电磁波是怎么产生的

电磁波是怎么产生的

电磁波是什么？电磁波是怎么产生的？这可能是很多人都不太清楚的问题，下面进行了详细的介绍。

尽管电磁波看不见摸不着，但无论是日常生活中还是在中学的物理课堂上，电场和磁场（简称电磁场）的存在已经深入人心。实际上，电磁波就是变化的电磁场，它既是一种物质，也是一种能量的存在形式。

但和静止的电磁场不同，变化的电磁场所存在的区域会自发地扩张，因此看上去它们在朝着某方向运动。电磁波的运动速度c、频率f和波长λ满足关系：c=f*λ。

电磁波是如何产生的？其实亿万年来，宇宙中的一切有温度的物质，每时每刻都在对外辐射各种频率的、或强或弱的，杂乱无章的电磁波。然而，麦克斯韦是认识到电磁波的存在的第一人。

麦克斯韦认为：变化的电流（交变电流）会产生电磁波，即交变电流是电磁波的源；这一时刻已经存在的电磁波会产生下一时刻的电磁波，即初级波是次级波的源。交变电流的频率等于电磁波的频率。麦克斯韦的另一大贡献在于，他根据理论计算的结果，断言了电磁波的速度等于光速，光也是电磁波。

然而实际上，要想把交流电的能量全部以电磁波的形式辐射出去，并不容易。例如，中学物理实验课上导线中的交流电辐射出去的电磁波能量或许只占交流电总能量的0.1%。

为了将导线（传输线）中的交流电全部转化为电磁波，需要使用适当大小的“天线”。以收音机天线为例，即最简单的单极子天线，天线的长度必须是待发射电磁波的波长λ的四分之一，此时，导线中的交流电能量才能近乎百分之百地转化为辐射出去的电磁波。其他种类的天线的尺寸各异，但区别不会特别大，都和待发射的电磁波波长λ可比拟。

收音机的工作频率较低，波长较大，因此，所需要的天线尺寸就比较大。路由器的工作频率比收音机高，因此天线也就小一些。天线的大小总是与发射的电磁波的波长大小相关。

然而，到了光波频段，波长极短，短到和原子的尺寸差不多，我们无法制造出这样大小的天线，然而，电磁波的产生机理似乎并未发生太大改变。

正如低频电磁波的源：交变电流，是由电子在宏观尺度做变速运动产生的。高频电磁波也能由电子在微观尺度上的某些运动产生，只是这么短的尺寸，电子连原子核都走不出，我们也没有办法观测到电子在原子核中的运动轨迹。但我们能知道，电子的状态（即能级），当电子能级改变时，会辐射出高频的电磁波，即光波。

低频电磁波和高频光波是同一种物质，但性质却截然不同。这大概就像一根粉笔和一堆粉笔末的区别。

世间万物皆由带电粒子组成，带电粒子周围有场，场是万物的延伸，场使万物相连，万物动，则场跟着动，是为电磁波。因此电磁波的存在揭示了物质相互联系，不停运动，永恒发展的本质。