有人说，电磁波的频率越高，穿透力越弱，以是覆盖能力差。那么就有人问，X射线和γ射线频率高，不是用于医学摄片和金属设备探伤吗？
也有人问，频率越高，穿透能力越弱，为什么可见光的频率那么高，却可以穿透玻璃呢？
总而言之，众说纷纭，谁也说不清楚，到底频率和穿透能力之间是什么样的关系。
本日这篇文章，我们就详细阐明一下这个问题。
首先，我们要澄清一些基本观点。
什么是电磁波？大家可能以为，电磁波不便是光波和电波么，扭来扭去的那种正弦图形，便是电磁波。
电磁波
严格来说，电磁波因此颠簸形式传播的电磁场。相同方向且相互垂直的电场和磁场，在空间中传播的震荡粒子波，便是电磁波。
电磁波的传播，不依赖于介质，就算在真空中，也可以传播。
太阳光，便是电磁波的一种可见的辐射形态。无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线，都是电磁波。它们的紧张差异，便是频率不同。
大家牢记，水波、声波不是电磁波，而是机器波。它们是须要实体介质的，一个点高下运动，带动下一个点运动，形成了波。
机器波
以是，请不要把电磁波想象成真的有那么一个正弦曲线在空间中扭动！
电磁波的种别和用途很多，为了避免发散，我们先仅限于谈论移动通信中的电磁波传播。
也便是说，我们重点谈论：电磁波旗子暗记由天线发出之后，究竟如何才能传播更远的间隔？
电磁波的传播，有以下几种机制：直射、反射和衍射（绕射）。
A点到B点，如果没有障碍物，那么便是直射。它们之间只有空气。
现实中的环境不会那么大略，周围总会有一些障碍物，于是，会有一些反射。它们之间，还是空气为主。
旗子暗记会发生叠加，产生快衰弱（瑞利衰落）
如果有障碍物，那么问题涌现了，旗子暗记该怎么过去呢？
除了借助环境物体进行反射之外，就只剩两个选择，一个是衍射（绕射），一个是直接穿透过去！
关于衍射，如果你的物理知识还没还给老师的话，该当记得“小孔成像”吧？
衍射，指的是波（如光波）碰着障碍物时偏离原来直线传播的物理征象。也便是说，电磁波具备“绕开”障碍物的能力。波长越长（大于障碍物尺寸），颠簸性越明显，越随意马虎发生衍射征象。
再来看穿透。穿透这个比较麻烦。它包括了3个过程。
第一步，是障碍物表面。
电磁波从空气到障碍物（也便是导体），须要用表面的电场和磁场感应出介质里面的电场和磁场。
基于经典电磁波理论，电磁波在不同介质的传播速率，取决于介质（障碍物）的介电特性和介磁特性。如果介质是空想导体，导电性能特殊好，那么，电场在该空想导体内部永久为0，就不能产生电场。
以是，如果障碍物是空想导体，所有的电磁波都会反射回去。
对付非空想导体（大部分介质），电磁波在表面上分成折射和反射的两部分。两部分的比例跟波速、入射角有关，而波速又跟频率有关。以是，经由介质表面时，电磁波旗子暗记就已经衰减掉一部分了。
好了，接下来是第二步，电磁波折射的一部分终于进入介质内部。
介质分为均匀介质和不屈均介质。我们先说均匀介质。
大部分介质不是空想导体或良导体，而是绝缘体或者有不同电阻率值的导体。
电磁波在绝缘体中的传播较为顺畅。像玻璃，便是一种非常范例的绝缘体。光芒在玻璃中传播时，接管率很低，以是玻璃看着就很透明。
很多晶体，例如食盐晶体、冰糖晶体，还有纯净的水结成的冰，都和玻璃类似。
最范例的便是光纤。光在光纤中，可以传输几十公里。
光纤的纤芯
电磁波在有不同电阻率的导体中传播，可以利用麦克斯韦方程式进行打算。详细怎么算，我就不阐明了。
我们可以大略来理解：
电磁波是电场和磁场的传播，波峰和波谷是电场的两个极值。
当电磁波频率越高，则波长越短，波峰和波谷离得越近，介质某一点附近电场的差异就越大，相应电流就越大，以是损耗在介质里的能量就越多。
以是，相同条件条件下，在有电阻率的导体中，频率越高的电磁波，衰减得就越快。
比较范例的例子便是深海中的潜艇。潜艇都是利用长波或超长波与岸上基地进行通信的。由于无线旗子暗记的频率很低，在水中的衰减会更小。
对付不屈均介质，这个问题就更繁芜了。
电磁波在不屈均介质中传播，即是是在不同介质之间反复地发生折射、反射、衍射。传播的路径更加繁芜，终极射出的方向也非常繁芜。过长的路径，也会带来更大的衰减（损耗）。
范例的例子是墙面，不管是钢筋混凝土墙面，还是砖砌墙面，都是不屈均介质，电磁波传播过程中，就有不同程度的衰减。
第三步，从介质到空气，又是一波折射和反射。
综上所述，大家该当明白，为什么频率越高的电磁波，穿透障碍物的能力越弱了吧？
我们家里利用的Wi-Fi，现在都有2.4GHz频段和5GHz频段。大家用过的话，该当都知道，5GHz旗子暗记的穿墙能力明显弱于2.4GHz旗子暗记。
还有我们昨天文章所说的毫米波，也是一样的道理。相同条件下，毫米波旗子暗记穿透障碍物的衰减，明显会大于Sub-6GHz的旗子暗记。
值得一提的是，不屈均介质的旗子暗记衰减程度，和介质颗粒度也有关系。如果这个颗粒打得很碎，颗粒很小，那么，对付低频电磁波来说，由于波长远大于颗粒尺寸，整体上电磁波的衰减会更小一些。
那么很多人会问，为什么高能射线例如X射线频率那么高，穿透力却很强呢？
这里面的缘故原由很繁芜。大略来说，对付这些频率极高的电磁波，经典的电动力学不能完备成立。
这是什么鬼情由？
这么说吧，X射线除了频率高之外，还有一个特性，那便是能量极强。
X射线照在介质上时，仅一小部分被介质的原子“挡住”，大部分经由原子之间的缝隙“穿过”，从而表现出很强的穿透能力。
那么，为什么像铅块这样的重金属可以有效阻挡X射线呢？由于铅块的原子序数较高，密度大，原子构造更紧密，不随意马虎“穿透”。
好啦，文章写到这里，就要结束了。关于电磁波的波长频率与穿透能力的关系，大家都搞明白了吗？
参考文献：1、https://www.zhihu.com/question/51073615/answer/124484551知乎，灵剑2、https://www.zhihu.com/question/330291086/answer/725442889 知乎，一头大考拉3、《X射线穿透能力为什么这么强？》，无损检测站
