c波速(光速是一个常量真空中约等于3×108m/s)单位m/s
f频率单位Hz,1MHz=1000kHz=1×106Hz
λ波长单位m
真空中电磁波的波速为c它等于波长λ和频率f的乘积
c=λf
真空中电磁波传播的速度c大约30万千米每秒是宇宙间物质运动的最快速度c是物理学中一个十分重要的常数目前公认的数值是
c=299792.458km/s≈3×108m/s
电磁波频率的单位也是赫兹Hz但常用的单位是千赫KHz和兆赫MHz
很显然波长与频率的乘积就是每秒钟传播的距离即波速令波长为λ频率为f速度为V得λ=V/f波长入的单位是米(m)速度的单位是米/秒(m/sec)频率的单位为赫兹(HertzHz)整个电磁频谱包含从电波到宇宙射线的各种波光和射线的集合不同频率段落分别命名为无线电波(3KHz3000GHz)红外线可见光紫外线X射线γ射线(伽马射线)和宇宙射线在19世纪末意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验在此后的100年间从3KHz直到3000GHz频谱被认识开发和逐步利用根据不同的持播特性不同的使用业务对整个无线电频谱进行划分共分9段甚低频(VLF低频(LF)中频(MF)高频(HF)甚高频(VHF)\特高频(uHF)\超高频(sHF)\极高频(EHF)和至高频对应的波段从甚(超)长波长波中波短波米波分米波厘米波毫米波和丝米波(后4种统称为微波)见下表无线电频谱和波段划分
段号频段名称频段范围含上限不含下限波段名称波长范围含上限不含下限
1甚低频VLF3～30千赫KHz甚长波100～10km
2低频LF30～300千赫KHz长波10～1km
3中频MF300～3000千赫KHz中波1000～100m
4高频HF3～30兆赫MHz短波100～10m
5甚高频VHF30～300兆赫MHz米波10～1m
6特高频UHF300～3000兆赫MHz分米波微波100～10cm
7超高频SHF3～30吉赫GHz厘米波10～1cm
8极高频EHF30～300吉赫GHz毫米波10～1mm
9至高频300～3000吉赫GHz丝米波1～0.1mm
无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的在无线电广播中人们先将声音信号转变为电信号然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播而在另一地点人们利用接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号这就是无线广播的大致过程而在电视中除了要像无线广播中那样处理声音信号外还要将图象的光信号转变为电信号然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号从而显示出电视的画面和喇叭里的声音
无线电广播利用的电磁波的频率很高范围也非常大而电视所利用的电磁波的频率则更高范围也更大
广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波通常是指红外线以下部分
电磁辐射是传递能量的一种方式辐射种类可分为三种
游离辐射
有热效应的非游离辐射
无热效应的非游离辐射
基地台电磁波绝非游离辐射波
1864年英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上建立了完整的电磁波理论他断定电磁波的存在推导出电磁波与光具有同样的传播速度
1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在之后1898年马可尼又进行了许多实验不仅证明光是一种电磁波而且发现了更多形式的电磁波它们的本质完全相同只是波长和频率有很大的差别
电磁辐射危害人体的机理主要是热效应非热效应和积累效应等
人体是一个导体像所有导体一样人体受到无线电流和微波辐射后会产生电流从而引起人体发热一般来说我们所处的空间中的无线电波和微波是比较弱的引起的发热非常小完全可以忽略
太阳所发出的红外线和可见光是自然界中最强的电磁辐射也是我们所处的环境中最强的电磁辐射源红外线和可见光可以在人体的表层引起发热
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某些频率电磁波的干扰处于平衡状态的微弱电磁场可能遭到破坏从而对人体的机能产生影响
哪些频率的电磁波能产生这种干扰这各干扰对人人本有多大的影响都需要进一步的研究
太阳除了向外辐射红外线和可见光外还会辐射大量的能量较高的紫外线这些紫外线对人体也是有益的但过强的紫外线会灼伤皮肤还有可能诱发皮肤癌
X射线伽马射线属于高能电磁辐射能够直接破坏人体内分子的分子结构包括蛋白质DNA等的结构从而引起人体发生病变并且会引起各种癌症
高能电磁辐射对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到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或危及生命对于长期接触高能电磁波辐射的群体即使功率很小频率很低也会诱发想不到的病变应引起警惕
具有防电磁波辐射危害的食物有绿茶海带海藻裙菜VaVcVb1.卵磷脂猪血牛奶甲鱼蟹等动物性优质蛋白等
1对中枢神经系统的危害
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RT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;PQ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
6对视觉系统的影响
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
除上述的电磁辐射对健康的危害外它还对内分泌系统听觉物质代谢组织器官的形态改变均可产生不良影响
从科学的角度来说电磁波是能量的一种凡是高于绝对零度的物体都会释出电磁波且温度越高放出的电磁波波长就越短正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样除光波外人们也看不见无处不在的电磁波电磁波就是这样一位人类素未谋面的朋友
与声波和水波相似电磁波具有波的性质可以发生折射等现象它的速度波长频率之间满足关系式
传播速度=波长×频率
波速不变波长和频率成反比
电磁波为横波可用于探测定位通信等等
电磁波谱(波长从长到短)是无线电波微波红外线可见光,紫外线伦琴射线(X射线),伽玛射线.
无线电波用于通信等微波雷达
微波用于微波炉卫星通信等
红外线用于遥控热成像仪红外制导导弹等
可见光是所有生物用来观察事物的基础
紫外线用于医用消毒验证假钞测量距离工程上的探伤等
X射线用于CT照相
伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.
电磁辐射分类的英文缩写
γ=伽马射线
X射线:
HX=硬X射线
SX=软X射线
紫外线:
EUV=极端紫外线
NUV=近紫外线
红外线:
NIR=近红外线
MIR=中红外线
FIR=远红外线
微波:
EHF=极高频
SHF=超高频
UHF=特高频
无线电波:
VHF=甚高频
HF=高频
MF=中频
LF=低频
VLF=甚低频
ULF=特低频
ELF=极低频
按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来就是电磁波谱如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话它们是工频电磁波无线电波分为长波中波短波微波红外线可见光紫外线X射线及γ射线以无线电的波长最长宇宙射线x射线γ射线和波长更短的射线的波长最短
首先无线电波用于通信等微波用于微波炉红外线用于遥控,热成像仪红外制导导弹等可见光是大部分生物用来观察事物的基础紫外线用于医用消毒验证假钞,测量距离工程上的探伤等X射线用于CT照相伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等
无线电波3000米～0.3毫米微波0.1~100厘米
红外线0.3毫米～0.75微米其中近红外为0.76~3微米中红外为3~6微米远红外为6~15微米超远红外为15~300微米
可见光0.7微米～0.4微米
紫外线0.4微米～10纳米
X射线10纳米～0.1纳米
γ射线0.1纳米～1皮米
高能射线小于1皮米
传真电视用的波长是3～6米
雷达用的波长在3米到几毫米
电磁波是电磁场的一种运动形态电与磁可说是一体两面变
电磁波首先由詹姆斯·麦克斯韦于1865年预测出来而后由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年至1888年间在实验中证实存在麦克斯韦推导出电磁波方程一种波动方程这清楚地显示出电场和磁场的波动本质因为电磁波方程预测的电磁波速度与光速的测量值相等麦克斯韦推论光波也是电磁波
电磁波的能量大小由坡印廷矢量决定即S=E×H,其中s为坡印廷矢量E为电场强度H为磁
电磁波具有能量电磁波是一种物质
只要不是处于绝对零度摄氏温标零下273.15摄氏度的物体均会向外界辐射电磁波绝对零度在自然界里是不可能达到的所以电磁波是无处不在的所以在普通环境下电磁波电磁波能级未超过相应频率的限值并不会对我们的健康产生危害但是长期暴露于高能级电磁波电磁波能级超过相应频率的限值的环境下会对我们的健康造成损害
电磁辐射超标报警器具有一定频率响应范围可以测出一定频率范围的电磁波的强度只要超过该频率规定的电磁辐射强度标准就会发出警讯使用者就应远离被测物直至警讯消失为止警讯消失的位置与电磁波发射设施设备的的距离可以视为安全距离
专家建议
防止电磁波的10大对策
原因说明
1.尽量远离电化制品
距离愈远电磁波的强度愈小对人体的危害就越小
3.选用电磁辐射小的制品
4.与其选用大型尽量选用小型
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
细胞分裂正值旺盛的年轻人容易受影响孕妇特别要注意
6.要明确测定出的安全距离
厂家的数据不会太准确要明确测出的才好
7.注意后方及两侧
液晶电视机与个人电脑的后方及两侧所释出的电磁波较强
8.插头不用的时候要拔掉
插头插着的时候大多数的电磁波即会释出
9.睡觉时要特别注意
其实并不是任何电磁辐射对人体都有影响只要强度不大对人体就没有多少危害至于市场上卖的防电磁辐射的产品大多没有任何作用大家不要上当受骗切记屏蔽电磁波的方法可以采用接地的金属网或金属板要么就用厚的混凝土或泥土来吸收如果无法屏蔽强度较强的电磁波让你不受影响唯一方式就是远离辐射源因为电磁波的强度和距离的平方成反比即距离为原来两倍强度就降低为原来四分之一
电磁波频率低时主要借由有形的导电体才能传递原因是在低频的电振荡中磁电之间的相互变化比较缓慢其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去电磁波频率高时即可以在自由空间内传递也可以束缚在有形的导电体内传递在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中磁电互变甚快能量不可能全部返回原振荡电路于是电能磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去不需要介质也能向外传递能量这就是一种辐射举例来说太阳与地球之间的距离非常遥远但在户外时我们仍然能感受到和煦阳光的光与热这就好比是电磁辐射借由辐射现象传递能量的原理一样
电磁波为横波电磁波的磁场电场及其行进方向三者互相垂直振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变其强度与距离的平方成反比波本身带动能量任何位置之能量功率与振幅的平方成正比
其速度等于光速c3×10^8m/s在空间传播的电磁波距离最近的电场磁场强度方向相同其量值最大两点之间的距离就是电磁波的波长λ电磁每秒钟变动的次数便是频率f三者之间的关系可通过公式c=λf
电磁波的传播不需要介质同频率的电磁波在不同介质中的速度不同不同频率的电磁波在同一种介质中传播时频率越大折射率越大速度越小且电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播若同一种介质是不均匀的电磁波在其中的折射率是不一样的在这样的介质中是沿曲线传播的通过不同介质时会发生折射反射衍射散射及吸收等等电磁波的传播有沿地面传播的地面波还有从空中传播的空中波以及天波波长越长其衰减也越少电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播机械波与电磁波都能发生折射反射衍射干涉因为所有的波都具有波动性衍射折射反射干涉都属于波动性
分类
天然的电磁波污染是某些自然现象引起的最常见的是雷电雷电除了可能对电气设备飞机建筑物等直接造成危害外还会在广泛的区域产生从几千Hz到几百MHz的极宽频率范围内的严重电磁干扰火山喷发地震和太阳黑子活动引起的磁爆等都会产生电磁干扰天然的电磁波污染对短波通信的干扰极为严重
人为的电磁波污染包括有
①脉冲放电例如切断大电流电路时产生的火花放电其瞬变电流很大会产生很强的电磁它在本质上与雷电相同只是影响区域较小
②工频交变电磁场例如在大功率电机变压器以及输电线等附近的电磁场它并不以电磁波的形式向外辐射但在近场区会产生严重电磁干扰
③射频电磁辐射例如无线电广播电视微波通信等各种射频设备的辐射频率范围宽影响区域也较大能危害近场区的工作人员射频电磁辐射已经成为电磁波污染环境的主要因素
传播方式
1广播电视发射设备主要系无线电广播通讯为各地广播电视的发射台和中转台等部门
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该类设备把电能转换为热能或其它能量加以利用但伴有电磁辐射产生并泄漏出去引起工作场所环境污染
工业用电磁辐射设备主要为高频感应加热设备例如高频淬火高频焊接和高频炉高频熔炼设备等以及高频介质加热设备例如塑料热合机高频干燥处理机高频介质加热联动机等
医疗用电磁辐射设备主要为短波超短波理疗设备例如高频理疗机超短波理疗机紫外线理疗机等
科学研究电磁辐射设备主要为电子加速器及各种超声波装置电磁灶等
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
主要危害
由于电磁波无色无味无形无踪加之污染既无任何感觉又无处不在故被科学家称之为电子垃圾或电子辐射污染它给人们带来的危害实在不可小觑主要表现在以下三个方面
1影响电子设备正常工作
2科学研究和事实表明电磁波对人体也有极大危害
电磁辐射对人体的危害是由电磁波的能量造成的据有关专家介绍我国使用的移动电
3可能引发炸药或爆炸性混合物发生爆炸的危险
一些高大金属结构在特定条件下由于高频感应会产生火花放电这种放电不但给人以不同程度的电击还可能引爆危险物品造成灾难性后果这对火炸药生产企业来说是一个需要引起高度重视的问题
4电磁辐射是心血管疾病糖尿病癌突变的主要诱因之一
5电磁辐射会对人体生殖系统神经系统和免疫系统造成直接伤害
6电磁辐射是造成孕妇流产不育畸胎等病变的诱发因素之一
7过量的电磁辐射直接影响儿童身体组织骨骼发育导致视力肝脏造血功能下降严重者可导致视网膜脱落
8电磁辐射可使男性性功能下降女性内分泌紊乱
污染途径
电磁波的干扰传播途径有两种
一种是传导干扰它是电流沿着电源线传播而引起的干扰
另一种是辐射干扰是电磁波发射源向周围空间发射导致
为了防止和抑制电磁波干扰主要采用合理设计电路滤波屏蔽等技术方法合理设计电路就是在狭小的空间内合理地排列元件和布置线路可削弱寄生的电磁耦合抑制电磁干扰滤波器是电阻电感与电容组成的线路这种网络能允许某些频率的信号通过而阻止其它频率的信号通过正确设计和安装滤波器能将电磁干扰降到最低限度屏蔽技术作为抑制电磁波辐射的基本手段已得到广泛应用屏蔽的目的
是将辐射能量限制在特定区域内或者是防止辐射能量进入另一特定区域屏蔽材料是屏蔽效率高低的关键新近开发的吸波材料已问世它将为人类开辟洁净的空间做贡献对电磁波辐射污染除采用上述技术方法进行抑制外还可采用其它方法降低其危害如在飞机场周围禁止设立大功率无线寻呼台对经常接触射频设备的工作人员采取良好的屏蔽防护措施等
总之随着科学和生产的发展电磁辐射污染的危害有恶化的趋势研究电磁波污染的危害与防护有重大的现实意义
电磁波的穿透力
因为电磁波具有波粒二象性波长与光子能量成反比关系当波长越短光子能量越大则穿透力越强如高能X射线几乎能穿透所有非金属物甚至还可以穿透薄铝而伽马射线则能穿透大多数金属某些重金属能够阻挡电磁波穿透例如铅
还在20多年前家用微波炉在美国普及后一些装有心脏起搏器的病人常常会感到不适有的起搏器甚至失灵骤停后来科学家的研究使其真相大白于天下原因就是电磁波污染所致
前几年俄罗斯著名国际象棋大师尼古拉·克德可夫与一台电脑对弈连胜3局后不料突然被电脑释放出的强大电流击倒经调查证实这并不是电脑硬件漏电也不是软件设计了杀人程序致死原因又是无形的电磁波
有报道称每天在计算机前操作6个小时以上的工作人员易患上一种名为VOT的病症该病症是指长期观看视频终端而使身体某些部位发生病变的总称它的主要症状是视力功能障碍颈肩腕功能障碍植物神经功能紊乱等此外还能引起月经不调流产等妇女病症和其他皮肤病究其原因也是电磁波辐射造成的
污染防范
减轻电磁波污染的危害有许多易于操作的措施
总的原则有二
其一由于工作需要不能远离电磁波发射源的必须采取屏蔽防护的办法
其二尽量增大人体与发射源的距离
一保持距离与电视机的距离应为视屏尺寸乘以6与微波炉的距离应为2.5～3米离高压输电线0.5万伏/米以外一般视为安全区
二减少接触经常使用电脑的人每工作一小时应休息一刻钟而且每周工作最多不超
过32小时
三改善环境注意空气流通温度湿度应适中家用电器最好不要摆放在卧室里
四个体防护孕妇儿童体弱多病者对电磁波辐射过敏者长期处于电磁波污染超标环境者应选择使用适合自己的防护用品
七采用屏蔽物减少电磁波污染对产生电磁污染的设施可采用屏蔽反射或吸收电磁波的屏蔽物如铜铝钢板高分子膜等
八根据电磁波随距离衰减的特性为减少电磁波对居民的危害应使发射电磁功率较大可能产生强电磁波的工作场所和设施如电视台广播电台雷达通信台站微波传送站等尽量设在远离居住区的远郊区县或地势高的地区必须设置在城市内邻近居住区域和居民经常活动场所范围内的设施如变电站等应与居住区间保持一定安全防护距离保证其边界符合环境电磁波卫生标准的要求同时对电磁波辐射源需选用能屏蔽反射或吸收电磁波的铜铝钢等金属丝或高分子膜等材料制成的物品进行电磁屏蔽将电磁辐射能量限制在规定的空间之内
九高压特别是超高压输电线路应远离住宅学校运动场等人群密集区使用电脑时应选用低辐射显示器并保持人体与显示屏正面不少于75cm的距离侧面和背面不少于90cm最好加装屏蔽装置
十应严格控制移动通信基站的密度确保设置在市区内的各种移动通信发射基站天线高于周围建筑在幼儿园学校校舍医院等建筑周围一定范围内不得建立发射天线
十三另外可每天服用一定量的维生素C或者多吃些富含维生素C的新鲜蔬菜如辣椒柿子椒香椿菜花菠菜等多食用新鲜水果如柑橘枣等饮食中也注意多吃一些富含维生素AC和蛋白质的食物如西红柿瘦肉动物肝脏豆芽等经常喝绿茶这些饮食措施可在一定程度上起到积极预防和减轻电磁辐射对人体造成伤害的作用
为扎实开展学校选修课教学工作，了解并借鉴国外选修课教学状况与经验，9月24日，德国学者赫尔曼受邀来到鉴湖中学参加我区高中物理选修课程开发和实施研讨会。本...