第一节　电磁辐射与电磁波谱

一、电磁辐射

电磁辐射（electromagnetic radiation）是一种以电磁波的形式通过空间而不需任何物质作为传播媒介的高速传播的粒子流。它既具有波动性，又具有粒子性，即波粒二象性。光是电磁辐射的一部分，其波动性表现为光按波动形式传播，并能够产生反射、折射、偏振、干涉和衍射等现象；其粒子性表现为光是具有一定质量和能量的粒子流，与物质发生相互作用时，能够产生吸收、发射以及光电效应等。

课堂互动

你知道哪些电磁辐射的类型？

（一）波动性

描述波动性的主要参数是波长（λ）、频率（ν）或波数（σ）等。

1.波长（λ）

光波的波长（λ）是光波在传播方向上具有相同振动相位的相邻两点间的直线距离（即光波传动一个周期的距离）。在紫外-可见光区常用纳米（nm）作为单位，在红外光区常用微米（μm）表示。

2.频率（ν）

光波的频率（ν）是指光波每秒振动的次数，单位用赫兹（Hz）表示。频率决定于辐射源，不随传播介质而改变。

3.波数（σ）

光波的频率很高，为了方便，常用波长的倒数波数（σ）代替，是指每厘米长度中光波的数目，单位是cm-1。在真空中波长、频率的相互关系为：

（二）粒子性

电磁辐射是由一颗颗不连续的光子构成的粒子流。光子是光的最小单位。当物质吸收或发射一定波长的电磁辐射时，是以吸收或发射一颗颗量子化的光子的形式进行的。光子都有一定的能量，其能量与频率成正比。

式中，E为光子的能量，单位为电子伏特（eV）；h为普朗克常数（6.626×10-34J·s）；c为光的传播速率（3×108m/s）。此关系式将光的波粒二象性有机地联系起来，可以看出，光的能量与其波长成反比，或与其频率成正比。光的波长越短，或频率越高，其能量越高，反之亦然。

二、电磁波谱

所有的电磁辐射在本质上是完全相同的，它们之间的区别仅在波长或频率不同，习惯上常用波长来表示各种不同的电磁辐射。把电磁辐射按波长的长短顺序排列起来就称为电磁波谱。电磁波谱各区域的名称、波长范围如表3-1所示。