實驗室如何自製電磁波?

時間 2021-05-06 19:34:44

1樓:雨落

你站在實驗室裡就行。

根據黑體輻射,有溫度的物體在熱平衡情況下會放出相應波段的電磁波。

如果你想調節波峰的頻率,還可以運動一下,讓自己體溫公升高。

如果想要指定的波長佔主導,你可以往身上貼一點超表面(超材料),根據kirchhoff定律,你把超材料加熱以後,發出的波峰的頻率和吸收的波峰的頻率相同。

2樓:

這是個很有意思的問題,我準備分電磁波段來說一下。

無線電波——振盪電路+功率放大器:

對於波長較長的無線電波而言,其產生大多基於振盪電路+功率放大電路+發射天線的原理。由振盪電路生成特定頻率的交變電訊號(亦即載波。在實際的無線電發射機當中,會將需要傳遞的訊號調製於載波之上),經過功率放大電路放大,然後由發射天線發射至空間,這樣便完成了無線電波的產生。

常用的振盪電路包括LC振盪電路、RC振盪電路與晶體振盪電路。

從用於廣播與通訊的各種電台,到日常生活常用的微波通訊,大多是基於上述原理。

微波與公釐波——真空電子元件:

除了振盪電路原理之外,大功率微波也可以通過真空管元件產生。此類元件利用電子在真空中的運動產生電磁波,因而可以實現可觀的輸出功率。

常見的真空電子元件包括磁控管、速調管、行波管、正交場放大管、迴旋管等。

對於發射功率由很高要求的各種雷達發射機,大多是基於上述原理。

亞公釐波/太赫茲——電子學與光學手段:

100GHz-10THz的範圍是通常認識中無線電波與光波的交叉頻段,被人們稱為「Terahertz Gap」。對於該頻率範圍電磁波的產生,傳統方法開始變得無能為力。實驗室中對該頻段電磁波的產生通常從光學與電子學兩個方面入手。

電子學方面,產生太赫茲波段電磁波的思路主要是基於上述振盪器與真空器件的頻率提公升。較為常見的方式之一是振盪器+倍頻鏈,其原理是利用半導體器件的非線性效應,對輸入頻率產生的高次諧波進行濾波與放大,得到更高頻率的輸出訊號;另一種常見的原理是返波管,其原理是利用返波管中群速度與相速度相反的返波與電子注形成反饋的方式產生高頻的電磁波輸出。

光學方面,產生太赫茲波段電磁波的思路則更多是利用不同的光學效應。對於太赫茲脈衝,較為常見的方式是基於飛秒雷射的光電導天線、光整流(非線性晶體)、四波混頻(空氣等離子體)方式;而對於連續太赫茲波,氣體幫浦浦雷射器與量子級聯雷射器等可以實現更大的功率。

紅外線——雷射器、氣體放電光源、黑體輻射源

(待續)

可見光與紫外線——白熾燈、螢光燈、發光二極體

(待續)

X射線——X光管(韌致輻射)

(待續)

Gamma射線——核裂變/核衰變

(待續)

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