請問頻率與穿透力和能量的關係 - 生活

By Frederic
at 2008-01-10T00:00

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我爬過很多知識+的回答 ,感覺非常矛盾與混亂...
1.到底是頻率越高,穿透力越好
還是頻率越低,穿透力越好?
2.還有為什麼頻率越高,能量就越高?
難道不是跟波速有關係嗎?
順便問一下,穿透力=穿透率嗎?
請不要貼別人貼過的回答~感恩阿~_~
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所以是波長長的穿透力好,頻率高的能量高囉?
那光和電磁波是不是都合這個理論?
光不是電磁波的一種嗎?

Tags: 生活

All Comments

By Kama
at 2008-01-14T20:29

我猜這邊講的頻率穿透力和能量的關係，是電磁輻射的頻率吧。
描述電磁波，第一是講波的振幅，跟強度有觀，例如日光燈的照度，或多亮有觀。
第二是講波的頻率，跟能量有觀，當一個電子從一個較高能階跳到較低能階會放出電磁輻射，能階差異大的，放出的電磁輻射頻率較高，所以才會講頻率高的，能量就越高。反過來，電磁輻射照到一個物體上，物體不見得會吸收，必須有和電磁輻射頻率相對應的能階差異，物體才會吸收此電磁輻射。如果物體不會吸收此頻率的電磁輻射，則此頻率的電磁輻射會穿透物體。一般來說，高頻的電磁輻射，例如紫外線，雖然能量高，但穿透皮膚的能力不強，因為被皮膚擋下來了，或皮膚細胞吸收此能量而燒傷，好像烤東西一樣。相對的，較低頻的電磁輻射，反而可稍微較深入皮膚內部，但燒傷力不大。或是海底下太陽光只能穿透數公尺，但較低頻的為波電磁輻射可傳達數公里。穿透力好不好是看此物質對此頻率的吸收好不好。一般來說，頻率較低的，無法把物質中電子的較低能階送到較高能階，所以穿透力比較不好。
第三是講波的頻率，在真空中，電磁輻射波速是常數，也就是光速，實際上光是電磁輻射的一種。只有在不同得物質中，波速才會改變。
打字打累了，有空再說吧。
2008-01-11 08:27:05 補充：
頻率高的能量高囉?
電磁輻射的能量跟兩種因素有關。
第一是講波的振幅，跟強度有觀，例如日光燈的照度，或多亮有關。越亮能量就越大。
第二是講波的頻率，頻率高的才可以將電子從一個較低能階打到較高能階，或讓物質吸收。
打個比喻，如果有一群人般東西(光子，或把電磁波看成粒子)，波的振幅越大好像是人數越多，波的頻率越高好像是人的力氣越大，甲設這些人不會合作，人數越多可以般更多東西，但稍微重一點的則再多人也沒辦法。
2008-01-11 08:27:18 補充：
所以是波長長的穿透力好?
因為波長長的比較不會被物質吸收，就穿透過去了。對電磁波來說，物質或原子是空空洞洞的。
所以微波爐的電磁波頻率不能設計成太高，太高則東西外焦內生，低一點的才可以將能量穿透到食物內部。頻率也不能太低，起碼要讓水分子可以吸收，不然食物就不會加熱。
光是電磁波的一種。只是這種電磁波波長，人的眼睛可以感測的到而已。光的電磁波頻率蠻高的，大部份物質都可以把他擋下來，穿透力很低，所以不適用作通訊用途，例如手機，雷達等。
2008-01-11 21:14:39 補充：
很高興碰到kk680911和仔爸兩個電磁波專家。電磁波相關的特性一籮筐，不是這個版面可以講清楚的，也不太容易用簡單的文字描述一堆複雜的方程式。

By Jacky
at 2008-01-10T08:56

一般人通常會因為電磁波的能量公式E=h*f(h:普郎克常數；f:頻率)而推導出頻率越高則能量越高的理論。但在實務上，並沒有頻率越高就能量越高的情況出現。例如50w的直流功率和50W 的1GHz電磁波加諸在純電阻負載上所產生的熱是一樣。因此頻率越高則能量越高的理論，並未出現在實務上。
其實電磁波的能量公式E=h*f係適用在產生電磁波的能量轉換效率及和距離有關的傳遞效率上。也就是要產生越高頻的電磁波，則能量轉換效率越差；及同樣距離下，越高頻的電磁波，能量損耗越大。例如產生100W 的1GHz電磁波要耗電500w，而要100W 的2GHz電磁波要耗電1000w(本項轉換率為假設值)；及自由空間中，相同發射點與發射功率情況下，在同一距離處，1GHz電磁波強度比2GHz電磁波強度高6dB等。
至於電磁波是頻率越高穿透力越高？還是頻率越低穿透力越高？在了解這項問題前必需先複習一個基本概念及四種濾波器的功用。一個基本概念就是直流斷路，交流短路的電容器應用原則。也就是在電容器的應用上，頻率越高則容抗越小。而四種濾波器則是帶通濾波器、帶阻濾波器、高通濾波器及低通濾波器。
從電容器的應用概念上可以得知電磁波是頻率越高穿透力越高。但由於許多物質具有濾波器性質，因此會讓人產生頻率越低則透力越高的錯覺。以一紙板為例，直流電無法穿透，而1GHz電磁波卻暢通無阻；但頻率較1GHz更高的可見光卻像直流電一般無法穿透紙板；然頻率更高於可見光的X射線卻又可以穿透紙板。因此可見紙板對低頻及可見光有帶阻濾波的作用。

總結以上，於自由空間中，頻率越低則傳遞距離越遠；至於其他物質，則需視其濾波特性而定。在微波頻段以內，對於一般民生物質，如磚牆、紙板、木器等，則是頻率越高其穿透力也越高。

By Margaret
at 2008-01-12T08:05

1) 穿透力，被我定義為穿透效率。
穿透效率高，表示電磁波在材料中的損耗小。
頻率的高低，跟穿透並無直接關係，只是對一般常見的材料而言，在光頻的範圍來說，越高頻則吸收越大，穿透力越差。
2)電磁波的能量E=h*f
h:普郎克常數
f:頻率
由上面的定義得知，越高頻則能量越高。
3)穿透力應該是不等於穿透率。
穿透率通常是在講電磁波於界面的透射程度。
（至於界面的反射可由Maxwell's equations推導得出）
穿透力應該是與物質的吸收有關。
2008-01-10 17:33:52 補充：
To kaworuweb:
通常有疑問的人，提出問題常會漏東漏西。請別見怪。
2008-01-11 07:13:28 補充：
在光頻範圍，是波長越長則穿透力越好（吸收越小），對一般材料而言。
光就是電磁波，只是並定義在一固定的頻率範圍，大約是波長從50nm至100um。
2008-01-11 18:12:09 補充：
針對仔爸的說法，我必須加以澄清...
1)電磁波的能量確實是被定義為E=h*f。而仔爸所講的是電磁波的強度I=1/2*(E*H)，(E=電場，H=磁場）。請務必區分二者，勿混淆。
2)電磁波的穿透力，皆由材料的特性決定。當然可以用電機電波組的概念來解釋部分現象，亦可由率波器的概念來解釋。但真正決定穿透力的因素還是取決材料對於電磁波的吸收機制。
3)不論在電機或物理領域的定義，自由空間就是沒有任何載子，因此沒有任何吸收，也就是指真空環境。所以在自由空間中，任何頻率的電磁波傳的距離都是無窮遠。
2008-01-11 18:24:46 補充：
對於kun的補充，我又必須陳清：
1)電磁波的能量與強度必須被清楚的區分。能量=h*f，強度=1/2*(E*H)。
2)微波爐加熱主要是讓水分吸收能量產生熱能。至於頻率的設計是依據水分子對於電磁波的吸收頻譜而決定。
3)光在空氣中的穿透力確實不如微波來的高。但通訊分為兩項：無線與有線通訊。而光頻的光通訊早已被應用於高速通訊的光纖通訊，另外雷射的點對點通訊距離也早已超過5km。
2008-01-11 22:20:01 補充：
電磁波特性其實很簡單，熟悉Maxwell's equation就能掌握大義。但電磁波與材料的交互作用卻複雜難以說明，至今仍有許多可探討的主題：例如各類型的負折射、美國科學家提出在微波波段的隱形斗蓬、非線性電漿極化子的特殊效應等等。我之所以會提出澄清，是希望問問題者不要被混淆了。

By Doris
at 2008-01-14T14:08

你到底是要問甚麼的穿透力??
電磁波還是??? 沒寫清楚怎會答你.

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