電磁波與電磁輻射

1、電磁波與電磁輻射我們生活的信息時代幾乎是建立在電磁波物理學(xué)的基礎(chǔ)上，不管喜歡它與否，我們現(xiàn)在是 全球性地被電視、電話和網(wǎng)絡(luò)連接起來，而且我們會不停的地浸沒在由電視、收音機和電話 發(fā)射器所產(chǎn)生的訊號中。許多人經(jīng)常糾結(jié)于怎樣生活才能減少這些電磁波對我們的影響，今天我們從電磁波的源頭 說起，看一看使用電器時的注意事項。一、認識電磁波（一）什么是電磁波電與磁可說是一體兩面，變動的電會產(chǎn)生磁，變動的磁則會產(chǎn)生電，電磁波是能量的一種。（二）電磁波的產(chǎn)生電磁波的產(chǎn)生可分為兩大類：電粒子加速度運動帶電粒子在進行加速度運動，如電流在天線上來回流動而形成的電極振蕩，因而產(chǎn)生電磁 波。電子和質(zhì)子在加速器中受磁場的作

2、用進行圓周運動時，因有向心加速度而產(chǎn)生電磁輻射。 高速電子撞擊金屬靶時，因驟然減速或改變方向會產(chǎn)生x光射線。能量狀態(tài)躍遷原子、分子或核子，自一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，會放出各種不同波長的電 磁波，其中包括可見光。（三）電磁波的單位電磁波一般的單位有mG （毫高斯）跟uT （微特斯拉），而1uT=10mG。MG是美國習(xí)慣使用 的單位，而Tesla則是科學(xué)單位。這兩個單位在電磁波測量器上都可以切換，這樣才對測量 出來的數(shù)據(jù)能有估計大小的概念。（四）電磁波的分類電磁波頻譜分布范圍由零赫茲（Hz）的直流電至十的三十二次方赫茲的宇宙射線。當(dāng)高能 量電磁波把能量傳給其他物質(zhì)時，有可能撞出物質(zhì)內(nèi)原

3、子、分子的電子，使物質(zhì)內(nèi)充滿帶電 離子，這種效應(yīng)稱為游離化，而造成這種游離化現(xiàn)象的電磁波就稱為游離輻射（Ionizing Radiation,簡稱IR），其能量較強可破壞生物組織細胞，例如阿法、貝塔、伽瑪及X射線等; 反之，進入可見光頻率以內(nèi)的電磁波及紅外線無法造成游離化效應(yīng)，稱為非游離輻射（NonionizingRadiation，簡稱NIR），其能量較弱并不會破壞生物組織細胞。電磁波在我們的生活中較常提到的，大略可分成下列幾項：A.無線電波波長范圍從0.3m以上的電磁波都稱為無線電波Radiowave。AM調(diào)幅的波段約535kHz 1605kHz，這些訊號容易受到閃電、汽車點火系統(tǒng)甚至計算

4、機或計算器等的影響；FM調(diào)幅的 波段約88MHz106MHz，而FM是將訊號以不同頻率載波，因此較不會受到噪聲影響訊號振幅的 干擾。電視的影像以AM傳送，聲音則以FM傳送。此外人的高度和FM的波長相近，人體本身 也是很好的導(dǎo)體，因此是不錯的天線。B.微波頻率范圍在1 GHz至0100GHz的范圍屬于微波（Microwave）。對應(yīng)于真空中1. 0mm到30cm的 波長（在不同物質(zhì)內(nèi)電磁波的波長會改變）。微波可被用于地面和太空飛行物的通訊，但上 述的無線電波無法穿越大氣的電離層。水分子本身是極性分子，于是在電場作用下將試圖與 電場方向一致，而微波爐所產(chǎn)生的電磁波（2.45GHz, 12.2cm的

5、微波）使得水分子受影響而 產(chǎn)生共振振蕩，于是大量吸收微波的能量轉(zhuǎn)換成水分子間的運動動能，也就是熱能。微波除 了烹飪也用于電話通訊、警察的雷達測速等。紅外線1800年時William Herschel測量太陽光線經(jīng)棱鏡折射后各處所產(chǎn)生的熱，卻發(fā)現(xiàn)在紅光 外的邊緣區(qū)域的溫度，竟然發(fā)生最多的改變，于是他認為有人眼所看不見的光稱為紅外 線。紅外線的頻率從300GHz到385THz （780nm）。物質(zhì)當(dāng)加溫時皆會輻射出紅外線，包含人 體（約起于300nm到最多于10000nm）或動物體溫的溫度。紅外線可穿透鏡片或云層。底片也 會對紅外線感應(yīng)，因此是很好的探測工具（間諜衛(wèi)星）。紅外線被用于追蹤熱源、夜間

6、警衛(wèi) 與軍事行動探測或各種遙控器等?？梢姽馔ǔＶ覆ㄩL從780nm390nm的電磁波。人眼睛可看見的范圍，可廣至312nm1050nm，只 是能見度越來越差而已，且過度的照射容易對眼睛造成傷害。人眼對于白光的感覺， 應(yīng)該是源自于對于太陽光的感受。顏色并非光本身的特性，而是該頻率的光與視神經(jīng)與腦海 共同形成的感覺。因此對于黃光更精確的說法是看起來黃色的光。在日光下人眼睛對于黃綠光范圍的光線最敏感，太陽光譜最強的光線波長便是560nm （2.2eV），因此戴上黃綠光綠色的眼鏡片時物體的清晰度（對比）最明顯。紫外線對應(yīng)頻率范圍約8X 1014Hz至2.4X 1016Hz。對應(yīng)約300nm的太陽紫外光區(qū)

7、會使皮膚曬黑或 曬傷，約4eV的能量便足以破壞C-C碳分子的鍵結(jié)。當(dāng)陽光通過大氣層時，大部份的紫外光 都因此被吸收了，藉由臭氧層的作用，使得地球不至于成為紫外線的殺菌室，波長更短 于300nm的紫外光更將會破壞蛋白質(zhì)。物質(zhì)反射可見光的能力和反射紫外光一樣，在沙灘或 雪地的環(huán)境里，即使沒有直接曬到陽光，可是附近環(huán)境所反射卻看不見的紫外線，依舊會傷 害到人體，反過來玻璃窗戶，卻會吸收大部份的紫外光，因此在屋內(nèi)曬太陽只是會多流汗， 卻是不會將皮膚曬黑的。由于白內(nèi)障而移除眼角膜的人，對于紫外光是有反應(yīng)的，所以人的眼睛看不見紫外光，主 要是眼角膜吸收了絕大多敷的紫外光。大氣中的n2、O2、co2和H2O

8、的價電子，在紫外光區(qū)的 共振也造成了藍色的天空。X射線主要對應(yīng)頻率在2.4X 1016Hz至U5X 1019Hz。由于能量約100eV-200KeV，因此單獨的X光 子，便足以對物質(zhì)起破壞作用。醫(yī)學(xué)用的弧 射線主要20keV-100keV之間，藉由穿過人體時不 同區(qū)域被吸收的量會不同，經(jīng)過全身各方向的X射線掃瞄后的訊號，透過現(xiàn)代計算機程序計 算，可以將身體內(nèi)部3D的結(jié)構(gòu)清楚的顯現(xiàn)，對于醫(yī)學(xué)診治很有幫助。X射線的來源，主要是 原子的內(nèi)層電子發(fā)生能階躍遷時所產(chǎn)生。Y射線主要對應(yīng)于200keV （0.2MeV）以上的電磁波。原子核內(nèi)的核子（質(zhì)子與中子）也會儕同 的分布，也對應(yīng)有不同的能階，由于原子核

9、內(nèi)的能階更高，當(dāng)發(fā)生躍遷時便產(chǎn)生Y射線。早 期對于X射線與Y射線的區(qū)分，在于能階的躍遷起源與原子的內(nèi)層電子或是由原子核的躍遷 而來。可是近代的加速器使得電子在加速（轉(zhuǎn)彎也是加速）過程時，也會輻射出高能量的X射 線或Y射線。主要用于科學(xué)研究或高科技用途。依據(jù)各個波段具有的能量特征，可得知在非常低溫下（接近絕對零度時），物質(zhì)內(nèi)的原子 僅能輻射出無線電波和微波；當(dāng)在攝氏零度左右（水的冰點）則原子可輻射紅外光；在表面 溫度約攝氏56千度的物質(zhì)（如太陽表面），才會有可見光的輻射；在臆百萬度的物體表 面，就會有X射線；到了表面溫度達百億度的物體表面，也會有伽瑪射線呈現(xiàn)。地球的大氣層，僅留有可見光和無線電波

10、段的透明窗口，讓可見光和無線電波可到達地面。7百4蟲白可竟光X-射褊Visible伽璃射撮1 5 |紫矛I咤糠-Rays11 111ibI111I11hMicrowave黑糠雷波 RadioIIHio11io-7io-5m-3波;ft Wavelength (cm)io*1iom3二.健康隱形的殺手01.電磁波對人體的危害電磁波輻射能量較低，不會使物質(zhì)發(fā)生游離現(xiàn)象，也不會直接破壞環(huán)境物質(zhì)，但在到處充 滿電子訊用品器材的現(xiàn)代生活，其電磁干擾特性卻不可掉以輕心，因為它隨時可能使人面臨 危害的境地。經(jīng)實驗研究和調(diào)查觀察結(jié)果表明，電磁輻射對健康的危害是多方面的，復(fù)雜的， 主要危害表現(xiàn)如下：1 .對中樞

11、神經(jīng)系統(tǒng)的危害神經(jīng)系統(tǒng)對電磁輻射的作用很敏感，受其低強度反復(fù)作用后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)機能發(fā)生改變， 出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群，主要表現(xiàn)有頭痛，頭暈，無力，記憶力減退，睡眠障礙（失眠，多夢 或嗜睡），白天打瞌睡，易激動，多汗，心悸，胸悶，脫發(fā)等，尤其是入睡困難，無力，多 汗和記憶力減退更為突出.這些均說明大腦是抑制過程占優(yōu)勢.所以受害者除有上述癥候群 外，還表現(xiàn)有短時間記憶力減退，視覺運動反應(yīng)時值明顥延長；手腦協(xié)調(diào)動作差，表現(xiàn)對數(shù) 字劃記速度減慢，出現(xiàn)錯誤較多.對機體免疫功能的危害使身體抵抗力下降.動物實驗和對人群受輻射作用的研究和調(diào)查表明，人體的白血球吞噬 細菌的百分率和吞噬的細菌數(shù)均下降.此外受電磁輻

12、射長期作用的人，其抗體形成受到明顯 抑制.對心血管系統(tǒng)的影響受電磁輻射作用的人，常發(fā)生血液動力學(xué)失調(diào)，血管通透性和張力降低.由于植物神經(jīng)調(diào) 節(jié)功能受到影響，人們多以心動過緩癥狀出現(xiàn)，少數(shù)呈現(xiàn)心動過速.受害者出現(xiàn)血壓波動， 開始升高，后又回復(fù)至正常，最后出現(xiàn)血壓偏低；心電圖出現(xiàn)R T波的電壓下降，這是迷走 神經(jīng)的過敏反應(yīng)，也是心肌營養(yǎng)障礙的結(jié)果；P?Q間的延長，P波加寬，說明房室傳導(dǎo)不良.此 外，長期受電磁輻射作用的人，其心血管系統(tǒng)的疾病，會更早更易促使其發(fā)生和發(fā)展.對血液系統(tǒng)的影響在電磁輻射的作用下，周圍血像可出現(xiàn)白血球不穩(wěn)定，主要是下降傾向，白血球減少.紅 血球的生成受到抑制，出現(xiàn)網(wǎng)狀紅血球

13、減少.對操縱雷達的人健康調(diào)查結(jié)果表明，多數(shù)人出 現(xiàn)白血球降低.此外，當(dāng)無線電波和放射線同時作用人體時，對血液系統(tǒng)的作用較單一因素 作用可產(chǎn)生更明顯的傷害.5.對生殖系統(tǒng)和遺傳的影響長期接觸超短波發(fā)生器的人，可出現(xiàn)男人性機能下降，陽萎；女人出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂.由 于睪丸的血液循環(huán)不良，對電磁輻射非常敏感，精子生成受到抑制而影響生育；使卵細胞出 現(xiàn)變性，破壞了排卵過程，而使女性失去生育能力。高強度的電磁輻射可以產(chǎn)生遺傳效應(yīng)， 使睪丸染色體出現(xiàn)畸變和有絲分裂異常.妊娠婦女在早期或在妊娠前，接受了短波透熱療法， 結(jié)果使其子代出現(xiàn)先天性出生缺陷（畸形嬰兒）.6 .對視覺系統(tǒng)的影響眼組織含有大量的水份，易吸

14、收電磁輻射功率，而且眼的血流量少，故在電磁輻射作用下， 眼球的溫度易升高.溫度升高是造成產(chǎn)生白內(nèi)障的主要條件，溫度上升導(dǎo)玫眼晶狀體蛋白質(zhì) 凝固，多數(shù)學(xué)者認為，較低強度的微波長期作用，可以加速晶狀體的衰老和混濁，并有可能 使有色視野縮小和暗適應(yīng)時間延長，造成某些視覺障礙.此外，長期低強度電磁輻射的作用， 可促使視覺疲勞，眼感到不舒適和眼感干燥等現(xiàn)象7 .電磁輻射的致癌和致癌作用大部份實驗動物經(jīng)微波作用后，可以使癌的發(fā)生率上升.一些微波生物學(xué)家的實驗表明， 電磁輻射會促使人體內(nèi)的（遺傳基因），微粒細胞染色體發(fā)生突變和有絲分裂異常，而使某 些組織出現(xiàn)病理性增生過程，使正常細胞變?yōu)榘┘毎?美國駐國外一

15、大使館人員長期受到微 波竊聽所發(fā)射的高度電磁輻射的作用，造成大使館人員白血球數(shù)上升，癌發(fā)生率較正常人為 高.又如受高功率遠程微波雷達影響下的地區(qū)，經(jīng)調(diào)查，當(dāng)?shù)匕┗颊呒痹?微波對人體組織 的致熱效應(yīng)，不僅可以用來進行理療，還可以用來治療癌癥，使癌組織中心溫度上升，而破 壞了癌細胞的增生.02.防止電磁波的10大對策醫(yī)界對電磁波或其它游離波對人體健康影響的報告，至今仍未有定論；而隨著磁場或電磁 頻率不同、強度有別，反應(yīng)也不同；透過動物實驗的證據(jù)，也不足以認定對人體會產(chǎn)生相同 的影響，電磁波到底要多強？照射時間多久？才有致癌危險。電磁波對健康的影響，遠不如抽煙對人體的危害，或是酒醉駕車可能產(chǎn)生的意外事故比率; 如果真擔(dān)心電磁波危害，最好讓身體與電器保持三十公分以上距離，由于電磁波的強度與距 離的平方成反比，只要切記保持距離，就可降