無(wú)時(shí)無(wú)刻都拿著手機(jī)的你，肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你進(jìn)入地下室或者進(jìn)入某些高樓的時(shí)候，手機(jī)信號(hào)經(jīng)常會(huì)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(hào)?？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(hào)在穿墻時(shí)似乎會(huì)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(hào)不好的原因。利用這個(gè)“理論”也能勉強(qiáng)解釋在電梯里沒有信號(hào)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(hào)，這個(gè)現(xiàn)象用我們感性認(rèn)知下的“厚墻擋信號(hào)”理論似乎無(wú)法解釋。
相信大家都知道，手機(jī)信號(hào)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(hào)的電磁波振幅越大，手機(jī)的信號(hào)越好。如果我們來(lái)到了信號(hào)很弱的地方，代表只有很少部分的電磁波信號(hào)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(huì)減小，致使信號(hào)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(hào)？
要解決這個(gè)問(wèn)題，還得從一個(gè)物理現(xiàn)象說(shuō)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(chǎng)時(shí)，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(shuō)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(gè)效應(yīng)與手機(jī)信號(hào)的傳播有什么關(guān)系呢？
原來(lái)，攜帶信號(hào)的電磁波穿過(guò)一些介質(zhì)時(shí)，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(wú)法完全穿過(guò)這個(gè)介質(zhì)。介質(zhì)的導(dǎo)電性能越好，對(duì)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(guò)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(guò)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(lái)，這是一堵不可逾越的高墻，幾乎不可能穿過(guò)去，這也就是一層薄薄的錫紙就可以讓手機(jī)沒信號(hào)的原因，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，在c里信號(hào)特別差（電梯相當(dāng)于一個(gè)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(huì)對(duì)電磁波的傳播造成嚴(yán)重的影響。這時(shí)候可能有人會(huì)問(wèn)了，建筑物的墻不是不導(dǎo)電嗎，那為什么也會(huì)阻礙電磁波傳播，讓手機(jī)信號(hào)衰減呢？
正如之前所說(shuō)的，如果這是一堵“純純”的墻，電磁波穿過(guò)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(shuō)，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(duì)電磁波有一定的阻礙作用。因此當(dāng)我們身處地下空間時(shí)，信號(hào)會(huì)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(hào)的實(shí)例廣泛存在于各個(gè)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(jiǎn)單的信號(hào)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(hào)，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(guò)這個(gè)距離，通信就會(huì)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(lái)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(gè)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(cè)量等。
這時(shí)候肯定又有人要問(wèn)了，難道就沒有消除或者避免這個(gè)效應(yīng)的辦法，使得信號(hào)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(gè)效應(yīng)的出現(xiàn)。比如，很多電梯里都安裝了一個(gè)小型的信號(hào)中繼器，讓電梯里充滿信號(hào)；類似的，很多地鐵站在沿線都安裝了一些信號(hào)中繼器，使得你可以在十多米深的地下還能暢通無(wú)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(guò)各種現(xiàn)象歸納總結(jié)出簡(jiǎn)單而深刻的物理學(xué)規(guī)律。