在努力揭开宇宙的面纱。其中，有一种力量，它如同看不见的丝线，将我们从遥远的星辰连接到身边跳动的生命，将古老的讯息传递到瞬息万变的数字时代。这种力量，便是电磁波。 《电磁波的奇妙世界》这本书，将带领您踏上一段深入探索电磁波奥秘的旅程。我们将从最基础的概念出发，循序渐进地揭示电磁波的本质、产生机制、传播规律以及其在自然界和人类社会中的广泛应用。本书致力于以清晰易懂的语言，丰富的实例，以及引人入胜的叙述，让即使是对物理学不甚了解的读者，也能轻松领略电磁波的魅力。 第一章：初识电磁波——无形的信使 本章将为您揭开电磁波的神秘面纱。我们将首先回顾电学和磁学发展史上的重要里程碑，追溯那些奠定了电磁波理论基础的伟大发现。通过理解电场和磁场的概念，以及它们之间的相互作用，我们将初步认识到电磁波并非凭空出现，而是电场与磁场相互激发、相互传播的动态过程。我们将深入浅出地解释麦克斯韦方程组的核心思想，即电场和磁场如何如影随形，在空间中以波的形式向前推进。本书将避免冗长的数学推导，而是侧重于对物理意义的直观理解，让读者明白电磁波是如何被“创造”出来的。我们会用生动的类比，比如水波的传播，来帮助理解波的概念，并引出电磁波的周期性和频率等关键属性。 第二章：电磁波的家族——光，不止于可见 电磁波并非单一的存在，而是一个庞大的家族，其成员的能量和频率各不相同，展现出迥异的特性。本章将带您认识这个家族的成员，从我们最熟悉的光开始。我们将详细介绍可见光的本质，以及人类视觉系统如何感知不同波长的光，从而形成色彩斑斓的世界。然而，可见光只是电磁波家族中的一小部分。我们将继续探索那些“不可见”的成员，包括： 无线电波： 它们是通信的基石，支撑着我们如今的广播、电视、手机通信，乃至WiFi和蓝牙。我们将探讨不同频段的无线电波如何被用于不同的目的，以及天线在无线电波的发射和接收中所起到的关键作用。 微波： 它们不仅用于雷达和通信，还在微波炉中发挥着重要的烹饪作用。我们将解释微波加热的原理，以及其在食品科学和军事技术中的应用。 红外线： 这种电磁波以热量的形式存在，是我们感受温度的重要媒介。我们将介绍红外线在热成像、遥感、夜视设备以及医疗诊断中的广泛应用，并探讨其与体温的关系。 紫外线： 阳光中的紫外线既能促进维生素D的合成，也可能对皮肤造成伤害。我们将深入了解紫外线的不同类型（UVA、UVB、UVC），以及它们在消毒、固化、分析化学和天文观测等领域的应用。 X射线： X射线强大的穿透能力使其成为医学成像的利器，帮助我们洞察骨骼和内部器官。我们将讲解X射线的产生原理，其在医学诊断、工业探伤、安检以及科学研究中的重要作用，并强调其辐射防护的重要性。 伽马射线： 作为电磁波家族中能量最高的成员，伽马射线通常与核反应和宇宙中的剧烈现象相关。我们将简要介绍伽马射线的来源，以及它们在放射治疗、核医学和天体物理学中的应用。 通过本章的学习，您将深刻理解电磁波谱的连续性和多样性，以及不同电磁波之间的能量和频率关系。 第三章：电磁波的传播——跨越时空的旅程 电磁波能够在真空中以光速传播，这本身就是一项令人惊叹的成就。本章将聚焦于电磁波的传播机制。我们将深入探讨电磁波在不同介质中的传播特性，例如光在玻璃中的折射，在空气中的散射，以及在水中的衰减。我们将解释驻波、反射、折射、衍射和干涉等经典波动现象，并展示它们如何影响电磁波的传播路径和行为。 在真空中的传播： 我们将强调电磁波独立于介质传播的能力，这是其作为一种“场”的特性的体现，并引出光速不变的普适性。 在介质中的传播： 将详细阐述电磁波在不同介质（如固体、液体、气体）中传播时会发生的现象，例如吸收、散射、折射和反射。我们会解释介电常数和磁导率等参数如何影响电磁波在介质中的传播速度和衰减程度。 反射与折射： 利用几何光学和波动光学相结合的方式，解释光线遇到界面时的反射和折射现象，以及斯涅尔定律等基本原理。 衍射与干涉： 讲解电磁波绕过障碍物或通过狭缝时发生的衍射现象，以及当两束或多束电磁波叠加时产生的干涉现象，并展示这些现象在光学仪器设计和全息术等领域的应用。 波导与光纤： 介绍电磁波如何在特定的结构中被约束和引导传播，例如金属波导对微波的传播，以及光纤通信如何利用全内反射原理实现高速、长距离的信息传输。 第四章：电磁波的应用——改变世界的力量 电磁波的应用早已渗透到我们生活的方方面面，深刻地改变着人类社会的运行方式。本章将是本书的重头戏，我们将通过大量生动的案例，展示电磁波在各个领域的辉煌成就。 通信领域： 从最初的摩尔斯电码到如今的5G通信，电磁波一直是信息传递的生命线。我们将回顾无线通信技术的发展历程，包括广播、电视、移动通信、卫星通信、WiFi等，并展望未来的发展趋势，例如物联网和6G技术。 医学领域： 电磁波在医学诊断和治疗中扮演着至关重要的角色。除了前面提到的X射线成像，我们还将介绍核磁共振成像（MRI）、超声波成像（虽然超声波并非严格意义上的电磁波，但其原理与波的传播和探测密切相关，本书会简要提及作为类比）、激光手术、光动力疗法等。 能源与工业： 太阳能发电利用光伏效应将光能转化为电能；感应加热利用电磁感应加热金属；无线充电技术正在逐步普及。我们将探讨这些技术背后的电磁波原理。 科学研究： 射电望远镜接收来自宇宙深处的无线电波，帮助我们探索宇宙的起源和演化；粒子加速器利用电磁场加速粒子进行基础物理研究；光谱分析利用不同物质对电磁波的吸收和发射特性进行物质成分分析。 日常生活： 除了微波炉和手机，我们身边的许多电器都离不开电磁波的应用，例如遥控器、无线鼠标、RFID技术等。 第五章：电磁波与安全——认识与防护 随着电磁波应用的日益广泛，人们对电磁辐射的潜在影响也日益关注。本章将以科学的态度，探讨电磁波与安全的问题。我们将区分不同类型的电磁波，解释其能量水平以及可能产生的生物学效应。 电磁辐射的分类： 区分电离辐射（如X射线、伽马射线）和非电离辐射（如无线电波、微波、可见光），并解释它们在与物质相互作用时的根本区别。 潜在的健康影响： 科学地评估不同强度和类型的电磁辐射对人体可能产生的影响，驳斥不实传闻，并介绍国际权威机构（如WHO）的研究结论和建议。 电磁兼容性（EMC）： 解释电磁兼容性的重要性，即电子设备在不产生过量电磁干扰的同时，又能不受外部电磁干扰影响的能力。我们将讨论EMC标准和设计原则，以确保各种电子设备的正常运行。 防护措施： 提供切实可行的电磁辐射防护建议，例如合理使用电子设备、保持安全距离、选择合格产品等，帮助读者理性看待电磁辐射，做到科学防护。 结语 《电磁波的奇妙世界》是一本旨在激发读者对科学探索兴趣的书籍。通过对电磁波的深入剖析，我们希望您能从中感受到物理学的优雅与力量，认识到电磁波作为一种 fundamental 的自然现象，是如何深刻地塑造了我们的世界，并为人类文明的进步提供了源源不断的动力。本书的每一个章节都力求做到严谨而不失趣味，希望它能成为您探索电磁波世界的一扇窗口，点燃您对未知领域的好奇之火，并帮助您更深刻地理解我们所处这个由电磁波交织而成的精彩宇宙。

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