电磁波的分类最常用且科学的方式就是按照频率(或波长)进行划分,因为频率直接决定了电磁波的物理特性、与物质的相互作用方式以及应用场景。以下是完整的分类框架和详细说明:
一. 电磁波按频率/波长的标准分类
国际电信联盟(ITU)和物理学界将电磁波划分为以下频段(按频率从低到高):
| 频段名称 | 频率范围 | 波长范围 | 主要特性与应用 |
|---|---|---|---|
| 极低频(ELF) | 3–30 Hz | 10,000–100,000 km | 穿透海水,用于潜艇通信;自然源(如地球电离层共振)。 |
| 超低频(SLF) | 30–300 Hz | 1,000–10,000 km | 地质勘探(探测地下结构)。 |
| 特低频(ULF) | 300–3,000 Hz | 100–1,000 km | 地震前兆监测、矿井通信。 |
| 甚低频(VLF) | 3–30 kHz | 10–100 km | 长距离导航(如LORAN)、与电离层相互作用。 |
| 低频(LF) | 30–300 kHz | 1–10 km | AM广播(长波)、航空导航(NDB)。 |
| 中频(MF) | 300 kHz–3 MHz | 100 m–1 km | AM广播(中波)、海事通信。 |
| 高频(HF) | 3–30 MHz | 10–100 m | 短波广播(电离层反射实现全球覆盖)、业余无线电。 |
| 甚高频(VHF) | 30–300 MHz | 1–10 m | FM广播(88–108 MHz)、航空通信、电视信号(早期)。 |
| 特高频(UHF) | 300 MHz–3 GHz | 10 cm–1 m | 4G/5G移动通信(700 MHz–3.7 GHz)、Wi-Fi(2.4/5 GHz)、卫星电视。 |
| 超高频(SHF) | 3–30 GHz | 1–10 cm | 5G毫米波(24–100 GHz)、雷达(X波段:8–12 GHz)、卫星通信(Ku波段:12–18 GHz)。 |
| 极高频(EHF) | 30–300 GHz | 1–10 mm | 太赫兹成像(安检、医学)、6G实验通信。 |
| 红外线(IR) | 300 GHz–430 THz | 700 nm–1 mm | 热成像(8–14 μm)、遥控器(940 nm)、光纤通信(1550 nm)。 |
| 可见光 | 430–790 THz | 380–700 nm | 人眼可见,颜色由频率决定(红:620–750 nm,紫:380–450 nm)。 |
| 紫外线(UV) | 790 THz–30 PHz | 10–380 nm | 杀菌(UVC:100–280 nm)、皮肤晒伤(UVB:280–315 nm)。 |
| X射线 | 30 PHz–30 EHz | 0.01–10 nm | 医学成像(软X射线:0.1–10 nm)、晶体结构分析(硬X射线:0.01–0.1 nm)。 |
| 伽马射线(γ) | >30 EHz | <0.01 nm | 核反应辐射(如钴-60衰变)、癌症放疗。 |
一,无线电波(Radio Waves):严格指 3 Hz (极低)– 300 GHz(极高) 的所有波段(ELF 到 EHF),是电磁波谱的最低频部分。包括长波,中波,短波,微波等。(4G,5G,wifi,蓝牙,卫星通信,雷达等)
二,光学波段:红外线、可见光、紫外线(300 GHz – 30 PHz)。
(1)红外线:热成像,夜视设备
(2)可见光:人眼可见,摄像头CMOS传感器捕捉,颜色由频率决定(红橙黄绿青蓝紫)
- 摄像头CMOS关键点捕捉可见光波段(430~750 THz)的光子能量,转换为电信号成像。
-
- 不直接处理通信数据,仅接收光学信号。
- 需滤除红外/紫外干扰(除非专用传感器)。
(3)紫外线:消毒
三,电离辐射:X射线和伽马射线(>30 PHz)。
总结:电磁波用来通信,图像和视频的生成(颜色,强度)