理论教育 电磁波在介质中传播的吸收衰减机理

电磁波在介质中传播的吸收衰减机理

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:而且,当分子从低能态被激发到高能态时,它表现为吸收;从高能态跳回到低能态时,呈现出辐射。电磁波在介质中传输的吸收衰减过程,是电磁波与介质物质分子起到作用,使分子能级从低能态跃迁到高能态而表现出的吸收作用。吸收衰减在本质上是使分子的内能状态发生了变化。对于表层含自由电子的材料,在电磁辐射的激发下,会引起表层自由电子运动的变化,即表现出对电磁辐射的吸收、散射特性,从而使电磁波在原传输方向上形成衰减。

电磁波在介质中传播的吸收衰减机理

电磁波在介质中传输吸收衰减过程,是介质将入射能量转化成其他形式内能的一个过程。由量子理论可知,构成粒子的物质分子运动能量是量子化的。分子运动具有的能量包括分子整体的转动动量Er、各原子在平衡位置上振动能量Ev 和原子中电子相对原子核的运动能量Ee。分子的每一运动状态都具有一定能量,或者说属于一定的能级。当电磁辐射与粒子相互作用时,如果其能量(E=hv)与分子的Er、Ev 或Ee 的能级能量差值相当,则分子产生相应的跃迁,分子就吸收或发射一定频率的电磁辐射。这种由于入射辐射引起粒子能量的转变,只有在玻尔频率条件得到满足时才能发生。而且,当分子从低能态被激发到高能态时,它表现为吸收;从高能态跳回到低能态时,呈现出辐射。电磁波在介质中传输的吸收衰减过程,是电磁波与介质物质分子起到作用,使分子能级从低能态跃迁到高能态而表现出的吸收作用。这种吸收具有选择性,其光谱是不连续的,不同的分子吸收的波长和吸收能力是不同的。吸收衰减在本质上是使分子的内能状态发生了变化。

从电子论的观点看,电磁波在介质中传输被吸收,是由于电磁波的电矢量使介质物质结构中的谐振的原子和分子获得能量而做受迫振动,当受迫振动的原子或分子与其他原子或分子发生碰撞时,振动能量转变成平动动能,此时分子热运动加剧,该部分能量被转化成热能而消失。对于表层含自由电子的材料,在电磁辐射的激发下,会引起表层自由电子运动的变化,即表现出对电磁辐射的吸收、散射特性,从而使电磁波在原传输方向上形成衰减。(www.daowen.com)

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