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2013 指考專區



2013/04/07【聯合報╱劉盈慧】

中央大學天文研究所教授陳文屏表示,人眼只能看得到可見光,但除可見光外,大自然還有X光、紅外線、紫外線、伽馬射線等眼睛看不到、必須用特殊的儀器才能照出的電磁波。

他解釋,物質散發熱度時會發出電磁波,溫度越高會發出越高能量。

「人體會發熱,就會放出電磁波」,陳文屏說,只是因人體不會發出可見光,所以大家不容易查覺到,但只要透過特殊儀器,電磁波一樣無所遁形。例如消防隊員或警察要救人或攻堅時,會用紅外線透視鏡,查看有無發出熱能的物體存在,用來判斷敵人或受困者所在的位置。

看得更遠一點,我們存在的宇宙會發熱,也有電磁波,這要從「宇宙大爆炸 」說起。

陳文屏表示,根據大爆炸理論,宇宙一開始是個密度極高、溫度極熱的「點」,約138億8200萬年前大爆炸後,散發出很高能量的光和熱,且宇宙體積還持續不斷地膨脹。

不過,因宇宙的能量是固定的,當宇宙不斷膨脹的過程,溫度就會降下來。從大爆炸初期,無法以數字描述的高溫,到後來慢慢降溫,現在已減弱到3度絕對溫度。而3度絕對溫度散發出的電磁波,就屬於微波的波長。

宇宙輻射是一種熱輻射,也是大爆炸留下的痕跡,這份殘存在宇宙間的能量,以微波的型式存在著。

歐洲太空總署的普朗克人造衛星上,也有能感應微波的裝備,「兩方就這樣對上線」,普朗克的儀器具有極高的靈敏度及解析度,才能把收集到的宇宙微波,繪製成宇宙大爆炸38萬年後的「宇宙嬰兒照」。

微波妙用多 生熱能、做通訊

微波是電磁波的一種,波長1公尺至1公釐,比可見光或紅外光的波長還長,但比無線電或電視的波長短。中研院天文所計畫科學家林凱揚表示,通訊用的微波及微波爐用的微波,都是同一種,只不過是波長不同,像手機用的微波波長約在30公分,微波爐的微波是12.2公分,而人造衛星的微波波長僅1至3公釐。

微波爐是怎麼讓食物變熱?林凱揚表示,微波爐的微波波長是12.2公分,對應頻率是2450MHz,這種波長與頻率,對於水的加熱效率最高。

微波爐產生的微波能穿透絕緣體,當這些微波遇上有水份的食物,微波會與水分子以相同的頻繁激烈振盪,振盪中,分子與分子互相摩擦,便產生了熱能。水分子在微波間每秒約振盪24億次,這種極高速振盪能在短時間內,替食物均勻加熱。

微波通訊也是微波的另一大應用。林凱揚說,微波能將信號以3000到30000MHz的微波作為載體傳輸,把資訊裝在這個波段裡,讓手機跟基地台之間通訊。最大的優點是微波能用最小的頻寬服務大量的用戶,而且訊號穩定、不易斷訊,適合用來做短程的通訊。

資料來源:聯合新聞網

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