電磁波譜

電磁波譜包含電磁波所有可能的頻率和波長的範圍。特定波長(λ)的電磁波的能量(E)（在真空中）與頻率(ν)和光速(c)有關。

這些物理量的關係如下：

(波長λ)=(c)/(頻率ν) ；[c是光速 (3×108 公尺/秒)]

(能量E)=(h)•(頻率ν) ；[h是普朗克常數(6.626 × 10−34 焦耳•秒)]

在另一個單位中h = 4.136 μeV/GHz。可見波長與頻率成反比，波長越大，頻率越小；反之，頻率越大，波長越小，其乘積是一個常數即光速c。另外電磁波的能量與頻率成正比，係數為普朗克常數h。即頻率越高，波長越短，能量越大。

電磁波按其波長排列組成的圖表。按波長大致可分為：宇宙射線，γ射線，X射線，紫外線，可見光，紅外線（反射紅外，熱紅外，微波），無線電波和長波電振蕩。其中，最長的波長是最短波長的1022倍以上。各種電磁波的範圍是交錯式銜接起來的。無線電波是振蕩電路中自由電子的運動產生的；紅外線、可見光和紫外線是原子的外層受到激發后產生的；X射線是原子內層電子受到激發后產生的；γ射線是原子核受到激發后產生的。在不同的電磁波段，可以使用不同的波長單位，如埃( )、納米（nm）、微米（μm）、毫米（mm）、米（m）等。有時還使用另外兩個與波長相關的計量單位：波數 (單位為cm-1)和頻率V（單位為赫茲）。

在空間傳播著的交變電磁場，（即電磁波）。它在真空中的傳播速度約為每秒30萬公里。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線都是電磁波，不過它們的產生方式不盡相同，波長也不 同，把它們按波長（或頻率）順序排列就構成了電磁波譜。

依照波長的長短以及波源的不同，電磁波譜可大致分為：

——波長從幾千米到0.3米左右，一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波；

——波長從0.3米到10-3米，這些波多用在雷達或其它通訊系統；

——波長從10-3米到7.8×10-7米；

——這是人們所能感光的極狹窄的一個波段。波長從（78～3.8）×10-6厘米。光是原子或分子內的電子運動狀態改變時所發出的電磁波。由於它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分；

——波長從3×10-7米到6×10-10米。這些波產生的原因和光波類似，常常在放電時發出。由於它的能量和一般化學反應所牽涉的能量大小相當，因此紫外光的化學效應最強；

——這部分電磁波譜，波長從2×10-9米到6×10-12米。倫琴射線（X射線）是電原子的內層電子由一個能態跳至另一個能態時或電子在原子核電場內減速時所發出的；

——是波長從10-10～10-14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內發出來的，放射性物質或原子核反應中常有這種輻射伴隨著發出。γ射線的穿透力很強，對生物的破壞力很大。

按照各種電磁波產生的方式，可將其劃分成三個組成部分：

其中包括x射線，Y射線和宇宙射線。他們是利用帶電粒子轟擊某些物質而產生的。這些輻射的特點是他們的量子能量高，當他們與物質相互作用中，波動性弱而粒子性強。

其中包括長電振蕩、無線電波和微波等最低頻率的輻射。它們由電子束管 配合電容、電感的共振結構來產生和接收的，也就是能量在電容和電感之間振蕩而形成。它們與物質間的相互作用更多地表現為波動性。

其中包括紅外輻射、可見光和紫外輻射。這部分輻射產生於原子和分子的運動，在紅外區輻射主要產生於分子的轉動和振動；而在可見與紫外區輻射主要產生於電子在原子場中的躍遷。這部分輻射統稱為光輻射，這些輻射在與物質的相互作用中，顯示出波動和粒子雙重性。

不同的電磁波產生的機理和產生方式不同。無線電波是可以人工製造的，是振

盪電路中自由電子的周期性的運動產生的。紅外線、可見光、紫外線；倫琴射線；γ射線分別是原子的外層電子、內層電子和原子核受激發后產生的。

在電磁波譜中各種電磁波由於頻率或波長不同而表現出不同的特性，如波長較長的無線電波很容易表現出干涉、衍射等現象，但對波長越來越短的可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線要觀察到它們的干涉衍射現象就越來越困難。但是從電磁波譜中看到各種電磁波的範圍已經銜接起來，並且發生了交錯，因此它們本質上相同，服從共同的規律。

電磁波是由光子組成的，宇宙深處的星體發射的電磁波含有大量光子，光子在傳遞過程中由於分散，距離星體越遠，單位時間內單位面積上獲得的光子數越少，表現為電磁波的能量的衰減。而電磁波頻率的改變數很小。

自然界中各類輻射源的電磁波譜是相當豐富、相當寬闊的，與光電子成像技術直接有關的是其中的X線，紫外線，可見光線，紅外線和微波等電磁波譜，它們的特徵參量是波長λ、頻率v和光子能量E。三者的關係是v=c/λ，E=hv=hc/λ和E=1.24/λ，式中，E和λ的單位分別是eV（電子伏）和μm，h為普朗克常數（6.6260755X10J·S）；c為光速，其真空中的近似值等於3X108 m/s，在工程實踐中，根據不同的需要和習慣，採用不同的頻譜參量計量單位。

對x線，紫外線，可見光和紅外線，常用μm、nm表示波長；對無線電頻譜，用Hz或m來分別表示其頻率和波長；對高能粒子輻射，常用eV表示能量。

由物理學可知，“輻射”的本質是原子中電子的能級躍遷並交換能量的結果，低能級電子受到某種外界能量激發，可躍遷至高能級，當這些處於不穩定狀態的受激電子落入較低能級時，就會以輻射的形式，向外傳播能量。上述E=1.24/λ，正好將輻射的波長λ與其能量E聯繫起來。例如，E高-E低=1.24eV時，輻射的波長λ=1μm。