图解 电波与光的基础和运用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2024

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　　当今世界可说是由「电波」建构而成。我们的周遭随处可见电波的存在，如广播、电视、手机、Wi-fi、蓝牙等。与电波同属电磁波的「光」也一样。除了照明用的灯光之外，我们也会将光的各种特性应用在我们的日常生活中。

　　各种「电波与光」的尖端技术支持着现代社会，要了解这些技术的原理，就必须学会基础知识才行。

　　将高中物理的内容简化，
　　一本搞懂「电波与光」的诞生与应用！

　　本书会尽量摆脱复杂难解的数学公式，结合最新、最切身的具体实例，简单说明各种生活中的物理现象。

　　不同于一般教科书将各个理论拆开说明，让我们从起点「电波的发现」开始，随着简洁直白的文字，循序渐进认识这个世界吧！

　　第一章 生活中不可或缺的电波
　　第二章 电磁波的本质
　　第三章 电波和光是同样的东西
　　第四章 光的各种性质
　　第五章 接下来是光子学的时代
 

作者简介

井上伸雄（Inoue Nobuo）

　　1936年出生于福冈市。1959年毕业于名古屋大学工学部电气工学科，进入日本电信电话公社（现在的NTT）工作。于该公司的电气通讯研究所研究开发数位传输、数位网路等技术。1989年成为多摩大学的教授，现为该大学的名誉教授。工学博士。

　　○在电气通讯研究所工作时，致力于日本数位传输的实用化，之后亦参与了高速数位传输方式与数位网路的研究开发。从日本开始发展数位通讯产业起，二十五年来皆致力于数位通讯技术的研究。

　　○1989年离开NTT后，于日经Communication志（日经BP社）连载网路讲座专栏。以此为契机，开始执笔写书，希望能用简单易懂的方式说明通讯技术。至今写过的主要作品包括《情报通信早わかり讲座》（共着，日经BP社）、《通信＆ネットワークがわかる事典》、《通信のしくみ》、《通信の最新常识》、《図解 通信技术のすべて》（以上皆为日本实业出版社）、《基础からの通信ネットワーク》（OPTRONICS社）、《「通信」のキホン》、《「电波」のキホン》（以上皆为SOFTBANK Creative）、《全彩图解通信原理》（脸谱）、《図解 スマートフォンのしくみ》（PHP研究所）、《モバイル通信のしくみと技术がわかる本》（animo出版）、《通読できてよくわかる电気のしくみ》、《情报通信技术はどのように発达してきたのか》（BERET出版）等。

　　○兴趣是海外旅行（超过70次，曾到访40个以上的国家），与东京六大学棒球赛观战。从昭和20年秋的早庆战以来，几乎每季都会到神宫球场观战，是个老早稻田迷。
 

前言
第一章 生活中不可或缺的电波
1-1 电波的发现——赫兹的实验与马克士威的预言
1-2 电波的频率——1秒内有几个波峰呢
1-3 再复杂的波也可视为sin波的组合——了解电波的性质
1-4 电波的各种传播方式——直线前进、绕射、反射、折射
1-5 电波的干涉——同相会增强、反相会减弱
1-6 以频率为电波分类——分为通讯、电视广播、雷达等用途
1-7 天空中有一层可反射电波的电离层——业余无线电玩家的功劳
1-8 频率的宽度是什么——频宽越广品质越好
1-9 电视广播所使用的电波——NHK东京为FM 82.5 MHz的意思
1-10 手机所使用的电波——白金频段的争夺战
1-11 雷达所使用的电波——极度精密的气象雷达
1-12 放出电波、处理电波的天线——长度为波长的一半的效率最好
1-13 可自由改变电波方向的「相位阵列天线」——应用在神盾舰与5G手机上
1-14 利用电波传送电力的「微波无线供电」——应用在海上风力发电与太空中的太阳能发电
 
第二章 电磁波的本质
2-1 电场与磁场——开放的电力线、封闭的磁力线
2-2 电力与磁力的关系——电力产生磁力、磁力产生电力
2-3 马克士威的预言——光也是一种能在真空内前进的电磁波
2-4 电磁波是电波与磁波纠缠在一起所形成的波——360度往外扩张前进
2-5 电磁波的极化是什么——手机所使用的垂直极化波、电视所使用的是水平极化波
2-6 电子的振动会产生电磁波——温度提升时会产生电磁波
2-7 电磁波可让电子振动——电波如何将水加热
2-8 电磁波对人体的影响——对心律调节器的影响
物理之窗 弗莱明定则
 
第三章 电波和光是同样的东西
3-1 光也是电磁波——从红外线、可见光，到X射线、γ射线
3-2 物体温度上升时会产生电磁波——黑体辐射的光谱
3-3 太阳与恆星所放出的电磁波——由光谱测量星体的温度
3-4 红通通的太阳——夕阳为什么是红的？
3-5 X射线是波长较短的电磁波——如何产生X射线？
3-6 对人体来说危险性很高的γ射线——不过可以用来灭菌或消毒

3-7 以电波观测星星的电波天文学——甚至用到亚毫米波来观测
3-8 从电波可以了解到宇宙的什么呢？——黑洞与宇宙背景辐射
3-9 可见光窗、电波窗——之所以只能在大气层外捕捉到来自宇宙的X射线，也是肇因于此
3-10 极光的成因与颜色——极光与霓虹灯的原理相同
3-11 各种物质所发射出来的光谱——当激发态的电子回归基态时
3-12 用光谱研究宇宙中的物质——从天体的速度，到宇宙的膨胀
3-13 寻找「第二地球」——由吸收光谱分析大气成分
物理之窗 原子结构
 
第四章 光的各种性质
4-1 光拥有波的性质——杨格的光干涉实验
4-2 绕射光栅——可用来测量波长
4-3 光通过结晶时可观察到绕射——由布拉格定律了解结晶结构
4-4 光是波还是粒子——爱因斯坦的光量子假说
4-5 电子的波——同时是波也是粒子的波粒二相性模型
4-6 光学显微镜与电子显微镜——波长越短，解析度越高
4-7 光会产生压力吗？——借由太阳光的压力推进探查机
4-8 光速为秒速30万公里——罗默的观测与斐索的实验
4-9 光速一定，不会改变——迈克生与莫雷的实验
4-10 光为什么会折射呢——随着介质与波长的不同，光会有不同程度的折射
4-11 光的全反射——钻石的光彩夺目来自于它很高的折射率
4-12 借由光纤缆线来传送光讯号——前进20 km后仍有一半的强度
4-13 天空与大海为什么是蓝色的呢——波长较短的蓝光会在空气中漫射，在大海中则可持续前进
4-14 对人类肉眼有害的光：紫外线与蓝光——请避开短波长的光
 
第五章 接下来是光子学的时代
5-1 光子学是什么——以电子学控制光子的技术
5-2 雷射光——用于光通讯的同调光
5-3 半导体雷射——1秒内发出数百亿次光脉冲
5-4 LED是二十一世纪的照明工具——蓝光LED的发明拓展了LED的用途
5-5 CD、DVD、BD——蓝光雷射可记录五倍于DVD的资料密度
5-6 用光来通讯——容量越来越大、速度越来越快
5-7 会用到光的「量子电脑」——什么是「量子叠加态」？
物理之窗 爱因斯坦预言了「重力波」的存在
索引
 

1-1 电波的发现——赫兹的实验与马克士威的预言

我们的周围充斥着各式各样的电波。虽然我们在二十世纪之后才真正懂得如何利用这些电波，但电波这种东西早在人类诞生以前就已经存在于自然界中。雷声响起、闪电划过天空时，放出的电流会在空中产生电波。地球上也可接收到来自太空的各种电波。

但是，肉眼看不到电波，手也摸不到电波。直到1888年，德国物理学家赫兹才以实验首次确认到电波的存在。

有一次，赫兹用图1-1的装置进行实验。图的左侧有两根彼此靠得很近的金属棒，当通以高压电时，金属棒间会产生火花放电。赫兹发现，此时一个放在附近，有一个狭小缺口的金属环也会产生火花。当赫兹停止金属棒的通电后，金属环缺口的火花也会消失。这两根金属棒与金属环并没有直接接触，故只能想像可能是金属棒间隙的火花产生了某种东西，经过空气跑到金属环的缺口，并在那里产生了火花。而这所谓的某种东西，其实就是电波。
 

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