各個波段的電磁波特徵與用途

電磁輻射 (Electromagnetic Radiation)

電磁輻射是一種波動的能量。電磁輻射說明電磁波的發射和傳播，是透過空間或介質傳遞其能量。電磁輻射依頻率一般區分為無線電波、微波、紅外光、可見光、紫外光、X射線和伽瑪射線等幾種形式。依據各個波段具有的能量特徵，可得知在非常低溫下(接近絕對零度時)，物質內的原子僅能輻射出無線電波和微波；當在攝氏零度左右(水的冰點) 則原子可輻射紅外光；在表面溫度約攝氏5～6千度的物質(如太陽表面)，才會有可見光的輻射；在溫度百萬度的物體表面，就會有X射線；到了表面溫度達百億度的物體表面，也會有伽瑪射線呈現。除了物體表面溫度可說明不同波段的電磁輻射來源之外，氣體被強光照射下所產生的「螢光效應」，也會有少量的高能量電磁波，如紫外光、X射線呈現。至於在核爆、超新星爆發時，則也會有大量的紫外光、X射線和伽瑪射線呈現。

實際上，電磁波頻譜常以所具有的能量（如電子伏特，1電子伏特為1.62x10-19焦耳）、波長（如公里、公尺、公分、微米(1微米=10-4公分)、埃(A0，1 A0 =10-8公分=10-4微米)或頻率(如每秒來回一次，稱之為「赫茲」(Hertz))來表示。所用表示法的不同，取決於工作使用的方便性。

無線電波 (Radio)

無線電波是一種電磁波，在電磁波譜中，其範圍波長為15公分～2公里的電磁波。無線電波常被用於長距離的通訊，如電視機、收音機等頻道都是運用到無線電波不易被阻擋、折射、變頻等特性。現今也用無線電波來探索宇宙遙遠處的奧秘。

微波 (Microwave)

微波是一種電磁波，在電磁波譜中，其範圍波長為0.1～15公分的電磁波。微波常被用於短距離的通訊或遙控，如電視機、冷氣機、音響等遙控器都是運用到微波的原理。現今也已應用2450MHz的頻率於廚房中的烹煮食物。

紅外光 (Infrared)

紅外光是一種電磁波，在電磁波譜中，其範圍自波長為7000埃(1A0 =10-8公分=10-4微米)的紅光到波長為0.1公分的微波。紅外光是M. Herschel於1800年所發現的。紅外光有著顯著的熱效應，可用溫差電偶、光敏電阻或光電管等儀器探測。按波長略可分成0.75～3微米(1微米=10-4公分)的近紅外區、3～30微米的中紅外區和30～1000微米的遠紅外區等三段。應用紅外光譜，在研究分子結構、固態物質的光學性質、夜視環境等，用途極大。

可見光 (Optical-light)

可見光是一種電磁波，其範圍波長約為4000～7000埃 (1A0=10-8公分=10-4微米)。透過菱鏡可得知可見光的組成顏色，通常界定波長約為4000～4500埃的為紫光；波長約為4500～5200埃的為藍光；波長約為5200～5600埃的為綠光；波長約為5600～6000埃的光為黃光；波長約為6000～6250埃的光為橘光；波長約為6250～7000埃的光為紅光。

紫外光 (Ultraviolet)

紫外光是一種電磁波，在電磁波譜中，其範圍波長為100～4000埃(1A0 =10-8公分=10-4微米)的電磁波。這一範圍開始於可見光的短波極限，而與長波X射線的波長相重疊。紫外光是J. W. Ritter於1801年所發現的。應用上，在測定氣體或液體中如氯、二氧化硫、二氧化氮、二硫化炭、臭氧、汞等特定分子，以及各種未飽和化合物的成分的紫外吸收光譜，用途很大。

X射線 (X-ray)

X射線是一種穿透力很強的電磁波，在電磁波譜中，其範圍波長為0.1～100埃(1A0 =10-8公分 =10-4微米)的電磁波。X射線是倫琴 (W. Rongen)於1895年所發現的，所以X射線又被稱為「倫琴」射線。X射線通常是由高速電子與固體碰撞而產生的，或是強光照射下所產生的「螢光效應」也會有少量的X射線呈現。因為它的強穿透力較不會損傷周遭組成物質，所以可用來作非破壞性物品等材料檢驗，以及動物的身體內部骨骼等醫學檢查。

伽瑪射線 (γ-ray)

γ射線的特徵和X射線極為相似，是一種輻射能量高且穿透力極強的電磁波，在電磁波譜中，其範圍波長為0.1埃(1A0 =10-8公分=10-4微米) 以下的電磁波。γ射線是維拉德 (P. Villard) 於1900年所證實的。γ射線通常是由極高速電子與原子核碰撞而產生。

大氣層對電磁波的屏障

十九世紀中葉 (1865 年)，馬克斯威爾闡明了「電磁輻射」 (或稱為電磁波)理論，說明了可見光是電磁波的一種，此外還有其他許多種類的電磁輻射，從無線電波到伽瑪射線皆是。除了可見光以外，其餘的電磁輻射均無法以肉眼看到。這些以往我們肉眼看不見而不知道它們存在的東西，現今我們該如何去探索它們呢﹖現代天文學藉著科技研發的各波段新型望遠鏡來觀看肉眼無法見到的事物，新型望遠鏡可偵測太空傳來各種不同的電磁輻射，並解讀其資訊，以揭開宇宙的奧秘。換言之，所有電磁輻射依照波長的長度排列，就可以得到電磁波譜，每個光譜區段各有不同的特性，也帶給我們有關宇宙中各種不同的資訊。圖7的電磁波頻譜，說明地球的大氣層僅留有可見光和無線電波段的透明窗口，讓可見光和無線電波可到達地面。

圖6.不同溫度的物理表面會熱輻射出不同波長的電磁波	圖7.大氣層對電磁波的屏障