電磁波是以波動形式傳播的電磁場。相同方向且相互垂直的電場和磁場，在空間中傳播的震蕩粒子波，就是電磁波。

太陽光，就是電磁波的一種可見的輻射形態(tài)。無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線，都是電磁波。它們的主要區(qū)別，就是頻率不同。

電磁波的傳播，不依賴于介質(zhì)，就算在真空中，也可以傳播。

水波、聲波不是電磁波，而是機械波。需要實體介質(zhì)，一個點上下運動，帶動下一個點運動，形成了波。

基本概念

電磁波波長λ=c/f(c是光速，λ是波長，f是電磁波頻率)

?  頻率越低，波長越長，繞射能力越強

?  頻率越高，波長越短，繞射能力越差

電磁波能量E=hv(E是能量，h是普朗克常數(shù)，v是頻率)

?  頻率越高電磁波的能量就越強

?  頻率越低電磁波的能量就越弱

1、真空傳輸，能量沒有損失。

2、頻率越低則波段越長，分子原子不容易獲取能量，所以更不容易丟失能量，具體表現(xiàn)就是繞射能力越強。

3、頻率越高則波段越小，越接近分子原子半徑，則更容易能量轉(zhuǎn)移，具備穿透的能力就越強，但實際介質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)，又導(dǎo)致頻率高，能量在介質(zhì)中損耗就大的情況。

4、空氣環(huán)境中空氣分子原子密度不夠，因此更易于繞射，而不易于穿透

5、固體環(huán)境分子原子密度大，便于能量轉(zhuǎn)移給分子原子，更多考慮的是穿透

想要了解穿透，需要了解幾個基本概念

?  固態(tài)介質(zhì)，涉及導(dǎo)電系數(shù)/電阻率以及介質(zhì)的分子大小

?  理想導(dǎo)體是指電阻系數(shù)為0，比如超導(dǎo)體，是不具備穿透屬性的。

?  絕緣體是電阻系數(shù)為無窮大的介質(zhì)，能量不被吸收，可以很好的穿透。

?  現(xiàn)實環(huán)境中不存在理想導(dǎo)體和存粹絕緣體，穿透總是要涉及能量吸收損耗

所以能否穿透要考慮幾個方面：

1：電磁波能量是否能轉(zhuǎn)移到介質(zhì)的分子原子

2：介質(zhì)本身的導(dǎo)電性導(dǎo)致的能量損耗

當然還有一種極端的情況就是電磁波在很高的頻率情況下，由于波長很小，可以利用介質(zhì)的分子原子間的空隙穿過，比如X射線和r射線.

關(guān)于水/液體對電磁波影響

?  任何無線電信號都會被水大量吸收， 除了一種：超長波。所以潛艇往往在后面拖著上千米的天線用超長波通信。

?  水分子的諧振頻率，水對2.4g信號的吸收要強于對其他頻率。

這里是液態(tài)水的吸收光譜，只有可見光部分不怎么吸收，其他部分都是大量吸收的。我們依舊可以看到，整個圖片有個尖角，在藍色和綠色部分，也就是說明藍色和綠色頻段的電磁波是最不容易被水吸收的，這也就解釋了為什么海水是藍色的！（因為不被吸收，被反射了，這樣就能進入人眼了）

這是GHz的水吸收光譜，黑色的豎線是2.4GHz 所在的位置，維基百科是這么解釋的：’Liquid water has a broad absorption spectrum in the microwave region, which has been explained in terms of changes in the hydrogen bond network giving rise to a broad, featureless, microwave spectrum.[24]The absorption (equivalent to dielectric loss) is used in microwave ovens to heat food that contains water molecules. A frequency of 2.45 GHz, wavelength 122 mm, is commonly used.

電磁波信號如何才能傳播更遠？

電磁波的傳播，有以下幾種機制：直射、反射、折射和衍射（繞射）。

衍射，指的是波（如光波）遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象。也就是說，電磁波具備“繞開”障礙物的能力。波長越長（大于障礙物尺寸），波動性越明顯，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象。

穿透步驟：

第 一步，是障礙物表面。

電磁波從空氣到障礙物，需要感應(yīng)出介質(zhì)里面的電場和磁場。

電磁波在不同介質(zhì)的傳播速度，取決于介質(zhì)（障礙物）的介電特性和介磁特性。

如果介質(zhì)是理想導(dǎo)體，導(dǎo)電性能特別好，就不能產(chǎn)生電場，所有的電磁波都會反射回去。

對于非理想導(dǎo)體，電磁波在表面上分成折射和反射的兩部分。兩部分的比例跟波速、入射角有關(guān)，而波速又跟頻率有關(guān)。

所以，經(jīng)過介質(zhì)表面時，電磁波信號就已經(jīng)衰減掉一部分了。

第二步，電磁波折射的一部分終于進入介質(zhì)內(nèi)部。

大部分介質(zhì)不是理想導(dǎo)體，而是絕緣體或者有不同電阻率值的導(dǎo)體。

介質(zhì)分為均勻介質(zhì)和不均勻介質(zhì)。

電磁波在絕緣體中的傳播較為順暢。像玻璃，就是一種非常典型的絕緣體。

光線在玻璃中傳播時，吸收率很低，所以玻璃看著就很透明。

還有典型的就是光纖。光在光纖中，可以傳輸幾十公里。

絕緣體的種類很多，固體的如塑料、橡膠、玻璃，陶瓷等；液體的如各種天然礦物油、硅油、三氯聯(lián)苯等；氣體的如空氣、二氧化碳、六氟化硫等。

當電磁波頻率越高，則波長越短，波峰和波谷離得越近，介質(zhì)某一點附近電場的差異就越大，相應(yīng)電流就越大，所以損耗在介質(zhì)里的能量就越多。

相同電阻率的導(dǎo)體中，頻率越高的電磁波，衰減得就越快。

潛艇都是使用長波或超長波進行通信。頻率很低，在水中的衰減會小。

電磁波在不均勻介質(zhì)中傳播，等于是在不同介質(zhì)之間反復(fù)地發(fā)生折射、反射、衍射。傳播的路徑更加復(fù)雜，最終射出的方向也非常復(fù)雜。過長的路徑，也會帶來更大的衰減（損耗）。

典型的例子是墻面，不管是鋼筋混凝土墻面，還是磚砌墻面，都是不均勻介質(zhì)，電磁波傳播過程中，就有不同程度的衰減。

第三步，從介質(zhì)到空氣，又是一波折射和反射。

頻率越高的電磁波，穿透障礙物的能力越弱

為什么高能射線例如X射線頻率那么高，穿透力卻很強呢？

X射線除了頻率高之外，還有一個特性，那就是能量極強。X射線照在介質(zhì)上時，僅一小部分被介質(zhì)的原子“擋住”，大部分經(jīng)由原子之間的縫隙“穿過”，從而表現(xiàn)出很強的穿透能力.

紫外線穿透性小常識

紫外線是位于日光高能區(qū)的不可見光線。依據(jù)紫外線自身波長的不同，主要將紫外線分為三個區(qū)域。即短波紫外線UVC、中波紫外線UVB和長波紫外線UVA。

長波紫外線(UVA)：

又稱為長波黑斑效應(yīng)紫外線。

?  長波紫外線A光，波長介于315~400納米

?  它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。

?  可穿透至皮膚真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，導(dǎo)致皮膚曬黑。是出現(xiàn)皺紋及皮膚癌的主因。

?  360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應(yīng)曲線，可制作誘蟲燈。

?  300-420nm波長的UVA紫外線可用于礦石鑒定、舞臺裝飾、驗鈔等場所。

中波紫外線(UVB)：

又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線

?  中波紫外線B光，波長介于280~315納米，

?  中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收

?  日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足2%能到達地球表面

?  對人體具有紅斑作用，能促進體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。

?  紫外線保健燈、植物生長燈發(fā)出的就是使用特殊透紫玻璃(不透過254nm以下的光)和峰值在300nm附近的熒光粉制成。

短波紫外線(UVC)：

?  短波紫外線C光，波長介于100~280納米

?  穿透能力弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料

?  日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收

?  可被臭氧層所阻隔不會到達地球表面，較不會侵害人體肌膚

?  短波紫外線對人體的傷害很大，短時間照射即可灼傷皮膚，長期或高強度照射還會造成皮膚癌。

?  紫外線殺菌燈發(fā)出的就是UVC短波紫外線。殺菌原理是紫外線易被核蛋白吸收，使DNA的同一條螺旋體上相鄰的堿基形成胸腺嘧啶二聚體，從而干攏DNA的復(fù)制，導(dǎo)致細菌死亡或變異

?  只能用于消毒物體表面及空氣，亦可用于不耐熱物品表面消毒。