红外功能可以穿墙么,红外线遥控都不能穿墙吗

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-04-05 22:57:34

刚才在评论区回答的问题,提交后刷新,答案两次都消失了,气死我也,直接发文回答!


关于“红外线是否能穿墙?”这个问题,换句话说也就是“电磁波能否穿墙?”这是个非常复杂的问题,一方面高频率的电磁波跟低频率的电磁波在很多方面也有完全不同的特性,所以电磁波的穿透力与频率之间并不是简单的递增或者递减关系;另一方面电磁波穿墙与其频率、波长、能量等多种特性,以及衍射、透射、反射等多种效应,以及墙体的化学、物理特性均相关

也就是说一部分电磁波所谓的“穿墙”,并不是“穿”过去,有可能是产生绕射、衍射的效果,例如泊松亮斑,WiFi

解释起来也涉及到很多专业领域,在此我尝试着相对简单的解释一下。


墙体外

要想穿墙,电磁波需要面临的第一步就是穿过墙体表面。当电磁波从空气入射到墙体表面时,会产生反射波和透射波,可以根据菲涅尔公式计算。大家和我一样,作为吃瓜群众,我们表示既没有时间去学,更不想去算,好吧,我们说人话。

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说人话

简单来说,也就是电磁波要想从空气中穿进墙体,需要用在空气中的电场和磁场感应出墙体里面的电场和磁场。如果这是块铜板墙,是良导体,那么在这一步就玩儿完了,因为铜的导电特性很好,电场在铜板墙内部非常低,几乎不能产生电磁波,所以铜板墙表面就把电磁波反射得差不多了。幸好这堵墙基本不导电,但对电磁波还是有一定的反射,虽然造成了电磁波的衰减,不过好歹有一部分的电磁波成功进入墙体中。

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反射

墙体内

一部分电磁波进入墙体后,就会在墙体内传播。如果这堵墙做工非常考究,内部物质非常均匀,而且绝缘性非常好(没有绝对的绝缘体),吸收率很低,电磁波在其中传播就会比较顺畅的。电磁波在这种有电阻率的导体中传播的问题,可以通过麦克斯韦方程组来计算,嗯嗯,我们说人话。

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传播

电磁波在介质传播实际上就是电场和磁场的传播,电场有波峰和波谷这两个极值,电磁波的频率越高,波长就越短,波峰和波谷就越近,介质中某一点附近电场的差异就越大,相应电流也就越大,所以损耗在介质里面的能量就越多。

电磁波在均匀不良导体中的传播

所以在有电阻率的导体中,频率越高的电磁波衰减得越快,也可以说是“透明度”越低。在水中,低频率的电磁波可以传播得很远,超长波甚至可以用来跟潜艇通信,而高频率的电磁波会马上衰减,海水也变得不透明,差不多就是这个原理。我们平时遇到的墙这样的材料,还有大地,还有许多其他的材料,都可以看作是电阻率很大的导体,因此较低频率的电磁波可以透过,高频率的其实是被吸收了,可见光的频率非常高,所以我们既看不到光从这些材料里透过去,也看不到光从这些表面上产生高强度的反射。

电磁波在不均匀不良导体中的传播

如果这堵墙是混凝土的,也就是不均匀的介质,那么电磁波在其中传播的问题就会变得更复杂,会产生复杂的反射、折射、衍射、散射等等,导致传播方向反复变化,那么就不一定还能够从正确的位置穿出了,可能由于传播距离过长而被吸收。比如说玻璃透明度很好,但是碎玻璃、磨砂玻璃就不怎么透明了,食盐晶体透明度很好,但变成食盐粉末就不透明了。由于反射、折射、衍射、散射全部都跟电磁波的频率有关,因此不同频率的电磁波表现也完全不同。如果不均匀的颗粒比较小的话,那么对于低频率的电磁波来说,如果不均匀性远小于波长尺度,那么从整体上来看,这种介质还是比较均匀的,电磁波基本仍然能按均匀的方式传播,而对于高频率的电磁波来说,不均匀的干扰就很明显了

对于可见光来这类频率高,波长短的电磁波

对于可见光来说也一样,可见光频率更高,会直接跟原子(包括离子)的外层电子作用,让电子跃迁到更高的轨道,从而吸收这种频率的光,所以某些宝石会有非常漂亮的颜色,用光透过某些物质然后用分光计观看,会有吸收谱。对于墙来说,可见光基本上全部被反射或者吸收掉,所以可见光无法穿墙。

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波谱

对于伽马射线这类频率奇高,波长短的电磁波

对于频率更高的电磁波,例如X射线,伽马射线等,经典的电动力学不能完全成立了,这类电磁波的频率已经远远大于物质的共振频率,意味着极化电荷根本不能响应这么快变化的电磁场,物质基本上不会和电磁场相互作用,相当于透明。

对于无线电这类频率和前面二者相比偏低,波长较长的电磁波

例如WiFi信号“穿墙”是衍射(主要靠这个)和透射的共同效应,WiFi信号有许多不同的频段,为了带宽使用高频段(5G)就得牺牲穿墙性,2.4G的穿墙能力就好很多,而到900M,这堵墙就完全不是问题了。

关于红外线这类电磁波

对于红外线这类电磁波来说,一方面它的频率虽然高,但是达不到伽马射线那种级别,无法超过墙体物质的共振频率,所以无法从原子缝隙间穿过去;另一方面它们的波长又远小于WiFi这类无线电,所以通过衍射,绕过这堵墙也是没可能的。最后,红外线就拿出了它的看家本领——热效应,自己穿不过来,但是可以把热量送过来呀,通过红外线热成像仪就可以靠这个。

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