电磁波与电磁辐射

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1、电磁波与电磁辐射我们生活的信息时代几乎是建立在电磁波物理学的基础上，不管喜欢它与否，我们现在是 全球性地被电视、电话和网络连接起来，而且我们会不停的地浸没在由电视、收音机和电话 发射器所产生的讯号中。许多人经常纠结于怎样生活才能减少这些电磁波对我们的影响，今天我们从电磁波的源头 说起，看一看使用电器时的注意事项。一、认识电磁波（一）什么是电磁波电与磁可说是一体两面，变动的电会产生磁，变动的磁则会产生电，电磁波是能量的一种。（二）电磁波的产生电磁波的产生可分为两大类：A. 电粒子加速度运动带电粒子在进行加速度运动，如电流在天线上来回流动而形成的电极振荡，因而产生电磁 波。电子和质子在加速器中受磁

2、场的作用进行圆周运动时，因有向心加速度而产生电磁辐射。 高速电子撞击金属靶时，因骤然减速或改变方向会产生x光射线。B. 能量状态跃迁原子、分子或核子，自一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，会放出各种不同波长的电 磁波，其中包括可见光。（三）电磁波的单位电磁波一般的单位有mG （毫高斯）跟uT （微特斯拉），而1uT=10mG。MG是美国习惯使用 的单位，而Tesla则是科学单位。这两个单位在电磁波测量器上都可以切换，这样才对测量 出来的数据能有估计大小的概念。（四）电磁波的分类电磁波频谱分布范围由零赫兹（Hz）的直流电至十的三十二次方赫兹的宇宙射线。当高能 量电磁波把能量传给其他物质时，有可能

3、撞出物质内原子、分子的电子，使物质内充满带电 离子，这种效应称为游离化，而造成这种游离化现象的电磁波就称为游离辐射（Ionizing Radiation,简称IR），其能量较强可破坏生物组织细胞，例如阿法、贝塔、伽玛及X射线等; 反之，进入可见光频率以内的电磁波及红外线无法造成游离化效应，称为非游离辐射（NonionizingRadiation，简称NIR），其能量较弱并不会破坏生物组织细胞。电磁波在我们的生活中较常提到的，大略可分成下列几项：A.无线电波波长范围从0.3m以上的电磁波都称为无线电波Radiowave。AM调幅的波段约535kHz 1605kHz，这些讯号容易受到闪电、汽车点火

4、系统甚至计算机或计算器等的影响；FM调幅的 波段约88MHz106MHz，而FM是将讯号以不同频率载波，因此较不会受到噪声影响讯号振幅的 干扰。电视的影像以AM传送，声音则以FM传送。此外人的高度和FM的波长相近，人体本身 也是很好的导体，因此是不错的天线。B.微波频率范围在1 GHz至0100GHz的范围属于微波（Microwave）。对应于真空中1. 0mm到30cm的 波长（在不同物质内电磁波的波长会改变）。微波可被用于地面和太空飞行物的通讯，但上 述的无线电波无法穿越大气的电离层。水分子本身是极性分子，于是在电场作用下将试图与 电场方向一致，而微波炉所产生的电磁波（2.45GHz, 1

5、2.2cm的微波）使得水分子受影响而 产生共振振荡，于是大量吸收微波的能量转换成水分子间的运动动能，也就是热能。微波除 了烹饪也用于电话通讯、警察的雷达测速等。C. 红外线1800年时William Herschel测量太阳光线经棱镜折射后各处所产生的热，却发现在红光 外的边缘区域的温度，竟然发生最多的改变，于是他认为有人眼所看不见的光称为红外 线。红外线的频率从300GHz到385THz （780nm）。物质当加温时皆会辐射出红外线，包含人 体（约起于300nm到最多于10000nm）或动物体温的温度。红外线可穿透镜片或云层。底片也 会对红外线感应，因此是很好的探测工具（间谍卫星）。红外线被

6、用于追踪热源、夜间警卫 与军事行动探测或各种遥控器等。D. 可见光通常指波长从780nm390nm的电磁波。人眼睛可看见的范围，可广至312nm1050nm，只 是能见度越来越差而已，且过度的照射容易对眼睛造成伤害。人眼对于白光的感觉， 应该是源自于对于太阳光的感受。颜色并非光本身的特性，而是该频率的光与视神经与脑海 共同形成的感觉。因此对于黄光更精确的说法是看起来黄色的光。在日光下人眼睛对于黄绿光范围的光线最敏感，太阳光谱最强的光线波长便是560nm （2.2eV），因此戴上黄绿光绿色的眼镜片时物体的清晰度（对比）最明显。E. 紫外线对应频率范围约8X 1014Hz至2.4X 1016Hz。

7、对应约300nm的太阳紫外光区会使皮肤晒黑或 晒伤，约4eV的能量便足以破坏C-C碳分子的键结。当阳光通过大气层时，大部份的紫外光 都因此被吸收了，藉由臭氧层的作用，使得地球不至于成为紫外线的杀菌室，波长更短 于300nm的紫外光更将会破坏蛋白质。物质反射可见光的能力和反射紫外光一样，在沙滩或 雪地的环境里，即使没有直接晒到阳光，可是附近环境所反射却看不见的紫外线，依旧会伤 害到人体，反过来玻璃窗户，却会吸收大部份的紫外光，因此在屋内晒太阳只是会多流汗， 却是不会将皮肤晒黑的。由于白内障而移除眼角膜的人，对于紫外光是有反应的，所以人的眼睛看不见紫外光，主 要是眼角膜吸收了绝大多敷的紫外光。大气

8、中的n2、O2、co2和H2O的价电子，在紫外光区的 共振也造成了蓝色的天空。F. X射线主要对应频率在2.4X 1016Hz至U5X 1019Hz。由于能量约100eV-200KeV，因此单独的X光 子，便足以对物质起破坏作用。医学用的弧 射线主要20keV-100keV之间，藉由穿过人体时不 同区域被吸收的量会不同，经过全身各方向的X射线扫瞄后的讯号，透过现代计算机程序计 算，可以将身体内部3D的结构清楚的显现，对于医学诊治很有帮助。X射线的来源，主要是 原子的内层电子发生能阶跃迁时所产生。G. Y射线主要对应于200keV （0.2MeV）以上的电磁波。原子核内的核子（质子与中子）也会侪

9、同 的分布，也对应有不同的能阶，由于原子核内的能阶更高，当发生跃迁时便产生Y射线。早 期对于X射线与Y射线的区分，在于能阶的跃迁起源与原子的内层电子或是由原子核的跃迁 而来。可是近代的加速器使得电子在加速（转弯也是加速）过程时，也会辐射出高能量的X射 线或Y射线。主要用于科学研究或高科技用途。依据各个波段具有的能量特征，可得知在非常低温下（接近绝对零度时），物质内的原子 仅能辐射出无线电波和微波；当在摄氏零度左右（水的冰点）则原子可辐射红外光；在表面 温度约摄氏56千度的物质（如太阳表面），才会有可见光的辐射；在臆百万度的物体表 面，就会有X射线；到了表面温度达百亿度的物体表面，也会有伽玛射线

10、呈现。地球的大气层，仅留有可见光和无线电波段的透明窗口，让可见光和无线电波可到达地面。7百4虫白可竟光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.健康隐形的杀手01.电磁波对人体的危害电磁波辐射能量较低，不会使物质发生游离现象，也不会直接破坏环境物质，但在到处充 满电子讯用品器材的现代生活，其电磁干扰特性却不可掉以轻心，因为它随时可能使人面临 危害的境地。经实验研究和调查观察结果表明，电磁辐射对健康的危害是多方面的

11、，复杂的， 主要危害表现如下：1 .对中枢神经系统的危害神经系统对电磁辐射的作用很敏感，受其低强度反复作用后，中枢神经系统机能发生改变， 出现神经衰弱症候群，主要表现有头痛，头晕，无力，记忆力减退，睡眠障碍（失眠，多梦 或嗜睡），白天打瞌睡，易激动，多汗，心悸，胸闷，脱发等，尤其是入睡困难，无力，多 汗和记忆力减退更为突出.这些均说明大脑是抑制过程占优势.所以受害者除有上述症候群 外，还表现有短时间记忆力减退，视觉运动反应时值明颢延长；手脑协调动作差，表现对数 字划记速度减慢，出现错误较多.2. 对机体免疫功能的危害使身体抵抗力下降.动物实验和对人群受辐射作用的研究和调查表明，人体的白血球吞噬

12、 细菌的百分率和吞噬的细菌数均下降.此外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成受到明显 抑制.3 .对心血管系统的影响受电磁辐射作用的人，常发生血液动力学失调，血管通透性和张力降低.由于植物神经调 节功能受到影响，人们多以心动过缓症状出现，少数呈现心动过速.受害者出现血压波动， 开始升高，后又回复至正常，最后出现血压偏低；心电图出现R T波的电压下降，这是迷走 神经的过敏反应，也是心肌营养障碍的结果；P?Q间的延长，P波加宽，说明房室传导不良.此 外，长期受电磁辐射作用的人，其心血管系统的疾病，会更早更易促使其发生和发展.4 .对血液系统的影响在电磁辐射的作用下，周围血像可出现白血球不稳定，主要是

13、下降倾向，白血球减少.红 血球的生成受到抑制，出现网状红血球减少.对操纵雷达的人健康调查结果表明，多数人出 现白血球降低.此外，当无线电波和放射线同时作用人体时，对血液系统的作用较单一因素 作用可产生更明显的伤害.5.对生殖系统和遗传的影响长期接触超短波发生器的人，可出现男人性机能下降，阳萎；女人出现月经周期紊乱.由 于睾丸的血液循环不良，对电磁辐射非常敏感，精子生成受到抑制而影响生育；使卵细胞出 现变性，破坏了排卵过程，而使女性失去生育能力。高强度的电磁辐射可以产生遗传效应， 使睾丸染色体出现畸变和有丝分裂异常.妊娠妇女在早期或在妊娠前，接受了短波透热疗法， 结果使其子代出现先天性出生缺陷（

14、畸形婴儿）.6 .对视觉系统的影响眼组织含有大量的水份，易吸收电磁辐射功率，而且眼的血流量少，故在电磁辐射作用下， 眼球的温度易升高.温度升高是造成产生白内障的主要条件，温度上升导玫眼晶状体蛋白质 凝固，多数学者认为，较低强度的微波长期作用，可以加速晶状体的衰老和混浊，并有可能 使有色视野缩小和暗适应时间延长，造成某些视觉障碍.此外，长期低强度电磁辐射的作用， 可促使视觉疲劳，眼感到不舒适和眼感干燥等现象7 .电磁辐射的致癌和致癌作用大部份实验动物经微波作用后，可以使癌的发生率上升.一些微波生物学家的实验表明， 电磁辐射会促使人体内的（遗传基因），微粒细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，而使某

15、些组织出现病理性增生过程，使正常细胞变为癌细胞.美国驻国外一大使馆人员长期受到微 波窃听所发射的高度电磁辐射的作用，造成大使馆人员白血球数上升，癌发生率较正常人为 高.又如受高功率远程微波雷达影响下的地区，经调查，当地癌患者急增.微波对人体组织 的致热效应，不仅可以用来进行理疗，还可以用来治疗癌症，使癌组织中心温度上升，而破 坏了癌细胞的增生.02.防止电磁波的10大对策医界对电磁波或其它游离波对人体健康影响的报告，至今仍未有定论；而随着磁场或电磁 频率不同、强度有别，反应也不同；透过动物实验的证据，也不足以认定对人体会产生相同 的影响，电磁波到底要多强？照射时间多久？才有致癌危险。电磁波对健康的影响，远不如抽烟对人体的危害，或是酒醉驾车可能产生的意外事故比率; 如果真担心电磁波危害，最好让身体与电器保持三十公分以上距离，由于电磁波的强度与距 离的平方成反比，只要切记保持距离，就可降低危害。1. 尽量远离电器:距离愈远，受电磁波的影响愈小。2. 无法远离时要尽量缩短使用时间:再强的电磁波，时间愈短，影响愈小。3. 选用电磁波小的制品：电灯泡比日光灯小，固定电话比移动电话小。4. 尽量选用小型同种的家电制品:大型的不但耗电量高，电磁波也强。5. 年轻人要特别注意，孕妇特别要注意6. 在安全距离内使用。7. 注意后方及两侧：电视机与个人计算机的后方及两侧所释出的电磁波极