
题主问的是电磁波,问题描述中牵扯到热的本质、辐射等一系列问题。这个问题展开来,牵扯到噪声、损耗、热和辐射等本质问题。
大家都知道,天文望远镜的噪声也是按噪声温度表示;天文望远镜不是测的电磁波吗、为什么能和温度扯上关系?还有,损耗也产生热,这个热也是用温度表示;热和温度和噪声和电磁波又是啥关系?
这些都牵扯到热的本质是什么这个根本问题;只有把这个问题梳理清楚,才能继续解释电磁波是什么。
热的本质是科学史上长期争论不休的一个话题。后来分子热运动占了主导,它可以解释很多简单的热现象,但是涉及到热辐射问题则显得力不从心。比如,真空中的温度怎么解释?
目前认为,热具有双重特性,即分子运动和辐射是热现象微观表现的两个方面,即:
2. 辐射剧烈程度的度量
直观说,热的一种形式是原子热运动剧烈程度的度量,另一种形式是辐射量子能量大小的度量。(其实,辐射情况的热,也可以看作能量子的运动剧烈状态的度量,因为对量子来说,速度和频率其实是一样的)。
热运动和热辐射是相互作用、同时发生的:我们知道,热是描述大量分子运动的统计规律的唯象理论,谈单个分子的热是没有意义的;大量做热运动的分子必然伴随着“碰撞”、相互作用的问题,这和分子或者原子热运动的剧烈程度直接相关。
相互作用就有能量交换,我们知道,绝大部分的物理和化学过程都只牵扯原子最外层电子的状态改变,所以“碰撞”引起的能量交换、或者说原子状态的变化是通过外层电子的状态改变进行的;根据能级理论,电子的任何状态都对应着一定的能级,状态改变意味着能级跃迁,这必然伴随着辐射――黑体辐射。
“碰撞”和原子的热运动的剧烈程度相联系,这里能级跃迁对应的辐射当然也和原子热运动的剧烈程度有关,或者说和温度有关。所以,热的两种表现形式是同时发生的,任何一种表现都足以描述热的状态。
热辐射可以辐射到周围空间,让物体和所处的空间达到热平衡;同时这种辐射也可能被邻近的原子吸收参与相互作用、“碰撞”的过程,从而产生新的辐射。所以这两种热现象又是相互作用的。
所以题主所说的红外线就是电磁波,它的能量被其它物体的原子接收(实际是电子能级改变),从而加速了原子的热运动,产生热能。之所以红外线加热效果好,可能是这个频段更容易被普通原子吸收所致。至于说γ射线等,当然也是电磁波,只是因为能量比较高而已;普通原子的电子能级间没有这么大的能量差。
其实再往下分析还有噪声也是同一回事,这一部分可以参考这个回答: https://www.zhihu.com/answer/3016684416
