无线电

无线电是电磁波谱中波长最长的一种电磁辐射，通常频率为 300 千兆赫 (GHz) 及以下。 在 300 GHz 时，对应的波长为 1 mm（比一粒米还短）； 在 30 赫兹时，相应的波长为 10,000 公里（6,200 英里）（比地球半径长）。 与所有电磁波一样，无线电波在真空中以光速传播，而在地球大气层中以接近但略低的速度传播。 无线电流是由带电粒子加速产生的，例如随时间变化的电流。 自然产生的无线电波由闪电和天体发出，是所有温暖物体发出的黑体辐射的一部分。

无线电是由称为发射器的电子设备人工产生的，该设备连接到辐射电波的天线。 它们由连接到无线电接收器的另一根天线接收，无线电接收器处理接收到的信号。 无线电在固定和移动无线电通信、广播、雷达和无线电导航系统、通信卫星、无线计算机网络和许多其他应用的现代技术中得到广泛应用。 不同频率的无线电波在地球大气层中具有不同的传播特性； 长波可以绕过山脉等障碍物并沿着地球的轮廓（地波）衍射，较短的波可以从电离层反射并返回地平线以外的地球（天波），而更短的波长弯曲或衍射很小并继续传播 一条视线，因此它们的传播距离仅限于视界。

为防止不同用户之间的干扰，无线电波的人工产生和使用受到法律的严格监管，并由名为国际电信联盟 (ITU) 的国际机构协调，该机构将无线电波定义为频率任意低于 3,000 GHz 的电磁波， 在没有人工引导的情况下在太空中传播。 无线电频谱根据频率划分为多个无线电波段，分配给不同的用途。

无线电最早是由苏格兰数学物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1867年提出的电磁学理论预言的。 他的数学理论，现在称为麦克斯韦方程组，预测耦合的电场和磁场可以作为电磁波在太空中传播。 麦克斯韦提出光是由波长很短的电磁波组成的。 1887年，德国物理学家海因里希·赫兹通过在实验室中产生无线电波的实验证明了麦克斯韦电磁波的真实性，表明它们表现出与光相同的波动特性：驻波、折射、衍射和偏振。 意大利发明家古列尔莫·马可尼 (Guglielmo Marconi) 于 1894 年至 1895 年左右开发出xxx台实用的无线电发射机和接收机。 他因无线电方面的工作获得了 1909 年的诺贝尔物理学奖。 无线电通信在 1900 年左右开始商业化使用。现代术语无线电波在 1912 年左右取代了原来的名称赫兹波。

带电粒子在加速时会辐射出无线电。 无线电波的自然来源包括地球大气层中闪电和其他自然过程产生的无线电噪声，以及太空中的天文无线电源，例如太阳、星系和星云。 所有温暖的物体都会辐射高频无线电波（微波）作为其黑体辐射的一部分。

无线电流是由时变电流人工产生的，由在称为天线的特殊形状金属导体中来回流动的电子组成。 一种称为无线电发射机的电子设备向天线施加振荡电流，天线以无线电波的形式辐射能量。 无线电流由连接到无线电接收器的另一根天线接收。

当无线电波撞击接收天线时，它们会前后推动金属中的电子，从而产生微小的振荡电流，接收器会检测到这些振荡电流。

从量子力学来看，与光等其他电磁辐射一样，无线电波也可以被视为称为光子的不带电基本粒子流。 在发射无线电波的天线中，天线中的电子以称为无线电光子的离散数据包形式发射能量，而在接收天线中，电子以无线电光子的形式吸收能量。 天线是光子的相干发射器，就像激光一样，所以无线电光子都是同相的。 然而，根据普朗克关系 E = h ν {\displaystyle E=h\nu }，单个无线电光子的能量非常小，从 10−22 到 10−30 焦耳。