有一位可愛的讀者向我提了三個(gè)問題：
1、無線電波屬于電磁波，但是頻率比光波低，為什么光無法穿透手機(jī)外殼而無線電波可以？
2、無線電波是電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替形成，是電磁場(chǎng)傳遞的效果，那么電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以穿透無導(dǎo)電性無導(dǎo)磁性物體，那為什么無線信號(hào)還會(huì)被水泥墻體阻攔？
3、如果光和無線電波的區(qū)別只有頻率不同，那么如果將電磁場(chǎng)頻率達(dá)到光波頻率會(huì)不會(huì)也可以被看到？
嗯……相信很多人都對(duì)“光是一種電磁波”這句話的本質(zhì)非常疑惑吧，“電磁波”在這句話中算什么呢？是一個(gè)豬圈嗎？把長著獠牙四足奔跑的動(dòng)物都關(guān)進(jìn)去就可以了？所以它們只是同類關(guān)系嗎？同樣頻率的光和無線電波有什么關(guān)系呢？
嗯嗯，不要慌，我們首先要學(xué)會(huì)，從物理的世界認(rèn)識(shí)一個(gè)事物而非直接看到的，光與無線電波到底是什么關(guān)系，讓我給你細(xì)細(xì)說來。
首先……我們的眼睛是怎么看見光的？
其實(shí)就是光與視覺神經(jīng)細(xì)胞中的色素分子發(fā)生作用，讓色素分子進(jìn)入一種電活性的狀態(tài)，從而釋放電信號(hào)，電信號(hào)隨著神經(jīng)傳遞進(jìn)大腦，我們就看見光了。
那手機(jī)又是如何接收到無線電波的？答案是無線電波與天線發(fā)生感應(yīng)作用，產(chǎn)生了信號(hào)電流，于是就可以通信了。
發(fā)現(xiàn)二者的相似性沒？它們與物質(zhì)的作用方式都是可以激發(fā)電流呀。所以光與無線電波其實(shí)就是一個(gè)東西，本質(zhì)是完全相同的，并不是一類東西。
那么為什么說無線電波是磁場(chǎng)與電場(chǎng)交替形成的，而光是由光子組成的呢？
其實(shí)這兩句話同時(shí)可以用在它們倆身上，無線電波當(dāng)然也是有光子的，而光當(dāng)然也是由電場(chǎng)與磁場(chǎng)交替形成的，哈哈哈哈哈……你沒想到吧！
開動(dòng)你的腦筋想一下，上面我說了二者都可以激發(fā)電流，那么請(qǐng)問——什么會(huì)引發(fā)電子的定向移動(dòng)呀？中學(xué)教材會(huì)告訴你當(dāng)然是電場(chǎng)，所以光為什么可以讓色素的電子活躍起來呢？因?yàn)槠渲幸灿须妶?chǎng)呀！
那問題又來了，為什么我們看得見光卻看不見無線電波呢？
因?yàn)樘炀€的大小不同呀，接收電磁波的天線需要是波長的一些固定長度倍數(shù)，如1/4，1/2，3/4，5/8等數(shù)值。光的頻率非常高，對(duì)應(yīng)的波長也就非常短，那大概是多短呢？390~760納米，而一個(gè)色素分子的大小差不多是幾十納米，色素分子中的電子軌道構(gòu)成了一個(gè)微型的小天線，因而可以精確地吸收并轉(zhuǎn)化光中的能量。
所以我們看不見無線電波只是因?yàn)槲覀冄劬锏摹疤炀€”只能接受這么高頻率的電磁波而已，實(shí)際上人類看不見的光多了去了，比如紅外線，蛇的面窩細(xì)胞就可以感知。
那為什么光不能穿過手機(jī)的外殼呢？
就像你已經(jīng)想到的那樣，并不是所有的物體光都不能穿過，有些東西不是透明的么？為什么會(huì)存在透明的東西？因?yàn)檫@些物質(zhì)分子它們的電子軌道沒有能與可見光的頻率發(fā)生共振的大小結(jié)構(gòu)，所以就不會(huì)吸收光。相反的來說，只要物質(zhì)分子中存在著“小天線”，就會(huì)吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為熱能。
這樣你就可以同時(shí)理解為什么物體有顏色了，因?yàn)槿绻肿又械摹靶√炀€”可以吸收一些頻率的電磁波而放過另一些的，就會(huì)表現(xiàn)出無法吸收的顏色，如果全部都可以吸收呢？就是黑色。
這樣你也就可以理解為什么無線電波可以穿過手機(jī)外殼了吧！能吸收是一種能力，不能吸收才是常態(tài)呀。
再說說為什么高頻率的無線電波會(huì)被水泥阻攔吧
其實(shí)說是阻擋其實(shí)就是被反射或是吸收變成熱能了而已，本質(zhì)上來說并不是“電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以穿透無導(dǎo)電性無導(dǎo)磁性物體”，應(yīng)該說并不存在絕對(duì)沒有磁性的一般物質(zhì)。只要是我們能認(rèn)知的物質(zhì)都是由原子核和電子組成的，它們都是有極微弱的磁性，而且電磁波與物質(zhì)發(fā)生互動(dòng)也沒有一個(gè)絕對(duì)的界限，只是強(qiáng)弱而已，在100米以下深的海水，光也同樣無法穿透。
電磁波的頻率越高，水泥中的各種分子與之發(fā)生共振的效率也就越高，吸收能力也就越強(qiáng)，而頻率越低，就越難有除金屬以外的物質(zhì)能與其發(fā)生共振，穿透力也就越強(qiáng)。
最后就說一說電磁波可否加頻率到光的程度
電磁波存在上限頻率，是3THz。再往上天線就會(huì)因過高的頻率產(chǎn)生極高的熱效應(yīng)，而紅外線的頻率是從3.8THz開始的，可見光從4.8Thz開始，所以……你不可能用天線直接發(fā)出光。
雖然沒法用天線放光，但是從光掉成電磁波的例子倒是有一個(gè)現(xiàn)成的，老式電視在沒有信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)雪花，這是因?yàn)榻邮盏搅宋⒉ㄐ盘?hào)。但是你絕對(duì)想象不到這些微波是從哪里來的，其實(shí)它們本來是宇宙大爆炸時(shí)留下的光子！因?yàn)橛钪媾蛎浂l率下降掉到了微波的波段，也就是宇宙背景輻射。
所以，你現(xiàn)在明白為什么說光是一種電磁波了吧？
