大家好，我是RF小木匠

今天我們一起來討論一個問題：電磁波到底能不能穿透金屬？這個問題來源于射頻學堂微信群的一個討論。對于一個工程技術出身的我來說，答案肯定是No！但是真正的答案是什么呢？到底有沒有可以穿透金屬的電磁波？跟著我一起去尋找答案。

我們先來講第一個問題，什么是電磁波？

這個我們做過一個專題《重走電磁之路》，電磁波的發現也不過兩百年的歷史，但是這兩百年卻徹徹底底改變了我們的生活。我們從《麥克斯韋方程組》，討論到《麥克斯韋方程組的物理意義》再到《電磁波的三要素》，再到《如電磁波的極化》。我們講述的都是射頻范疇的電磁波，也是目前通信系統應用最廣泛的電磁波——微波。但其實從廣義上講，電磁波是一種由同相 且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，如下圖所示。

電磁波和我們剛介紹的聲波有本質的區別，我們在《聲波和電磁波到底有什么區別？》有過詳細介紹。電磁波的傳播不需要任何載體。

根據波長的不同，電磁波可以分為：無線電波，紅外線，光波，紫外線，X射線和伽馬射線。不同的電磁波的頻率不同，波長也不同，但是在真空中的傳播速度都是光速C=299792458 m/s。

這個就引出了比較熱門的幾個話題。我們一起討論一下。

1，電磁波到底能不能穿透金屬？

這時候您的答案是什么呢？比紫外線更高頻率的X射線和伽馬射線就具有穿透金屬的能力。X射線是極高能的波，其波長在0.03到3納米之間-比原子長不了多少，X射線的波長與原子大小相當，當照射到物體上時，一部分能量被吸收，而大部分能量可以穿透原子間隙，具有很強的穿透力。在工業生產中，我們可以用X射線來檢查金屬焊接的質量。如下圖所示。

當然波長更短的伽馬射線，其穿透能力更強。可以輕松穿透一般的金屬，比如鋁。所以通常用幾個厘米厚的鉛板或者幾米厚的混凝土來阻擋。伽馬射線通常來自于核輻射，對人體危害極大。

所以，對于波長很短的X射線和Gamma射線，電磁波是可以穿透金屬層的。但是我們通信中所用到的無線電波是無法穿透金屬層的。

這個一方面是電磁波的邊界條件，對于理想導體內部沒有電場和時變磁場，其表面沒有切向電場和法向的磁場，因此理想導體內部是不存在電磁波的。

2，手搖帶電棒能否產生電磁波？

這是來自知乎上的一個問題。電磁波是波動的電磁場，是電磁場能量的傳播，并不是電荷的傳播。從某種意義上來說，我們搖動帶電棒使得電荷發生振動。通過之前對麥克斯韋方程組的學習，我們知道，電流產生磁場，磁場的運動產生電場，電場能量和磁場能量相互變換震蕩輻射出電磁波。帶電棒是否就有電流呢？這是一個未知數，有電流是否就一定能產生磁場呢？有電磁場是否就能輻射出電磁波呢？這里面有一個條件不具備，就無法產生電磁波。但是這里的電磁波是無線電波。如果從廣義的電磁波出發，高于絕對零度（0K，即-273.15℃）的物質都可以產生紅外線。紅外線也是電磁波的一種，無論是手或者帶電棒都可以產生紅外線，但是這個電磁波的產生和搖不搖沒什么關系。熱量越高，紅外線的強度越大。現在各個場合的紅外線測溫儀就是用了你身體產生的紅外線來測定的。

當然，對于我們射頻人來說，我們要研究的電磁波基本上無線電波頻段，對于5G通信來說，其應用的無線頻率在60GHz以下，而現在用的最多的是6GHz以下的頻段。

不同頻率，不同波長的電磁波，有不同的應用場景，也有不同的特性，就像我們的眼睛一樣，我們只能看到可見光這一個頻段的電磁波，對于大部分的電磁波，我們是看不見的。

今天就到這吧。

審核編輯：湯梓紅