Monday, December 18, 2017

电磁辐射

电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780纳米之间,称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体,都可以发射电磁辐射,而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。因此,人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此,只有处于可见光频域以内的电磁波,才是可以被人们看到的。电磁波不需要依靠介质传播,各种电磁波在真空中速率固定,速度为光速。

电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,从长波到短波,电磁波可以分类为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X-射线和伽马射线等等。

电磁频谱中射频部分的一般定义,是指频率约由3千赫至300吉赫的辐射。

电场和磁场的交互变化产生的电磁波,电磁波向空中发射或泄露的现象,叫电磁辐射。电磁辐射是以一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质。人类生存的地球本身就是一个大磁场,它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射,太阳及其他星球也从外层空间原原不断地产生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。

各种电磁辐射,由于其频率、波长、量子能量不同,对人体的危害作用也不同。当量子能量达到12eV以上时,对物体有电离作用,能导致机体的严重损伤,这类辐射称为电离辐射。量子能量小于12eV的不足以引起生物体电离的电磁辐射,称为非电离辐射

电磁辐射所衍生的能量,取决于频率的高低:频率愈高,能量愈大。频率极高的X光和伽玛射线可产生较大的能量,能够破坏合成人体组织的分子。事实上,X光和伽玛射线的能量之巨,足以令原子和分子电离化,故被列为电离辐射。这两种射线虽具医学用途,但照射过量将会损害健康。X光和伽玛射线所产生的电磁能量,有别于射频发射装置所产生的电磁能量。射频装置的电磁能量属于频谱中频率较低的那一端,不能破解把分子紧扣一起的化学键,故被列为非电离辐射

哪里会有电磁辐射?电磁辐射的来源有多种。人体内外均布满由天然和人造辐射源所发出的电能量和磁能量;闪电便是天然辐射源的例子之一。至于人造辐射源,则包括微波炉、收音机、电视广播发射机和卫星通讯装置等。

  非电离辐射的来源及其危害

  (1)射频辐射。射频辐射称为无线电波,量子能力很小。按波长和频率,射频辐射可分成高频电磁场、超高频电磁场和微波3个波段。

  射频辐射来源有:1、广播电视发射设备,主要部门为各地广播电视的发射台和中转台。2、通信雷达及导航发射设备通信,包括短波发射台,微波通信站、地面卫星通信站、移动通信站。3、工业、科研、医疗高频设备。4、交通系统电磁辐射干扰,包括:电气化铁路、轻轨及电气化铁道、有轨道电车、无轨道电车等。5、电力系统电磁辐射,高压输电线包括架空输电线和地下电缆,变电站包括发电厂和变压器电站。6、家用电器电磁辐射,包括计算机、显示器、电视机、微波炉、电磁炉、无线电话、手机等。

  一般来说,射频辐射对人体的影响很少直接导致组织器官的器质性损伤,主要引起功能性改变,并具有可逆性特征,在停止接触数周或数月后往往可恢复。但在大强度长期射频辐射作用下,组织器官的损伤持续时间较长,并有进行性倾向,最终可能发展成不可逆的畸变,如长期高频率使用手机而诱发脑瘤。

  (2)红外线辐射。在生产环境中,加热金属、熔融玻璃及强发光体等可成为红外线辐射源。炼钢工、铸造工、轧钢工、锻钢工、玻璃熔吹工、烧瓷工及焊接工等可受到红外线辐射。红外线辐射对机体的影响主要是皮肤和眼睛。

  (3)紫外线辐射。生产环境中,物体温度达1200℃以上的辐射电磁波谱中即可出现紫外线。随着物体温度的升高,辐射的紫外线频率增高,波长变短,其强度也增大。常见的辐射源有冶炼炉(高炉、平炉、电炉)、电焊、氧乙炔气焊、氩弧焊和等离子焊接等。

  强烈的紫外线辐射作用可引起皮炎,表现为弥漫性红斑,有时可出现小水泡和水肿,并有发痒、烧灼感。在作业场所比较多见的是紫外线对眼睛的损伤,即由电弧光照射所引起的职业病——电光性眼炎。此外在雪地作业、航空航海作业时,受到大量太阳光中紫外线照射,可引起类似电光性眼炎的角膜、结膜损伤,称为太阳光眼炎或雪盲症。

  (4)激光。激光对人体的危害主要是由它的热效应和光化学效应造成的。激光对皮肤损伤的程度取决于激光强度、频率、肤色深浅、组织水分和角质层厚度等。激光能烧伤皮肤。

  电离辐射来源

  凡能引起物质电离的各种辐射称为电离辐射。其中α、β等带电粒子都能直接使物质电离,称为直接电离辐射;γ光子、中子等非带电粒子,先作用于物质产生高速电子,继而由这些高速电子使物质电离,称为非直接电离辐射。能产生直接或非直接电离辐射的物质或装置称为电离辐射源,如各种天然放射性核素、人工放射性核素和X线机等。

  随着原子能事业的发展,核工业、核设施也迅速发展,放射性核素和射线装置在工业、农业、医药卫生和科学研究中已经广泛应用。接触电离辐射的人员也日益增多。

  现在人们大多知道医院的X光不能照得太频繁,原因就是频繁的X光辐射可能会产生累积效应,对健康造成危害。

  电磁辐射对人体的危害

人体接受的电磁辐射强度太大、时间太长或者距离太近,可能造成危害,其对人体的作用主要是热效应、非热效应和累积效应等。

(1)热效应 人体70%以上是水,水分子受到电磁波辐射后相互摩擦,引起机体升温,从而影响到体内器官的正常工作。国内外研究证实,电磁辐射对人体的作用主要是热效应,危害主要出现在射频电磁场。变电站辐射属于工频电磁场,而不是射频电磁场。当射频电磁场的场强达到一定值时,才能对人体发生作用。在射频作用下,人体吸收电磁辐射能后,其能量便转化为热能。只有当超过体温调节能力时,才使温度平衡功能失调,引起体温升高,因而产生生理功能紊乱与病理变化等生物效应。

(2)非热效应 人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到外界电磁场的干扰,处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏,人体也会遭受损伤。

(3)累积效应 热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前(通常所说的人体承受力——内抗力),再次受到电磁波辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态。

扩展阅读:http://www.learnemc.com/tutorials/Radiation/EM_Radiation.html

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