【2017年整理】微波对人体的危害及其防护

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1、 课程论文题目：微波对人体的危害及其防护 班级： 09 物理学本科 姓名： 邓善德 学号： 090800005 指导老师： 郭金水 1微波对人体的危害及其防护09 物理本科：邓善德 邹晓南 温建平 陈瑞德指导老师：郭金水摘 要 ： 本 文 综述 了 微 波 的 概 念 和 性 质 、 微 波 对 人 体 的 危 害 ， 以 及 在 实 验 室 中怎 样 防 护 微 波 的 危 害 。关键词：微波 微 波 对 人 体 的 危 害 微波的防护1 引 言1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。到了19世纪80年代，人们利用电磁感应原理，建立起世界上第一座发电站。从此，人类便大步迈进了电磁辐射

2、的应用时代。现在我们已经知道 ,电磁作用力是自然界四种基本相互作用力之一。地球上生命的起源与繁殖，完全依赖于太阳辐射的能量。我们不仅依靠阳光中的红外线获得温暖，而且还以可见光提供照明，方便生活，体味五彩斑斓的世界。从科学角度来讲，没有阳光，就没有人类所需要的各种食物，人类就难以生存。当前电视、电话、手机、电脑、因特网及绿色能源等科技成果，已深入到我们工作和生活的方方面面。神奇的电磁波更让我们走进了信息高速公路的时代，人们足不出户，瞬间即可分享全球人类的精神文明，使地球村成为现实。总之，电磁辐射给人带来了诸多的方便。但是，如果使用或者防护不当，电磁辐射就会成为电磁污染，从而威胁人类的身体健康。在

3、我们近代物理实验中使用的微波，也同样存在微波辐射的危害及防护问题。2 微波的特性微波是指频率为 300MHz-300GHz 的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在 1 米到 1 毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对 于 玻 璃 、 塑 料 和 瓷 器 ， 微 波 几 乎 是 穿 越 而 不 被 吸 收 。 对 于2水 和 食 物 等 就 会 吸 收 微 波 而 使 自 身 发 热 。 而 对 金 属 类 东 西

4、， 则 会 反 射 微 波 。 从 电 子 学 和 物 理 学 观 点 来 看 ， 微 波 这 段 电 磁 频 谱 具 有 不 同 于 其 他 波 段 的 如下 重 要 特 点 ： 穿 透 性 微 波 比 其 它 用 于 辐 射 加 热 的 电 磁 波 ， 如 红 外 线 、 远 红 外 线 等 波长 更 长 ， 因 此 具 有 更 好 的 穿 透 性 。 微 波 透 入 介 质 时 ， 由 于 微 波 能 与 介 质 发 生 一定 的 相 互 作 用 ， 以 微 波 频 率 2450 兆 赫 兹 ， 使 介 质 的 分 子 每 秒 产 生 24 亿 五 千 万次 的 震 动 ， 介 质 的

5、分 子 间 互 相 产 生 摩 擦 ， 引 起 的 介 质 温 度 的 升 高 ， 使 介 质 材 料 内部 、 外 部 几 乎 同 时 加 热 升 温 ， 形 成 体 热 源 状 态 ， 大 大 缩 短 了 常 规 加 热 中 的 热 传 导时 间 ， 且 在 条 件 为 介 质 损 耗 因 数 与 介 质 温 度 呈 负 相 关 关 系 时 ， 物 料 内 外 加 热 均匀 一 致 。 选 择 性 加 热 物 质 吸 收 微 波 的 能 力 ， 主 要 由 其 介 质 损 耗 因 数 来 决 定 。 介质 损 耗 因 数 大 的 物 质 对 微 波 的 吸 收 能 力 就 强 ， 相 反

6、， 介 质 损 耗 因 数 小 的 物 质 吸 收微 波 的 能 力 也 弱 。 由 于 各 物 质 的 损 耗 因 数 存 在 差 异 ， 微 波 加 热 就 表 现 出 选 择 性加 热 的 特 点 。 物 质 不 同 ， 产 生 的 热 效 果 也 不 同 。 水 分 子 属 极 性 分 子 ， 介 电 常 数较 大 ， 其 介 质 损 耗 因 数 也 很 大 ， 对 微 波 具 有 强 吸 收 能 力 。 而 蛋 白 质 、 碳 水 化 合物 等 的 介 电 常 数 相 对 较 小 ， 其 对 微 波 的 吸 收 能 力 比 水 小 得 多 。 因 此 ， 对 于 食 品来 说 ， 含

7、 水 量 的 多 少 对 微 波 加 热 效 果 影 响 很 大 。 热 惯 性 小 微 波 对 介 质 材 料 是 瞬 时 加 热 升 温 ， 升 温 速 度 快 。 另 一 方 面 ，微 波 的 输 出 功 率 随 时 可 调 ， 介 质 温 升 可 无 惰 性 的 随 之 改 变 ， 不 存 在 “余 热 ”现象 ， 极 有 利 于 自 动 控 制 和 连 续 化 生 产 的 需 要 。 似 光 性 和 似 声 性 微 波 波 长 很 短 ， 比 地 球 上 的 一 般 物 体 （ 如 飞 机 ， 舰 船 ，汽 车 建 筑 物 等 ） 尺 寸 相 对 要 小 得 多 ， 或 在 同 一

8、量 级 上 。 使 得 微 波 的 特 点 与 几 何 光学 相 似 ， 即 所 谓 的 似 光 性 。 因 此 使 用 微 波 工 作 ， 能 使 电 路 元 件 尺 寸 减 小 ； 使 系 统更 加 紧 凑 ； 可 以 制 成 体 积 小 ， 波 束 窄 方 向 性 很 强 ， 增 益 很 高 的 天 线 系 统 ， 接 受来 自 地 面 或 空 间 各 种 物 体 反 射 回 来 的 微 弱 信 号 ， 从 而 确 定 物 体 方 位 和 距 离 ， 分 析目 标 特 征 。 由 于 微 波 波 长 与 物 体 （ 实 验 室 中 无 线 设 备 ） 的 尺 寸 有 相 同 的 量 级

9、， 使 得 微波 的 特 点 又 与 声 波 相 似 ， 即 所 谓 的 似 声 性 。 例 如 微 波 波 导 类 似 于 声 学 中 的 传 声3筒 ； 喇 叭 天 线 和 缝 隙 天 线 类 似 与 声 学 喇 叭 ， 萧 与 笛 ； 微 波 谐 振 腔 类 似 于 声 学 共鸣 腔 。 非 电 离 性 微 波 的 量 子 能 量 还 不 够 大 ， 不 足 与 改 变 物 质 分 子 的 内 部 结 构或 破 坏 分 子 之 间 的 键 （ 部 分 物 质 除 外 ： 如 微 波 可 对 废 弃 橡 胶 进 行 再 生 ， 就 是 通 过微 波 改 变 废 弃 橡 胶 的 分 子 键

10、） 。 再 有 物 理 学 之 道 ， 分 子 原 子 核 在 外 加 电 磁 场的 周 期 力 作 用 下 所 呈 现 的 许 多 共 振 现 象 都 发 生 在 微 波 范 围 ， 因 而 微 波 为 探 索 物 质的 内 部 结 构 和 基 本 特 性 提 供 了 有 效 的 研 究 手 段 。 另 一 方 面 ， 利 用 这 一 特 性 ， 还 可以 制 作 许 多 微 波 器 件 。 信 息 性 由 于 微 波 频 率 很 高 ， 所 以 在 不 大 的 相 对 带 宽 下 ， 其 可 用 的 频 带很 宽 ， 可 达 数 百 甚 至 上 千 兆 赫 兹 。 这 是 低 频 无 线

11、电 波 无 法 比 拟 的 。 这 意 味 着 微 波的 信 息 容 量 大 ， 所 以 现 代 多 路 通 信 系 统 ， 包 括 卫 星 通 信 系 统 ， 几 乎 无 例 外 都 是工 作 在 微 波 波 段 。 另 外 ， 微 波 信 号 还 可 以 提 供 相 位 信 息 ， 极 化 信 息 ， 多 普 勒 频率 信 息 。 这 在 目 标 检 测 ， 遥 感 目 标 特 征 分 析 等 应 用 中 十 分 重 要 。3 微 波 对 人 体 的 危 害微 波 热 效 应 自 19 世 纪 中 叶 物 理 学 家 麦 克 斯 韦 、 赫 兹 等 人 提 出 并 证 实了 电 磁 场 有

12、 关 理 论 后 ， 人 类 开 始 了 对 电 磁 波 造 福 人 类 的 应 用 研 究 ， 无 线 电 通 讯 应运 而 生 ， 并 从 军 事 走 向 民 用 。 直 到 20 世 纪 30 年 代 ， 人 们 才 发 现 经 常 接 触 微 波的 人 群 中 出 现 有 失 眠 、 头 痛 、 乏 力 、 心 悸 、 记 忆 力 减 退 、 毛 发 脱 落 及 白 内 障 等 症候 群 。 经 研 究 才 知 一 定 强 度 的 微 波 辐 射 会 对 人 体 造 成 不 良 影 响 。 50 年 代 各 国相 继 建 立 了 安 全 标 准 ， 但 那 时 被 认 为 有 问 题

13、的 仅 是 显 而 易 见 的 微 波 热 效 应 。 微 波 非 热 效 应 70 年 代 以 来 ， 从 相 继 发 表 的 研 究 报 告 表 明 ， 低 强 度 微 波的 非 热 作 用 对 人 体 引 起 的 不 良 影 响 ， 更 是 当 今 社 会 的 一 大 公 害 。 微 波 的 非 热 效 应是 指 电 子 在 生 物 体 内 细 胞 的 分 子 中 间 移 动 ， 扰 乱 了 生 物 体 的 电 反 应 而 引 起 的 作 用 ，或 者 说 人 体 在 反 复 接 触 低 强 度 微 波 照 射 后 ， 温 度 虽 无 上 升 ， 但 造 成 机 体 健 康 的 损害 。

14、 实 验 和 病 理 学 调 查 发 现 ， 这 种 非 热 作 用 对 人 体 的 健 康 影 响 比 较 广 泛 ， 能 引 起神 经 、 生 殖 、 心 血 管 、 免 疫 功 能 及 眼 睛 等 方 面 的 改 变 。 长 期 低 强 度 射 频 电 磁 辐 射非 致 热 效 应 ， 对 动 物 神 经 、 内 分 泌 、 膜 通 透 性 、 离 子 水 平 等 都 有 影 响 ， 也 有 报 告认 为 能 引 起 DNA 损 伤 、 染 色 体 畸 变 等 。4低 强 度 微 波 对 人 体 的 危 害 ：(1)对 中 枢 神 经 系 统 的 影 响 主 要 表 现 为 神 经 衰

15、弱 症 候 群 ,其 症 状 主 要 有 头痛 、 头 晕 、 记 忆 力 减 退 、 注 意 力 不 集 中 、 睡 眠 质 量 降 低 、 抑 郁 、 烦 躁 等 。 实 验 发现 微 波 辐 射 能 使 大 鼠 脑 组 织 耗 氧 率 减 慢 一 半 ,反 映 大 鼠 脑 组 织 氧 代 谢 能 力 减 弱 ,耗氧 能 力 下 降 。 从 实 验 能 观 察 到 小 鼠 下 丘 脑 的 超 微 结 构 改 变 ,线 粒 体 变 化 明 显 。出 现 线 粒 体 肿 胀 、 融 合 和 变 形 ;脊 缺 损 、 断 裂 及 空 化 等 ,主 要 表 现 为 线 粒 体 结 构受 损 。 部

16、 分 脑 区 脑 电 总 量 降 低 ,脑 电 峰 值 能 量 明 显 下 降 。 下 丘 脑 海 马 琥 珀 酸 脱 氢酶 含 量 明 显 下 降 。 国 外 有 学 者 也 指 出 ,脑 的 呼 吸 链 和 氧 化 磷 酸 化 对 电 磁 波 辐 射 是很 敏 感 的 指 标 。 较 低 强 度 微 波 辐 射 对 下 丘 脑 超 微 结 构 的 改 变 ,结 果 在 神 经 元 未显 示 粗 面 内 质 网 等 细 胞 器 形 态 改 变 前 ,首 先 表 现 线 粒 体 膜 的 轻 度 不 完 整 。(2)微 波 对 眼 的 影 响 有 关 微 波 对 眼 部 的 损 害 ,无 论 是 职 业 接 触 人 群 流 行 病 学调 查 还 是 动 物 试 验 方 面 ,国 内 外 均 已 有 大 量 的