不看不知，分分鐘了解電磁輻射

最新 01-26

我說了所有的謊，你全都相信，簡單的，不要怕，你卻不相信。

——阿毛老師

我有一個朋友叫苦瓜，有個暑假我們經常晚上聊天，奇怪的是每個晚上的11點，qq的對話框就顯示他的信號從WIFI變為4g，頗為不解，我就問他怎麼回事，他說：

「母上大人不讓我開路由器，她說睡覺會被輻射。」

- -...睡覺關路由器；孕婦需要穿防輻射服保護胎兒；使用電腦後，臉上會吸附不少電磁輻射的顆粒，因此要及時用清水洗臉……電磁輻射真的有那麼可怕嗎？就讓我們從波動說起。

一、小引

波（wave）是一種重要而普遍的物質運動形式,例如繩子上傳播的波,空氣中傳播的聲波,水面波等,它們都是機械振動在介質中的傳播形成的,這類波稱為機械波.但波動並不限於機械波（mechanical wave）,無線電波,光波等也是物質的一種波動形式,這類波是電磁場在空間的傳播,通稱為電磁波（Electromagnetic wave）.機械波和電磁波的本質是不同的,但它們具有波的共性.

水波（water wave）——風吹過水麵，水面發生波動，漣漪起伏，有高有低，關於漣漪起伏的高低不同，我們可以用肉眼區分，因此我們可以較為清楚地理解，作為一種機械波，不同高低（振幅）的水波，含有的能量不同。

水波

接下來我們看光，在日常的生活中呢，我們會看到各種各樣顏色的光，這些能看得到的光叫做可見光，可見光（visible light）屬於電磁波。

讓我們從光的色散（dispersion）出發，了解電磁波。

取一三稜鏡，置於暗室，讓陽光透過三稜鏡的一側。我們會觀察到一束白色的陽光發生了色散，即分散成了多種顏色。

光的色散

由於波動能量表達較為複雜，我們做一個不太準確的類比。水波的高度不同，能量就不同。與之相對的，不同顏色的光波長不同，能量也不同。我們按照波長的由短到長進行整理，就得到如下的可見光譜（spectrum）

光波能量表達較為複雜，但對於單光子，波長越長，能量越小。換句話說，紅色光子的能量＜黃色光子的能量＜……＜紫色光子的能量。但是這種能量級的光子對人體的危害可以忽略不計，所以我們日常暴露在可見光中也沒有感到異常。

日光浴

ps：陽光中含有紫外線，暴晒可能引起癌變

可見光譜屬於電磁波譜，只佔電磁波譜的一小段，完整的電磁波譜如下所示。

電磁波譜

二、電磁波和電磁輻射

現在我們就可以更清楚的了解各種波段的電磁波。

以上電磁波能量由小到大排序——長波、中波、短波；微波；紅外線；可見光；紫外線；X射線、γ射線。

1、長波、中波、短波，這類波可攜帶能量最小，廣泛用於無線電通訊。我們日常用的收音機所接收的FM、AM頻段的信號大致由此類波傳輸。

信號傳輸

2、微波，波長10-2m左右，能量低。微波爐之所以可以使食物加熱，主要是由於微波的頻率與水的固有頻率相同，可以引起共振。此外，有關微波爐放置安全距離的種種說法，很多也是聳人聽聞，其實微波能量較小，在透過鐵板之後已經僅剩很小的輻射，基本可以忽略不計，大家不必太過擔心。

微波爐

3、紅外線：波長介於可見光與無限電波之間的電磁波。廣泛用於攝影、遙感等方面。由於其波段處於可見光之外，因此紅外攝影不受白天黑夜的限制，往往可以拍攝出眼睛看不到的東西。藉此特點，利用紅外線成像製成夜視儀，讓我們能夠在漆黑的夜間看見目標。說到這裡已經有些抽象，但還是要提一提紅外遙感。利用紅外遙感我們可以在飛機或衛星上戡測地熱，尋找水源、監測森林火情，估計家農作物的長勢和收成，預報颱風、寒潮。

紅外夜視儀

4、可見光：可見光不必細說，是波長範圍在400～700nm之間的電磁波，這種波，不需要收音機天線，只要用我們的眼睛就可以接受，也是我們生活中最容易感知的一種波。

5、紫外線：波長範圍在5～400nm之間的電磁波。有很強的熒光效應，具有殺菌消毒作用。從紫外線開始，之前的輻射都叫做非電離輻射，這些波沒有辦法把原子電離，因此在正常利用的情況下對人類無害。而高頻紫外線以及X、γ（伽馬）射線，統稱為電離輻射（lonizing radiation），他們可以把原子電離，破壞分子、細胞的結構，因此大劑量的電離輻射我們必須盡量避免。

紫外線可以使防偽水印感光

6、X射線：X射線是高速電子流射到物質上產生的一張電磁波。因其能量大，穿透性強，可在工業上用作金屬探傷、醫療上用來透視人體。

為什麼用X射線透過人體，會在熒屏上顯出骨頭的黑影呢?

這是因為X射線對不同物質的穿透能力不同，它可以輕易穿透肌肉，卻無法輕易穿透骨骼。所以在用X射線透視人體時，在熒屏上就留下了骨骼的影子。因為X射線的能量較高，大劑量接收容易對身體造成損害，所以在放射科工作的醫生朋友們工作時總是穿著防護服。說到這裡，有一個關於孕婦和微波爐的謠言。說的是家裡有孕婦不能用微波爐，這種說法就讓人哭笑不得了，微波只是一種低能電磁波，雖說與水頻率接近，但其傳輸的損耗極快，合格微波爐的大劑量微波僅在爐內作用，泄露出的微量微波完全可以忽略不計。

X光片

7、伽馬射線是一種強電磁波，它的波長比X射線還要短，在原子核反應中，當原子核發生α、β衰變後，往往衰變到某個激發態，處於激發態的原子核仍是不穩定的，並且會通過釋放一系列能量使其躍遷到穩定的狀態，而這些能量的釋放是通過射線輻射來實現的，這種射線就是γ（伽馬）射線——一種高能光子，醫學中利用放射性物質產生大劑量的伽馬射線，進行聚焦照射，可以使病變部位局部壞死，以達到治療的效果。