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在真空中传播的电磁波是否会有能量损耗是一个与电磁波相关的科普问题。在介质中传播的电磁波的能量损耗会去往何处？请帮我改写这个问题。 电磁波衰减现象 生活中我们会遇到电磁波衰减现象，例如在使用手机时，会遇到一些信号弱的情况。雷达有探测距离的指标，如果目标超出范围，就无法发现目标。
电磁波的大气损耗
- 电磁波在介质中传播有能量损耗，损耗的能量通常转化为热能；
- 空气是一种介质，电磁波在空气中传播有损耗，空气中的分子以及其它颗粒物，使电磁波发生散射，并有一部分转化热能；
- 空气损耗和频率相关，空气中的氧分子和水分子在某些频率的损耗有峰值。
电磁波在真空(自由空间)的传播损耗 在自由空间环境下电磁波的传播没有损耗，如何理解电磁波在自由空间的衰减公式：
按照本公式，电磁波频率越高衰减越大，距离越远衰减越大。那么，这些损耗的能量去哪儿了？
解释：
- 以上公式是指发射天线的发射功率，与接收天线的接收功率之比；
- 公式中损耗（Loss）并不是说发射信号功率在自由空间传播过程中被损耗掉了，而是因为发射信号是在指向发射方向的切线球面扩散的（可以用强光手电照射距离越远光斑直径越大参照理解），接收天线的有效面积仅占这个扩散球面的很小一部分，有效面积以外的能量，就"损耗"了，距离越远扩散球面越大，"损耗"越大；
- 接收天线的有效面积越大损耗越小，有效面积与频率的平方成反比，所以频率越高"损耗"越大。
公式推导：
总结
- 电磁波在介质中传输有损耗；
- 电磁波在自由空间传播总能量没有损耗；
- 远端接收能量小于发射能量，是由于电磁波传输面积扩散大于有效接收面积造成的。
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发表于 2023-7-5 17:23:16
