無時無刻都拿著手機(jī)的你，肯定會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你進(jìn)入地下室或者進(jìn)入某些高樓的時候，手機(jī)信號經(jīng)常會有大幅度的衰減；當(dāng)你進(jìn)入電梯之后，一般就完全沒有了信號?？吹竭@里，想必各位都想起了自己相似的經(jīng)歷。
感性的認(rèn)知告訴我們，信號在穿墻時似乎會出現(xiàn)損耗，與墻的厚度好像有些關(guān)系。這大概是在地下室或者在某些建筑中信號不好的原因。利用這個“理論”也能勉強(qiáng)解釋在電梯里沒有信號的原因。但是，當(dāng)我告訴你，利用一層薄薄的錫紙包裹住手機(jī)就可以完全阻隔信號，這個現(xiàn)象用我們感性認(rèn)知下的“厚墻擋信號”理論似乎無法解釋。
相信大家都知道，手機(jī)信號的傳播是利用按照一定頻率變化的電磁波進(jìn)行的。在手機(jī)附近，攜帶信號的電磁波振幅越大，手機(jī)的信號越好。如果我們來到了信號很弱的地方，代表只有很少部分的電磁波信號能夠到達(dá)這里。生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，電磁波穿墻之后振幅的確會減小，致使信號衰減。但到底是什么阻礙甚至阻擋了電磁波的傳播，從而讓手機(jī)沒有了信號？
要解決這個問題，還得從一個物理現(xiàn)象說起。
電磁波在介質(zhì)中的傳播遵循“趨膚效應(yīng)”（skin effect）。顧名思義，就是電磁波趨向于表面的現(xiàn)象。查閱定義，我們得知——當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，也就是說電流集中在導(dǎo)體外表的薄層，越靠近導(dǎo)體表面，電流密度越大，導(dǎo)線內(nèi)部實(shí)際上電流較小。結(jié)果使導(dǎo)體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。這一現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)（skin effect）。那這個效應(yīng)與手機(jī)信號的傳播有什么關(guān)系呢？
原來，攜帶信號的電磁波穿過一些介質(zhì)時，受到趨膚效應(yīng)的制約，使得一部分電磁波停留在介質(zhì)的表面而無法完全穿過這個介質(zhì)。介質(zhì)的導(dǎo)電性能越好，對電磁波的阻礙效果越明顯。
現(xiàn)在我們假設(shè)有一堵墻，電磁波要穿過去。如果這堵墻是完全絕緣的，那么在電磁波眼里根本沒有這堵墻，它可以非常開心地穿過去，沒有任何損耗；但如果這堵墻是導(dǎo)電的，比如，墻是金屬的，在電磁波看來，這是一堵不可逾越的高墻，幾乎不可能穿過去，這也就是一層薄薄的錫紙就可以讓手機(jī)沒信號的原因，也正是因?yàn)檫@個原因，在c里信號特別差（電梯相當(dāng)于一個金屬箱子）?！?/p>
至此，我們知道，導(dǎo)電性能強(qiáng)的材料（金屬或者能夠?qū)щ姷母鞣N物質(zhì)）會對電磁波的傳播造成嚴(yán)重的影響。這時候可能有人會問了，建筑物的墻不是不導(dǎo)電嗎，那為什么也會阻礙電磁波傳播，讓手機(jī)信號衰減呢？
正如之前所說的，如果這是一堵“純純”的墻，電磁波穿過它是幾乎沒什么損耗的。但我們知道，為了增強(qiáng)墻的承重能力，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被建筑業(yè)廣泛地使用。也就是說，墻體內(nèi)部不僅有水泥等絕緣材料，還有導(dǎo)電的鋼筋，當(dāng)然還有各種埋在墻內(nèi)的電線。這使得墻體對電磁波有一定的阻礙作用。因此當(dāng)我們身處地下空間時，信號會產(chǎn)生不同程度的減弱，直至完全消失。
趨膚效應(yīng)阻礙信號的實(shí)例廣泛存在于各個領(lǐng)域。我們知道，海水是電的良導(dǎo)體。在軍事上，為了將“上升”、“下降”、“前進(jìn)”、“停止”等這類簡單的信號傳給處在水下的潛艇，必須使用大型的天線陣列，發(fā)射高強(qiáng)度的電磁波信號，但即使是這樣，也最多能夠?qū)崿F(xiàn)水下30米左右的通信，一旦超過這個距離，通信就會變得異常困難。但是，任何事物都有它的兩面性，趨膚效應(yīng)確實(shí)給我們帶來了很多不便，但是也有一些有利的應(yīng)用。比如利用趨膚效應(yīng)制造出一個靜電屏蔽的區(qū)域（類似于法拉第籠），進(jìn)行一些精確的實(shí)驗(yàn)測量等。
這時候肯定又有人要問了，難道就沒有消除或者避免這個效應(yīng)的辦法，使得信號能夠順利傳播嗎？因?yàn)檫@是電磁波的基本性質(zhì)，想要消除的確有些困難，但是我們有很多辦法可以避免這個效應(yīng)的出現(xiàn)。比如，很多電梯里都安裝了一個小型的信號中繼器，讓電梯里充滿信號；類似的，很多地鐵站在沿線都安裝了一些信號中繼器，使得你可以在十多米深的地下還能暢通無阻地玩手機(jī)。
物理學(xué)告訴我們，生活中各種現(xiàn)象背后都有其蘊(yùn)含的物理原理。物理學(xué)家們通過各種現(xiàn)象歸納總結(jié)出簡單而深刻的物理學(xué)規(guī)律。