『美好,一直在身边』关于频率(波长)与穿透、绕射能力的关系,终于有人能说明白了
关于电磁波频率(波长)和信号覆盖能力之间的关系 , 很多人都存在疑问 。
有人说 , 电磁波的频率越高 , 穿透力越弱 , 所以覆盖能力差 。 那么就有人问 , X射线和γ射线频率高 , 不是用于医学摄片和金属设备探伤吗?
也有人问 , 频率越高 , 穿透能力越弱 , 为什么可见光的频率那么高 , 却可以穿透玻璃呢?
总而言之 , 众说纷纭 , 谁也说不清楚 , 到底频率和穿透能力之间是什么样的关系 。
今天这篇文章 , 我们就详细解释一下这个问题 。
首先 , 我们要澄清一些基本概念 。
什么是电磁波?大家可能觉得 , 电磁波不就是光波和电波么 , 扭来扭去的那种正弦图形 , 就是电磁波 。
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电磁波
严格来说 , 电磁波是以波动形式传播的电磁场 。 相同方向且相互垂直的电场和磁场 , 在空间中传播的震荡粒子波 , 就是电磁波 。
电磁波的传播 , 不依赖于介质 , 就算在真空中 , 也可以传播 。
太阳光 , 就是电磁波的一种可见的辐射形态 。 无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线 , 都是电磁波 。 它们的主要区别 , 就是频率不同 。
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大家切记 , 水波、声波不是电磁波 , 而是机械波 。 它们是需要实体介质的 , 一个点上下运动 , 带动下一个点运动 , 形成了波 。
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机械波
所以 , 请不要把电磁波想象成真的有那么一个正弦曲线在空间中扭动!
电磁波的类别和用处很多 , 为了避免发散 , 我们先仅限于讨论移动通信中的电磁波传播 。
也就是说 , 我们重点讨论:电磁波信号由天线发出之后 , 究竟如何才能传播更远的距离?
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电磁波的传播 , 有以下几种机制:直射、反射和衍射(绕射) 。
A点到B点 , 如果没有障碍物 , 那么就是直射 。 它们之间只有空气 。
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现实中的环境不会那么简单 , 周围总会有一些障碍物 , 于是 , 会有一些反射 。 它们之间 , 还是空气为主 。
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信号会发生叠加 , 产生快衰弱(瑞利衰落)
如果有障碍物 , 那么问题出现了 , 信号该怎么过去呢?
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除了借助环境物体进行反射之外 , 就只剩两个选择 , 一个是衍射(绕射) , 一个是直接穿透过去!
关于衍射 , 如果你的物理知识还没还给老师的话 , 应该记得“小孔成像”吧?
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衍射 , 指的是波(如光波)遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象 。 也就是说 , 电磁波具备“绕开”障碍物的能力 。 波长越长(大于障碍物尺寸) , 波动性越明显 , 越容易发生衍射现象 。
再来看穿透 。 穿透这个比较麻烦 。 它包括了3个过程 。
第一步 , 是障碍物表面 。
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