题主提到:机械波的产生是由于物体的振动电磁波的产生。机械波是在介质中传播的压力,也就是说,介质中一个质点振动,会带动附近的质点振动,因而由近及远形成波。比如我们抖一根绳子,绳子上的每个质点都因为受到前一个质点的力而运动,同时也会通过力使后一个质点振动起来。
声波、水波、弹簧波、地震波都是如此电磁波的产生。因此,机械波要形成,不光要有波源,同时还要有能够传播机械波的介质。在真空中是不能传播机械波的。
光波不是机械波,而是电磁波电磁波的产生。麦克斯韦提出:振荡的电场和磁场可以相互激发,向远处传播,从而形成电磁波。
电磁波由于是电场和磁场相互激发产生,因此不需要介质,在真空中也能传播电磁波的产生。
电磁波在真空中的速度都是光速,每秒三十万公里,但是波长和频率各不相同电磁波的产生。波长越长,频率就越小。人们按照电磁波的波长或频率可以将电磁波分为几类:无线电、光、X射线、伽玛射线
下面我们分别对这几种电磁波的产生原因做一个说明电磁波的产生。
无线电波无线电波波长最长、频率最低电磁波的产生。我们的手机、电视、广播等都使用无线电进行通信。无线电波的产生方式是LC振荡电路,也就是题主所说的“电荷周期性振动”
在一个电路中串联一个电容器C和一个电感L,由于电容和电感的作用,电路中会产生周期性的电流,对电容器反复充电和放电电磁波的产生。根据经典电动力学,此时就会产生变化的电磁场,从而形成电磁波。在收音机、手机里都有这样的装置,只是我们还需要对信号进行调制。
光我们可以把红外线、可见光、紫外线都称作光电磁波的产生。在这个波长频率范围内,LC回路已经无能为力了,只有原子外层电子跃迁才能产生。比如我们常见的日光灯管,就是汞原子受到电子撞击而激发,当它从激发态回到基态时,就会发出紫外线。紫外先再撞击荧光粉,就会使荧光粉发出可见光。
关于原子能级的理论,最早是玻尔为了解释氢光谱而提出的,它认为电子在原子外围存在不同的轨道,不同的轨道能量不同电磁波的产生。电子在每个轨道上运动时,都不会发出电磁波;只有电子在两个轨道之间跃迁时,才会吸收或者辐射电磁波。
当时人们还不能完全理解这个理论,因为这与传统电动力学的观点不同电磁波的产生。不过现在人们已经认识到,在微观世界必须抛弃传统理论,而使用量子力学。
X射线X射线最早是由伦琴发现的,所以也称为伦琴射线电磁波的产生。伦琴不光发现了X射线,还拍摄了第一个X照片,是给他老婆的手拍摄的。
X射线的波长比光还要短,能量更大电磁波的产生。它的是由于原子的内层电子跃迁产生。目前X射线的主要应用在安检和医疗上的透视。
伽玛射线伽玛射线波长最短,频率最高,能量最大,穿透力最强电磁波的产生。它是由于原子核跃迁产生的。就像原子的外层电子一样,原子核也具有能级。如果原子核从高能级回到基态,也会发出电磁波,因为这种能量非常巨大,所以形成的电磁波波长很短,就形成了伽玛射线。
伽玛射线目前在医疗上用于杀死癌症细胞,在工业上主要用于金属探伤机电磁波的产生。由于伽玛射线能够使基因变异,很多电影都以此为主题展开想象,比如曼哈顿博士、神奇四侠、绿巨人, 都是传说因为伽玛射线照射而具有神奇的能力。
但事实上,原子弹爆炸时,杀伤力之一就是伽玛射线电磁波的产生。人在大剂量伽玛射线照射下必死无疑。
综上所述,在长波长、小频率的电磁波,满足经典电动力学时,的确是电荷周期性振动产生的电磁波的产生。但光、X射线、伽玛射线这种短波长、大频率的电磁波,都是原子或原子核进行能级跃迁时发出的,所满足的规律是量子力学。题主说初中书上“只字未提”,的确,因为这是写在高中书上的。
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