电磁波谱图
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可见光 (Visible Light)
基本公式
什么是电磁波谱？
电磁波谱是所有电磁波按照波长或频率排列的连续谱。电磁波是一种横波，由相互垂直的电场和磁场组成，在真空中以光速传播。电磁波的波长范围极其广泛，从波长数公里的无线电波到波长小于皮米（10⁻¹²米）的γ射线，跨越了超过15个数量级。尽管波长差异巨大，但所有电磁波在真空中都具有相同的传播速度（光速c = 2.998×10⁸ m/s），并且都遵循相同的基本物理定律。电磁波的能量与频率成正比（E = hf），频率越高，能量越大，穿透能力越强。
七大波段
无线电波
无线电波是波长最长、频率最低的电磁波。波长范围从1毫米到100公里以上，频率范围从3 kHz到300 GHz。无线电波具有很强的绕射能力，能够绕过障碍物传播。应用包括：广播、电视、手机通信、Wi-Fi、蓝牙、卫星通信、雷达等。长波无线电波能够沿地球表面传播（地波），短波可以通过电离层反射（天波），实现远距离通信。
微波
微波的波长范围从1毫米到1米，频率范围从300 MHz到300 GHz。微波的特点是频率高、波长短，能够形成定向波束。应用包括：微波炉（2.45 GHz，利用水分子的极性共振加热）、雷达、卫星通信、微波通信、射电天文学等。宇宙微波背景辐射（CMB）是宇宙大爆炸留下的余晖，温度约为2.7K，是宇宙学研究的重要证据。
红外线
红外线的波长范围从700纳米到1毫米，频率范围从300 GHz到430 THz。红外线分为近红外、中红外和远红外。虽然人眼看不见，但皮肤可以感受到近红外线的热效应。应用包括：热成像、夜视仪、遥控器、光纤通信（近红外）、红外加热、红外光谱分析等。地球表面的热辐射主要在红外波段，温室效应也与此相关。
可见光
可见光是电磁波谱中人眼能够感知的狭窄区域，波长范围从400纳米（紫光）到700纳米（红光），频率范围从430 THz到750 THz。不同波长的光对应不同的颜色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。可见光是太阳辐射中最强的部分，也是光合作用的基础。应用包括：照明、显示技术、摄影、激光、光纤通信等。人眼对555纳米的绿光最敏感。
紫外线
紫外线的波长范围从10纳米到400纳米，频率范围从750 THz到30 PHz。紫外线按波长分为UVA（315-400 nm）、UVB（280-315 nm）和UVC（100-280 nm）。太阳是主要的紫外线源，但大气层（特别是臭氧层）吸收了大部分UVC和部分UVB。应用包括：杀菌消毒（UV-C）、验钞、光刻、紫外线治疗、晒黑床等。长期暴露于紫外线会导致皮肤癌和眼睛损伤。
X射线
X射线的波长范围从0.01纳米到10纳米，频率范围从30 PHz到30 EHz。X射线具有极强的穿透能力，能够穿透软组织但被骨骼吸收。应用包括：医学成像（X光片、CT扫描）、安检扫描、材料科学（X射线衍射、X射线荧光分析）、天文观测（X射线望远镜）等。高剂量X射线会对生物体造成辐射损伤，可能导致细胞突变和癌症。
γ射线
γ射线是波长最短、频率最高、能量最强的电磁波，波长小于0.01纳米，频率大于30 EHz。γ射线通常由放射性衰变、核反应、宇宙射线等产生。γ射线具有极强的穿透能力和电离能力，能够破坏生物组织。应用包括：放射治疗（杀灭癌细胞）、放射性同位素示踪、食品辐照保鲜、核医学成像（PET扫描）等。γ射线暴是宇宙中最强烈的电磁现象，持续几毫秒到几分钟。
应用领域
电磁波谱的各个波段在现代社会中有极其广泛的应用：通信行业利用无线电波、微波进行信息传输；医疗领域使用X射线成像、放射治疗、红外热成像、紫外线消毒等；科学研究使用射电望远镜观测宇宙、使用光谱分析物质组成；工业生产使用微波加热、红外干燥、紫外线固化等；消费电子包括手机、Wi-Fi、蓝牙、遥控器等；国防领域包括雷达、电子战、导弹制导等。不同波段的选择取决于具体应用需求，如穿透能力、分辨率、安全性、成本等因素。
安全注意事项
电磁辐射的安全性取决于其能量（频率）。无线电波和微波一般被认为是非电离辐射，在正常使用强度下是安全的，但高功率微波可能造成热损伤。红外线的热效应可能造成皮肤灼伤和眼睛损伤（白内障）。可见光在正常强度下是安全的，但强光（如激光）可能造成视网膜损伤。紫外线会导致皮肤晒伤、光老化、皮肤癌，以及眼睛损伤（白内障、角膜炎）。X射线和γ射线是电离辐射，会破坏DNA结构，长期或大剂量接触会导致辐射病、癌症、基因突变，需要严格防护。医疗检查时的辐射剂量控制在安全范围内。