光是电磁波,可以用光学凸透镜聚焦,WiFi信号也是电磁波,可以用同样方法聚焦吗?

光是电磁波,可以用光学凸透镜聚焦,WiFi信号也是电磁波,可以用同样方法聚焦吗?

光和wifi都属于电磁波,因为它们都是依靠光子来传播能量和信息的。既然光可以聚焦,wifi当然也可以聚焦,只不过由于它们在电磁波谱中所处的波段和频率不一样,聚焦的方式就不可能一样了。因此wifi是不可以用光学凸透镜聚焦的,但它可以用其它方法聚焦。

电磁波整个波谱可分为可见光和不可见光。

严格意义上来说,我们通常说的光称为可见光,电磁波谱中除了可见光波段外的其他电磁波可以称为不可见光。可见光在电磁波谱中间占据一个小小的波段,即约在380nm~760nm之间。而整个波谱波长从亿亿亿分之一米到上亿米之间。

不可见光包括无线电波(含长波、中波、短波、微波)、红外线、紫外线、X射线、γ射线等。无线电波和红外线的波长比可见光要长,其中无线电波最长,从1mm~10^8m;微波是无线电波中波长最短的,从1mm~1m之间;红外线波长在760nm~1mm之间,最短处连接上可见光波长。

紫外线、X射线、γ射线都比可见光波长要短,也就是都短于380nm。从紫外线到γ射线一个比一个短,最短的伽马射线波长为10^-12~10^-24m,就是万亿分之一米到亿亿亿分之一米。

wifi传输信号采用的是无线电波中的微波段,波长在7~12cm之间。

电磁波波长与频率的关系。

电磁波波长越长,频率越低,能量越小;反之波长越短,频率越高,能量越大。因此无线电波是电磁波谱中频率最低能量最小的不可见光;伽马射线是电磁波谱中频率最高能量最大的不可见光。故无线电波一般是不伤人的,而紫外线、X射线、γ射线会伤人和杀伤生物。

频率与波长的关系遵循v=fλ公式,其中v代表波速,f是频率,λ为波长。电磁波速为光速,因此公式为c=fλ,也可以变换为f=c/λ或λ=c/f。就是说,知道了电磁波波长,就能够计算出其频率,而知道了其频率,就可以计算出其波长。

不同波长的电磁波要聚焦当然就要用不同的方法了。

微波与可见光穿透玻璃的方法不一样。

先说说可见光穿透玻璃的机制。可见光的波长为380~760nm,玻璃属于非晶体,分子网眼较大,平均尺度约10^-6m,也就是约1000nm,是可见光的波长约1~3倍,这样,可见光随便一钻,就通过了,加上光在玻璃中具有折射性能,就可以通过凸透镜聚焦。

wifi属于无线电波中的微波波段,是厘米波,波长在7~12cm之间,比可见光波长要长9~30余万倍,比玻璃分子网眼要大7~13万倍,而且频率又没有可见光高,力量也就没可见光大,再怎么钻也钻不过去。那么微波为啥能够透过玻璃呢?原来它来硬的不行,就来弯弯绕,根据衍射效应,也就是绕弯子效应,从网格分子与分子之间的间隙中套穿过去了。

微波虽然可以透过玻璃,但过去的方法不一样,也没有折射效应,因此就无法通过透镜聚焦了。

那么,wifi又怎么能聚焦呢?

这就要用不同的材料了。金属晶体或其他非金属晶体材料,不存在玻璃的二氧化硅缔结分子网格结构,内部结构的原子晶格半径和晶格点阵之间间隙都小于0.3nm,这个尺度比可见光最短波段380nm还小了1000多倍,比无线电波(包括微波)就更小了,因此无论是可见光还是无线电波都无法穿过,无线电波就更加被致密性阻碍住了,也就是被屏蔽。

这就是我们在乘电梯或者被封闭在一个铁屋子里,无法接收到电波信号的原因。但这种材料不仅仅是屏蔽效应,还对电波有着高度的反射效应,为对无线电波聚焦创造了条件。人们把晶体结构材料做成抛物面,就可以对无线电波聚焦了。

射电望远镜就是将电磁波聚焦的典范。

射电望远镜的作用,就是将远处照射过来的电磁波聚焦成像。原理是通过抛物面天线,将远处平行传输过来的电磁波反射汇集到中心焦点上,通过接收器接收,经过电脑一系列处理就形成图像。因此所有的射电望远镜都做成一个大锅的样子,和光学望远镜的抛物面反射镜一样的道理。

我们远看射电望远镜的大锅抛物面,就像一面光滑的镜子,其实每一块拼接的材料并不需做成密实的整体,而是留有孔眼的网状结构,这是因为这个聚焦的抛物面大锅,只要阻挡住电波就行了,网眼小于需要接受的电波波长,对于电波来说,就是反射的镜子。

射电望远镜一般都是接收无线电波的,无线电波波长最短的就是微波,在毫米级,因此如果要阻挡微波汇集聚焦,这个反射面孔洞就要小于厘米级。

我国2013年建成的上海佘山65米口径射电望远镜,接收的电波信号最短可达7毫米,最长可达21厘米,有8个接受波段,总体性能排在世界第四位;而2016年建成的贵州500米口径球面射电望远镜(FAST),被誉为中国天眼,是迄今世界最大的单口径射电望远镜,工作频率在70MHz~3GHz,根据频率与波长换算,可探测波长约10cm~4.3米的无线电信号。

除了射电望远镜,还有射线望远镜,如红外线望远镜、X射线望远镜、伽马射线望远镜,这些都是利用对电磁波屏蔽反射原理聚焦,接收遥远太空传过来的各种射线微弱信号,通过聚焦放大成像,让人类了解亿万光年外的天体。

综上所述,wifi是可以聚焦的,只不过不能够用光学透镜来聚焦。

所谓wifi就是现代无线通信,采用的是微波段信号,由于发射和接收面向四面八方,因此无需聚焦定向。但许多微波发射站、中继站、终端站,为了放大发射和接收信号,就采用了锅式天线聚焦。

因此,不但wifi信号,各种波段的电磁波信号都可以聚焦,只不过是聚焦方法与可见光不一样而已。谢谢阅读,欢迎讨论。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。

光是电磁波,可以用光学凸透镜聚焦,WiFi信号也是电磁波,可以用同样方法聚焦吗?

?不可以。它们虽然属于一个电→磁→光系统,但是它们之间传播方式与工作原理完全不一样。

?凸透镜聚焦的原理见下图所示。

光与主轴,通过凸透镜两个球面球心 C1、C2 的直线叫凸透镜的主光轴。凸透镜的中心0 点是透镜的光心。平行于主轴的光线经过凸透镜后会聚于主光轴上一点F,这一点是凸透镜的焦点。焦点F 到凸透镜光心0 的距离叫焦距,用f表示。物体到凸透镜光心的距离称物距,用u 表示。物体到凸透镜所形成的像到凸透镜光心的距离叫像距,用v 表示。

?将平行光线平行于主光轴凸透镜两个球面的球心的连线称为此透镜的主光轴的射入凸透镜,光在透镜的两面经过两次折射后,集中在轴上的一点,此点叫做凸透镜的焦点。凸透镜在镜的

两侧各有一实焦点,如为薄透镜时,此两焦点至透镜中心的距离大致相等。凸透镜之焦距是指焦点到透镜中心的距离,用f 表示。凸透镜拥有放大作用。凸透镜二倍焦距分大小,一倍焦距分实虚正倒。凸透镜球面半径越小,焦距越短。凸透镜可用于放大镜、老花眼及远视的人戴的眼镜、摄影机、电影放映机、幻灯机、显微镜、望远镜等。

?人们使用的WiFi信号属于高频无线电电磁波(千兆频率),是通过调制解调器利用一定频率,由发射天线向空间发射,它就像水塘中间扔出的一块石头一样,溅起的波浪是向360o方向延伸的。电磁波在传播过程中,电子与其它大气分子或离子将相互碰撞,电磁波的能量会被电离层及遮挡物吸收一部分而产生损耗。频率越高则损耗越小,频率越低损耗越大。

?按照提问者所说情况,关键是光学凸透镜无法固定位置进行聚焦。即使是聚焦360o的一点波,根本没有能量聚集在一起。至今为止,科学家还没有能力将其电磁波采用利用凸透镜来假设聚焦电磁波的。再者将其WiFi信号聚焦了有什么作用?这里本人十分佩服提问者这种脑门大开的问答题。

知足常乐于上海2019.11.12日

光和wifi信号本质上都是电磁波,通过凸透镜都能实现聚焦,只是效果不一样。

电磁波是同相震荡且相互垂直的电场和磁场,在空间中传播的震荡粒子波,具有波粒二象性。


电磁波频率由低到高,也就是波长由长到断,主要分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。其中光属于可见光,波长在380-780nm;wifi信号属于无线电波,波长在几厘米到十几厘米。

电磁波都具有一定的穿透能力,同时也会因进入媒介的不同,产生不同的反射和折射现象,能量也会发生衰减。与wifi相比,可见光的波长较短,所携带的能量就高。

在穿过凸透镜时,未衰减的能量就多,而且由于可见性,我们在凸透镜后一定距离放置接收投影的物体,就会看到折射后的焦点,如果把太阳光聚焦,我们甚至可以把纸张、布料、木材点燃。

与此相对应的wifi,由于其波长达到厘米甚至十几厘米,传播过程中振幅很大,而且在遇到和它波长差不多物体(比如凸透镜)时,根据衍射原理,它就会很容易改变传播方向,所以wifi在遇到凸透镜时很大几率会绕着走。同时,由于wifi携带能量较低,即使穿透凸透镜,剩余的能量也衰减了很多,聚焦就失去了意义。

光波和WiFi信号都是电磁波。聚焦原理差不太多。但是光学透镜对可见光比较好。并不是所有的电磁波都能过玻璃。所以电磁波透镜一般,不是用玻璃。

很多电磁波天线锅。其实就是电磁波反射镜。

而光学菲涅尔透镜。适用于光,对其它电磁波咋样不好说。

菲涅尔原理的天线,不是不可以。

菲涅尔反射太阳灶,

菲涅尔雷达反射天线。重量轻占体积少,是相控阵雷达天线的一种,

这个问题其实很简单!

光学经过透镜而聚焦,从本质上讲,是光的折射的特例。或者说,光的折射定律是透镜聚焦光线的本质。光的折射定律是几何光学的基本定律之一。是在光的折射过程中,确定折射光线与入射光线之间关系的定律。1621年由斯涅耳提出。光从一种介质射向另一种介质的平滑界面时,一部分光被界面反射,另一部分光透过界面在另一种介质中折射,折射光线服从折射定律:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。该定律同样适用于声波和无线电波.

Wifi使用的载波频率为2.4GHz电磁信号,理论上也可以通过光学透镜聚焦已透过的电磁波(注意是已透过的电磁波),但是这个频率的电磁波穿透障碍物包括玻璃的能力较差,在穿透玻璃的过程中大部分转化为热量而被玻璃吸收,同时还有很大一部分电磁能量发生了反射,能穿透透镜的Wifi信号微乎其微,所以用玻璃透镜是达不到聚能聚焦的效果,现实中,对于Wifi信号一般用球面金属反射面来达到能量聚焦的目的,类似于凹透镜的镜面反射!

光是电磁波,可以用光学凸透镜聚焦,WⅰFⅰ也是电磁波,可以用同样的方法聚焦吗?答案是“不可以”。那原因是什么呢?

要搞清这个问题首先要了解一个概念叫做光的“折射”。它是指光线在两种不同媒质间传播时,通过界面的光线会发生偏折改变方向的现象。我们常见的凸透镜就是利用光的折射原理来工作的。下图就是两个不同曲光度凸透镜对光线聚焦的示意图。

因为透镜是置于空气中的,所以在镜面上就形成玻璃和空气两种媒质的界面,由于每种材料的折射率是固定的,所以凸透镜的曲率越大,折射角度也会变大,聚焦效果越明显,

另外用不同材质制成的同形状凸透镜,其“度数”也是不一样的,这也是用玻璃和塑料制成的同度数眼镜厚薄不一样的原因。

不过除了材质以外,影响光线折射的另一个重要因素就是光的频率或波长,一般来说光的波长越长或频率越低折射越小。光的这一特征可以通过一个棱镜分光的小试验加以证实:

由于红光的频率低故折射角度较小,蓝光频率高折射最为明显。这就按不同的波长把白色的阳光分解为漂亮的彩带。从图中可以看出,无线电波的频率比红光还要低得多,所以当无线电波遇到凸透镜时可径直通过,基本不会发生折射现象,当然也就不可能实现聚焦了。以上是我的回答。

欢迎评论,转发、点赞!

可以、但是从物理学上来说、电磁波能不能穿透玻璃呢,电磁波的能量密度可是比可见光波低很多的

WIFI信号的波长,比可见光波高了5个数量级,在穿过玻璃透镜时的特性是不一样的,不会像可见光那样发生折射,因此不会形成可见光那样的聚焦。

无论是可见光、紫外线、WIFI信号(属于微波)、还是无线电波,本质上都是电磁波,拥有电磁波的所有特性,它们之间本质上只是波长不同而已。

我们知道可见光在均匀的介质中沿直线传播,也会被物质吸收和反射,在穿过不同介质时还会发生折射现象,利用这一原理,可见光穿过凸透镜时就能产生聚焦。

我们来看WIFI信号和可见光的对比:

可见光

波长:380nm~780nm

频率:380THz~790THz

WIFI信号

波长7~13cm

频率:2400MHz~4500MHz

玻璃的主要成分是二氧化硅(SiO2),其微观原子呈无规则网状结构,网状结构的平均尺度在微米数量级,略比可见光波长大。

由于可见光的波长短,加上玻璃材料对可见光的吸收很少,所以可见光的光子可以穿过了玻璃,由于可见光在玻璃中的传播速度发生了变化,根据能量最小原理光会在介质交界处发生折射,而凸透镜刚好能把折射后的光线聚焦于一点。

WIFI的波长远大于玻璃分子的网状结构,于是WIFI信号穿过玻璃的网状结构时,不是光子穿了过去,而是看成电磁波发生了衍射,两者波长的差别,导致玻璃材料对厘米波不会产生折射,也就不具备玻璃透镜的聚焦效果。

但是我们可以利用金属材料,来反射微波和无线电波,并让电磁波聚焦于一个区域内,比如接收卫星信号的装置,外观呈锅的形状。

对于波长比可见光更短的X射线,由于玻璃对X射线的折射率接近于1,折射现象不明显,而且玻璃对X射线的吸收严重,所以X射线的聚焦也是技术上的一个难点。

我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

从原理上来说,光与WiFi信号都是电磁波,都属于横波,即振动方向与波的传播方向垂直。光可以用光学凸透镜聚焦进行聚集的,根据C= f*linda(C为光速,f为频率,linda为波长)得知, 也就是说,频率很大,波长越小,是一个反比例的关系。

可以看出无线电波的波长在几十米这个区间,折射率跟波长有关的,波长越大,折射率就会越小,所以WiFi信号的折射率非常小,达到不错的效果需要很大的“透镜”

那WiFi信号如何聚集,要用到抛物面天线,就是像大家常见的卫星接收天线的“锅”,能把电磁波反射集中到“焦点”上,然后转换为接收电流。不得晃提的是我们国家的贵州射电望远镜。事实上,光学波段和射电波段都需要“光学”系统,一个光学系统的镜面精度要达到观测波长的4分之一,光学波段波长在10^2nm量级,而射电是从接近~1mm到几十米这个波长范围,显然,光学望远镜所需的镜面精度至少比射电望远镜高一万倍,而要在越大的尺度上实现全部镜面均控制在一定的精度范围内就越难,所以光学难以做大。

贵州500米口径球面射电望远镜 ,简称FAST,位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中,工程为国家重大科技基础设施 。

所以wifi信号是可以聚集的,用的就是球面射电望远镜的原理。

有diy爱好者自制WiFi信号增强器,大家可参考下。

希望我的回答能帮助到你,如果喜欢,点一下关注哦。

光与电磁波的波长相差好多倍的数量级,性质有本质的不同,所以同样是通过玻璃,各自的物理结果会大不一样。光在玻璃的折射率较大,所以容易将他聚焦,并且可见性强,容易实现……而电磁波在玻璃上几乎没多少折射,甚至可以说玻璃对电磁波没啥影响,就更不要说用玻璃透镜来聚焦电磁波了。想聚焦电磁波,只能用别的材料来实现,但绝对不是简单的玻璃能做到。卫星接收锅也是一种聚焦电磁波的方式,他是用金属对电磁波的反射的原理来实现。至于把“穿透而过的电磁波聚焦起来”要用什么材料,科学界是有这个材料的,但我不知道而已,而我知道的就是——绝对不是用玻璃凸透镜来实现。

搞事情!那些不能说的秘密都在这里   关注公众号:百科派  

         

本文来自网络,不代表百科派立场,转载请注明出处:http://www.xinglongcang.com/299.html

作者: admin

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。

联系我们

联系我们

0898-88881688

在线咨询: QQ交谈

邮箱: email@wangzhan.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部