Электромагнитное излучение и защита от него

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад на тему:

«Электромагнитное излучение и защита от него»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электромагнитное  излучение  — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей).

Среди электромагнитных полей  вообще, порожденных электрическими зарядами и их движением, принято  относить собственно к излучению  ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников — движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием.

Электромагнитное излучение  подразделяется на:

• радиоволны (начиная со сверхдлинных)
• инфракрасное излучение
• видимый свет
• ультрафиолетовое излучение
• рентгеновское излучение и жесткое (гамма-излучение).

Электромагнитное излучение  способно распространяться практически  во всех средах. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих  или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение  распространяется без затуханий  на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько  изменяя при этом свое поведение).

 

Характеристики  электромагнитного излучения

 

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято  считать частоту, длину волны и поляризацию.

Длина волны прямо связана  с частотой через (групповую) скорость распространения излучения. Групповая скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Фазовая скоростьэлектромагнитного излучения в вакууме также равна скорости света, в различных средах она может быть как меньше, так и больше скорости света.

Описанием свойств и параметров электромагнитного излучения в  целом занимается электродинамика, хотя свойствами излучения отдельных областей спектра занимаются определенные более специализированные разделы физики (отчасти так сложилось исторически, отчасти обусловлено существенной конкретной спецификой, особенно в отношении взаимодействия излучения разных диапазонов с веществом, отчасти также спецификой прикладных задач). К таким более специализированным разделам относятся оптика (и ее разделы) и радиофизика. Жестким электромагнитным излучением коротковолнового конца спектра занимается физика высоких энергий^[2]; в соответствии с современными представлениями (см. Стандартная модель), при высоких энергиях электродинамика перестает быть самостоятельной, объединяясь в одной теории со слабыми взаимодействиями, а затем — при еще более высоких энергиях — как ожидается — со всеми остальными калибровочными полями.

Существуют различающиеся  в деталях и степени общности теории, позволяющие смоделировать  и исследовать свойства и проявления электромагнитного излучения. Наиболее фундаментальной из завершенных и проверенных теорий такого рода является квантовая электродинамика, из которой путём тех или иных упрощений можно в принципе получить все перечисленные ниже теории, имеющие широкое применение в своих областях. Для описания относительно низкочастотного электромагнитного излучения в макроскопической области используют, как правило, классическую электродинамику, основанную на уравнениях Максвелла, причём существуют упрощения в прикладных применениях. Для оптического излучения (вплоть до рентгеновского диапазона) применяют оптику (в частности, волновую оптику, когда размеры некоторых частей оптической системы близки к длинам волн; квантовую оптику, когда существенны процессы поглощения, излучения и рассеяния фотонов; геометрическую оптику — предельный случай волновой оптики, когда длиной волны излучения можно пренебречь). Гамма-излучение чаще всего является предметом ядерной физики, с других — медицинских и биологических — позиций изучается воздействие электромагнитного излучения в радиологии. Существует также ряд областей — фундаментальных и прикладных — таких, как астрофизика, фотохимия, биология фотосинтеза и зрительного восприятия, ряд областей спектрального анализа, для которых электромагнитное излучение (чаще всего — определенного диапазона) и его взаимодействие с веществом играют ключевую роль. Все эти области граничат и даже пересекаются с описанными выше разделами физики.

Некоторые особенности электромагнитных волн c точки зрения теории колебаний и понятий электродинамики:

• наличие трёх взаимно перпендикулярных (в вакууме) векторов: волнового вектора, вектора напряжённости электрического поля E и вектора напряжённости магнитного поля H.
• электромагнитные волны — это поперечные волны, в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приёмнику в том числе и через вакуум.

 

Диапазоны электромагнитного  излучения

 

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу).Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

 

Название диапазона		Длины волн, λ	Частоты, ν	Источники
Радиоволны	Сверхдлинные	более 10 км	менее 30 кГц	Атмосферные имагнитосферныеявления. Радиосвязь.
	Длинные	10 км — 1 км	30 кГц — 300 кГц
	Средние	1 км — 100 м	300 кГц — 3 МГц
	Короткие	100 м — 10 м	3 МГц — 30 МГц
	Ультракороткие	10 м — 1 мм	30 МГц — 300 ГГц[4]
Инфракрасное излучение		1 мм — 780 нм	300 ГГц — 429 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических  воздействиях.
Видимое (оптическое) излучение		780—380 нм	429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолетовое		380 — 10 нм	7,5·1014 Гц — 3·1016 Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Рентгеновские		10 нм — 5 пм	3·1016 — 6·1019 Гц	Атомные процессы при воздействии  ускоренных заряженных частиц.
Гамма		менее 5 пм	более 6·1019 Гц	Ядерные и космические  процессы, радиоактивный распад.

 

 

Ионизирующее  электромагнитное излучение.

 

К этой группе традиционно  относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя, строго говоря, ионизировать атомы  может и ультрафиолетовое излучение, и даже видимый свет. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения  могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ — 0,1 МэВ, а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ. В узком смысле гамма-излучение испускается ядром, а рентгеновское — атомной электронной оболочкой при выбивании электрона с низколежащих орбит, хотя эта классификация неприменима к жёсткому излучению, генерируемому без участия атомов и ядер.

 

Радиоволны

 

Из-за больших значений λ  распространение радиоволн можно  рассматривать без учёта атомистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. В радиодиапазоне слабо сказываются и квантовые свойства излучения, хотя их всё же приходится учитывать, в частности, при описании квантовых генераторов и усилителей сантиметрового и миллиметрового диапазонов, а также молекулярных стандартов частоты и времени, при охлаждении аппаратуры до температур в несколько кельвинов.

Радиоволны возникают  при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн.

Естественным источником волн этого диапазона являются грозы. Считается, что они же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана.

Видимое, инфракрасное и  ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством приборов, применяющихся для её исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзыи зеркала для фокусирования излучения, призмы, дифракционные решётки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.).

Частоты волн оптической области  спектра уже сравнимы с собственными частотами атомов и молекул, а их длины — с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями. Благодаря этому в этой области становятся существенными явления, обусловленные атомистическим строением вещества. По этой же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света.

Самым известным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов по Кельвину и светит ярко-белым светом (максимум непрерывного спектра солнечного излучения расположен в «зелёной» области 550 нм, где находится и максимум чувствительности глаза). Именно потому, что мы родились возле такой звезды, этот участок спектра электромагнитного излучения непосредственно воспринимается нашими органами чувств.

Излучение оптического диапазона  возникает, в частности, при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из-за теплового движения атомов и молекул. Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота, на которой находится максимум спектра его излучения. При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие

Оптическое излучение  может создаваться и регистрироваться в химических и биологических реакциях. Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического излучения, используется в фотографии. Источником энергии для большинства живых существ на Земле является фотосинтез — биологическая реакция, протекающая в растениях под действием оптического излучения Солнца.

 

 

Защита от электромагнитных излучений.

 

 

Несколько общих правил для защиты от электромагнитных излучений: 

 

• Уменьшите подверженность электромагнитным излучениям, увеличивая Ваше расстояние до излучения. Это - самое важное правило для защиты от электромагнитных излучений, и часто самое легкое в применении. Насколько следует отстраниться от источника излучения – зависит от его интенсивности. Например, чтобы уменьшить полевую интенсивность, Вам, возможно, придется переместиться на расстояние:
•   25 метров для линий электропередачи и вышек сотовой связи.
•   30 см. от Вашего компьютерного монитора
•   5 см от электрических часов рядом с Вашей подушкой
•   2.5 см  от сотового телефона

 

Много людей понимают, что они  могут повысить свой уровень безопасности от электромагнитных излучений отойдя на сто метров дальше от линий электропередачи или вышек сотовой связи, но мало кто думает о том, что в быту можно еще больше обезопасить себя, разместив компьютер на полу либо отодвинуть телевизор еще дальше от себя и детей.

Чтобы понять, какое расстояние безопасно  для различных видов приборов, изучите вот этот документ, но имейте в виду, что электромагнитное излучение Ваших приборов могут значительно отличаться от приведенных в данном списке. Если у Вас есть возможность использовать флюксметр - лучше воспользоваться такой возможностью.

 

• Если Вы не можете избежать воздействия электромагнитных излучений, попытайтесь  его максимально ограничить.  Для многих может быть уже давно стало обыденностью -  наблюдать работающую технику на работе, ходить мимо и болтать с коллегами около офисных принтеров и копировальных устройств или стоять рядом с духовкой во время приготовления обеда.

 

• Если нет действительной необходимости во включении прибора - выключите его (или не включайте). Электромагнитные излучения исходит из многих устройств, которые люди неразумно оставляют работающими, например зарядные устройства (для батарей, сотовых телефонов, ноутбуки и т.д.), а также компьютеры, работающими в спящем режиме и принтеры.

 

 

 

Защита от излучения бытовых приборов

 

Что касается электроприборов, у некоторых  очень распространенных видов бытовой  техники довольно высокий уровень электромагнитного излучения. Поставьте их на более дальнее расстояние  от людей, и помните что Ваше общение с ними должно быть не долгим.