電磁波的發現史 - 生活

By Lauren
at 2004-12-21T00:00

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電磁波的發現史中，最早提出的是可見光沒有問題，那接下來呢??麻煩簡述

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By Linda
at 2004-12-21T12:50

電磁波是什麼??

您知道頻率的計算單位Hz(赫茲)是怎麼來的嗎？1888年由德國的科學家Hertz經由實驗証明電磁波的存在而為衡量頻率所定下的單位。其實，早在1864年英國就有一物理學家Maxwell由數學方程式導出了電磁波存在的可能，只不過當時還沒有可以產生高頻信號的發明與裝置。
電磁波的形成，是由電壓形成電場，然後電流流通而產生磁場；而在電場與磁場的相互作用空間中，就會產生電磁波的物理現象。如今我們所使用的任何電子電路的電器用品（尤其是具有馬達或線圈裝置的）可以說都有電磁波的存在，只不過是強弱的不同罷了；也就是說，現今過渡依賴電力而生活的我們，其實也等於生活在一個充滿電磁波的世界。
現今幾乎人手一支的行動電話手機，其無線的信號傳送方式就是利用電磁波在自由空間中傳遞。而電磁波其有限的範圍若想要使傳播距離加長，便需搭載在高頻率、穿透力強的振盪信號上，然後透過可以收／送這種高頻信號的發射器及接收裝置（電信機地台和行動手機），將信號發散到空氣中進而自由傳遞及接收。其中，因為手機最直接貼近人體，所以電磁波對人體的影響，手機是更大於基地台的。http://trans.me.ccu.edu.tw/L/%A4%E2%BE%F7&&%B9q%BA...

電磁波譜(Spectrum of Electromagnetic Waves)
天體所發出的電磁輻射，包含所有可能的波長或頻率。所有電磁波按波長順序排列起來成為電磁波譜。
不同波長的電磁波，表現出的特色有明顯的差異，因此常將電磁波譜劃分成若干波段。依波長順序可分為γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線與無線電波(彧稱射電波)。無線電波又可進一步細分成微波、超短波、短波和長波。紅外線有時也細分為近紅外線、遠紅外線與次毫米波。
受地球大氣物質與離子層的吸收與阻隔，在地球海平面所能進行的天文觀測，侷限在可見光與無線電波段。在高山上則可進行可見光、無線電波與紅外線波段的觀測。其餘波段的天文觀測，則只能借助於人造衛星上的天文儀器。

By George
at 2004-12-21T06:13

科學家長期投入大量研究經歷於THz輻射源的研究,希望能找到一個產生THz輻射(甚至是雷射)有效率的方法。現在，科學家終於找到了。或許同調性(Coherent)及信噪比…等方面有必要加強，但是現在的THz輻射源已經比過去的THz輻射源強度高106倍，是一個重要的突破。
　　1THz～33cm-1或4meV，它的光譜區段在遠紅外線。如果您要產生這種THz的輻射，只要將黑體加熱到約2000度K就可以了，2000度K的黑體本身就會散發THz的輻射，但問題是強度不夠強，其能量僅約10-6W而已。
　　在美國，Jefferson Laboratory的科學家Gwyn Williams以及Lawrence Berkeley National Laboratories的科學家共同合作，使用自由電子雷射(free-electron laser, FEL)技術，以及位於Jefferson Laboratory的加速器(energy-recovered linac, ERL)，將電子的速率加到接近光速，再以強磁場令高速電子轉彎，電子轉彎時，受到加速度，會發出電磁波(EM wave)，此電磁波的脈衝寬度為500fs(1fs=10-15秒)，峰值功率為106W，頻率為0.6THz。經過計算，如果電子的速度加速到3.7 * 107 m/s，則平均功率可達20W，是目前已知技術的106倍。
　　研究小組成員之一的Larry Carr說：「產生這些THz電磁波只是我們的第一步!大部分需要THZ光源的應用都需要具有同調性(Coherent)的光源，這正是我們下一步的發展重點。」
　　這種THz輻射源可以應用於醫學成像、了解化學反應過程、了解生物反應過程…等等。
另一篇論文:
迷路是一種相當不愉快的經驗，除了著急也往往伴隨著恐慌。所以初訪異鄉的遊客們總是人手一本地圖導覽，當然，借助全球衛星定位系統(Global Positioning System)的指引，似乎可以讓【只在此山中，雲深不知處】的遺憾不再！！
　　那麼動物們是否也有【迷路】的困擾呢?科學家們相信鮭魚、信鴿、海龜、等動物具有對地球磁埸感應的能力！蜘蛛、與許多昆蟲則是利用太陽光線來進行導航！
　　如今，瑞典科學家MARIE DACKE與其研究團隊首度發現：非洲糞金龜(African Dung beetles)可以在有月色的夜晚，利用月光的偏振來進行導航定位。這是人類研究動物定位系統的重大發現，而他們的研究結果也已發表於2003年七月初的《自然》期刊（Nature 424：33）。
　　非洲糞金龜主要是利用動物之糞便為食，精心堆成的糞球除了是食物的來源外，也是產卵、與幼蟲發育的好地方。瑞典的這群科學家們細膩的觀察發現，在有月亮的夜晚，非洲糞金龜可以沿著直線路徑將糞球運回目的地而不會迷路！
　　這種直線路徑是具有高度智慧的移動方式，因為高效率且安全地輸送食物是享用豐盛晚餐前的首要任務，而最短的路徑平安回家，就能減少其他掠食者搶奪的機會！不過，如果在沒有月光的夜晚，非洲糞金龜的行動路徑就顯得雜亂無章了！
　　為了進一步探討非洲糞金龜是利用月光的偏振還是月亮的方位進行導航定位？她們將偏光鏡放至於非洲糞金龜之上，月光是一種電磁波，所以其電場與磁場的振動方向，是與波的行進方向垂直，當月光在通過大氣層時，因為會受到大氣層中微粒的散射，使得照射到地表的月光具有特定的偏振方向！但是偏光鏡的使用就能改變光的偏振方向。
　　令人驚奇的是：當改變月光方向90度後，非洲糞金龜的爬行方向也偏離的90度！！這種突然大轉彎90度的移動行為顯示：非洲糞金龜能夠利用月光的偏振來貫徹其直線路徑的行動。
　　儘管相較於刺眼的太陽光線，朦朧的月色相對微弱許多，但是，還是有著許多生物在花好月圓的浪漫氣氛下辛勤工作。MARIE DACKE教授推測：在神秘的動物王國中，將會有越來越多的夜行性動物被發現擁有這項感測月光進行導航的特異功能。
　　本文感謝耶魯大學姚正邦博士的協助完成

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