电磁波的波长和光子能量的关系

就像前面提到的那样，能量低于13．6e V的辐射叫做非电离辐射。人们感兴趣的两种非电离辐射是电磁波和机械振动。这一章我们将讨论电磁波，机械振动(或者说声波)将在本书第19章讨论。由于辐射没有产生电离，所以不会用到比电离、线性能量传递和W量等量。但是，衰减和吸收的概念是适用的。

电磁辐射

电磁辐射由振荡的电场和磁场组成。电磁波的传播不需要媒质; 也就是说，它在真空和物质中都能传播。页边图4-22是一张简化图。该图描述了电磁波的波长，即振荡场中相邻波峰之间的距离。图中的波是从左往右传播的。电磁波在真空中的恒定速度c是电磁波的频率ν和波长λ的乘积。

c=λν

把类波特性赋与电磁射线通常是很方便的。其他时候，把这些辐射看成是叫做光子或量子的离散的能量束也是有用的。电磁辐射的这两种解释可以通过下面的等式统一起来:

E=hν (4-36)

其中，E代表光子的能量，ν代表电磁波的频率。符号h代表普朗克常数，6．62×10-34J·s。

频率ν是:

ν=c/λ

光子能量可以写成:

E=hc/λ (4-37)

具有波长λ(用nm表示)的光子的能量(用ke V表示)可以用方程(4-38)计算:

E=1．24/λ (4-38)

在几个纳电子伏特和千兆电子伏特范围内变动的电磁波能量，形成了电磁波谱。(见表4-3)

表4-3 电磁波谱

(来源: Federal Communications Commission: Title47，Codeof Federal Regulations2.106)

例4-15 计算波长为0.001纳米的γ-线的能量。

例4-16 计算频率为100MHz(调频广播带)的无线电波的能量。100MHz=100×106s-1。

波长由下式决定:

从前面的例子可以看出，一个典型的无线电波的波长比γ射线的波长大很多数量级。相应的无线电波的能量比γ射线的要小。

电磁波的相互作用从电磁波谱的一端到另外一端变化极大。部分电磁波谱的一些医学应用描述如下。