Шкала электромагнитных волн

 

 

 

 

Шкала 

электромагнитных волн

 

 

 

 

Шкала электромагнитных волн  представляет собой непрерывную  последовательность частот и  длин электромагнитных излучений, которые являются распространяющимся  в пространстве переменным магнитным  полем.

 

 

 

 

Рассмотрим понятие спектра  электромагнитных волн. Спектром  электромагнитных волн называется  полоса частот электромагнитных  волн, существующих в природе.

 

Спектр электромагнитного излучения  в порядке увеличения частоты  составляют:

 

1) Низкочастотные волны;

 

2) Радиоволны;

 

3) Инфракрасное излучение;

 

4) Световое излучение;

 

5) Рентгеновское излучение;

 

6) Гамма излучение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инфракрасное излучение

Электромагнитные излучения с  длиной волны, меньшей         1- 2мм, но большей 8*10-7 м, т. е. лежащие  между диапазоном радиоволн и  диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением.

Область спектра за красным  его краем впервые экспериментально  была исследована в 1800 г. английским  астрономом Вильямом Гершелем (1738 – 1822). Гершель поместил термометр  с зачерненным шариком за красный  край спектра и обнаружил повышение  температуры. Шарик термометра нагрелся  излучением, невидимым глазом. Это  излучение назвали инфракрасным излучением.

Инфракрасное излучение испускают  любые нагретые тела. Источниками  инфракрасного излучения служат  печи, батареи водяного отопления, электрические лампы накаливания.

С помощью специальных приборов  инфракрасное излучение можно  преобразовать в видимый свет  и получать изображения нагретых  предметов в полной темноте. Инфракрасное  излучение применяется для сушки  окрашенных изделий, стен зданий, древесины.

 

 

 

 

Рентгеновские лучи

Если в вакуумной трубке между  нагретым катодом, испускающим электроны, и анодом приложить постоянное  напряжение в несколько десятков  тысяч вольт, то электроны будут  сначала разгоняться электрическим  полем, а затем резко тормозиться  в веществе анода при взаимодействии  с его атомами. При торможении  быстрых электронов в веществе  или при переходах на внутренних  оболочках атомов возникают волны  с длинной волны меньше, чем  у ультрафиолетового излучения. Это излучение было открыто       в         1898    г.           немецким  физиком Вильгельмом Рентгеном   (1845 – 1923). Электромагнитные излучения  в диапазоне длин волн от 10-14 до 10-7м называются рентгеновскими лучами.

Рентгеновские лучи невидимы  глазом. Они проходят без существенного  поглощения через значительные  слои вещества, непрозрачного для  видимого света. Обнаруживают рентгеновские  лучи по их способности вызывать  определенное свечение некоторых  кристаллов и действовать на  фотопленку.

способность рентгеновских лучей  проникать через толстые слои  вещества используется для диагностики  заболеваний внутренних органов  человека. В технике рентгеновские  лучи применяются для контроля  внутренней структуры различных  изделий, сварных швов. Рентгеновское  излучение обладает сильным биологическим  действием и применяется для  лечения некоторых заболеваний.

 

 

 

 

Ультрафиолетовое излучение

В 1801 г. немецкий физик Иоганн  Риттер (1776 – 1810), исследуя спектр, открыл, что за его фиолетовым краем  имеется область, создаваемая невидимыми  глазом лучами. Эти лучи воздействуют  на некоторые химические соединения. Под действием этих невидимых  лучей происходит разложение  хлорида серебра, свечение кристаллов  сульфида цинка и некоторых  других кристаллов.

Невидимое глазом электромагнитное  излучение с длинной волны  меньше, чем у фиолетового света, называют ультрафиолетовым излучением. К ультрафиолетовому излучению относят электромагнитные излучения в диапазоне волн от 4*10-7 до 1*10-8м.

Ультрафиолетовые излучение способно  убивать болезнетворных бактерий, поэтому его широко применяют  а медицине. Ультрафиолетовое излучение  в составе солнечного света  вызывает биологические процессы, приводящие к потемнению кожи  человека – загару.

В качестве источников ультрафиолетового  излучения в медицине используются  газоразрядные лампы. Трубки таких  ламп изготовляют из кварца, прозрачного  для ультрафиолетовых лучей; поэтому  эти лампы называют кварцевыми  лампами.

 

 

 

 

Гамма-излучение

Гамма-излучением называют электромагнитное  излучение, испускаемое возбужденными  ядрами и возникающее при взаимодействии  элементарных частиц.

Гамма-излучение – самое коротковолновое  электромагнитное излучение (λ<10-10м). Его особенностью является ярко  выраженные корпускулярные свойства. Поэтому гамма-излучение обычно  рассматривается как поток гамма - квантов. В области длин волн  от 10-10 до 10-14м диапазоны рентгеновского  и гамма-излучений перекрываются, в этой области рентгеновские  и гамма - кванты по своей природе  тождественны и отличаются лишь  происхождением.

 

 

 

 

Радиоволны—это электромагнитные волны,  служащие для передачи сигналов (информации) на расстояние без проводов.  Радиоволны создаются высокочастотными токами, текущими в антенне.

В радиоволнах переменные электрическое  и  магнитное  поля  тесно взаимосвязаны,  образуя электромагнитное поле.

Радиоволны различной длины  распространяются по-разному.

Для того чтобы понять это, рассмотрим рис. 3, где показан  земной

шар и передающая антенна  в увеличенном виде. На высоте  от 40 до 500  км над Землей находится   ионосфера.  Она состоит из  очень разреженных воздушных  частиц,   которые над действием  солнечной радиации ионизированы. Степень этой ионизации зависит  от многих факторов:  день,  ночь, лето, зима и т.  д., которые  влияют на прохождение радиоволн. Например, днем концентрация ионов  больше и в ионосфере формируется  несколько слоев, а ночью концентрация  уменьшается,  и эти слои выражены  слабее.  Главное свойство ионосферы  -  это  возможность,  благодаря  наличию заряженных частиц,   отражать  радиоволны определенной  длины волны.

 

 

 

 

Защита от электромагнитных  полей

 

Источниками электромагнитных  полей (ЭМП) являются: атмосферное электричество, радиоизлучения, электрические и  магнитные поля Земли, искусственные  источники (установки ТВЧ, радиовещание  и телевидение, радиолокация, радионавигация  и др.). Источниками излучения  электромагнитной энергии являются  мощные телевизионные и радиовещательные  станции, промышленные установки  высокочастотного нагрева, а также  многие измерительные, лабораторные  приборы. Источниками излучения  могут быть любые элементы, включенные  в высокочастотную цепь.

Источники электромагнитных полей  радиочастот и их характеристика

Токи высокой частоты применяют  для плавления металлов, термической  обработки металлов, диэлектриков  и полупроводников и для многих  других целей. Для научных исследований  в медицине применяют токи  ультравысокой частоты, в радиотехнике-токи  ультравысокой и сверхвысокой  частоты. Возникающие при использовании  токов высокой частоты электромагнитные  поля представляют определенную  профессиональную вредность, поэтому  необходимо принимать меры защиты  от их воздействия на организм. Токи высокой частоты создают  в воздухе излучения, имеющие  ту же электромагнитную природу, что и инфракрасное, видимое, рентгеновское  и гамма-излучение.

 

 

 

 

 

Воздействие электромагнитных  полей на организм человека

Промышленная электротермия, в  которой применяются токи радиочастот  для электротермической обработки  материалов и изделий (сварка, плавка, ковка, закалка, пайка металлов; сушка, спекание и склеивание неметаллов), широкое внедрение радиоэлектроники  в народное хозяйство позволяют  значительно улучшить условия  труда, снизить трудоемкость работ, добиться высокой экономичности  процессов производства. Однако  электромагнитные излучения радиочастотных  установок, воздействуя на организм  человека в дозах, превышающих  допустимые, могут явиться причиной  профессиональных заболеваний. В  результате возможны изменения  нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной  и других систем организма  человека.

Действие электромагнитных полей  на организм человека проявляется  в функциональном расстройстве  центральной нервной системы; субъективные  ощущения при этом-повышенная  утомляемость, головные боли и  т. п. Первичным проявлением действия  электромагнитной энергии является  нагрев, который может привести  к изменениям и даже к повреждениям  тканей и органов. Механизм поглощения  энергии достаточно сложен. Возможны  также перегрев организма, изменение  частоты пульса, сосудистых реакций. Поля сверхвысоких частот могут  оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика). Многократные  повторные облучения малой интенсивности  могут приводить к стойким  функциональным расстройствам центральной  нервной системы. Степень биологического  воздействия электромагнитных полей  на организм человека зависит  от частоты колебаний, напряженности  и интенсивности поля, длительности  его воздействия. Биологическое  воздействие полей разных диапазонов  неодинаково. Изменения, возникающие  в организме под воздействием  электромагнитных полей, чаще всего  обратимы.

 

 

 

 

В результате длительного пребывания  в зоне действия электромагнитных  полей наступают преждевременная  утомляемость, сонливость или нарушение  сна, появляются частые головные  боли, наступает расстройство нервной  системы и др. При систематическом  облучении наблюдаются стойкие  нервно-психические заболевания, изменение  кровяного давления, замедление  пульса, трофические явления (выпадение  волос, ломкость ногтей и т. п.). Аналогичное воздействие на организм  человека оказывает электромагнитное  поле промышленной частоты в  электроустановках сверхвысокого  напряжения. Интенсивные электромагнитные  поля вызывают у работающих  нарушение функционального состояния  центральной нервной системы, сердечно-сосудистой  системы и периферической крови. При этом наблюдаются повышенная  утомляемость, вялость, снижение точности  рабочих движений, изменение кровяного  давления и пульса, возникновение  болей в сердце (обычно сопровождается  аритмией) , головные боли.

Предполагается, что нарушение  регуляции физиологических функций  организма обусловлено воздействием  поля на различные отделы нервной  системы. При этом повышение возбудимости  центральной нервной системы  происходит за счет рефлекторного  действия поля, а тормозной эффект-за  счет прямого воздействия поля  на структуры головного и спинного  мозга. Считается, что кора головного  мозга, а также промежуточный  мозг особенно чуствительны к  воздействию поля. Наряду с биологическим  действием электрическое поле  обусловливает возникновение разрядов  между человеком и металлическим  предметом, имеющим иной, чем человек, потенциал. Если человек стоит  непосредственно на земле или  на токопроводящем заземленном  основании, то потенциал его тела  практически равен нулю, а если  он изолирован от земли, то  тело оказывается под некоторым  потенциалом, достигающим иногда  нескольких киловольт.

 

 

 

 

Методы защиты от электромагнитных  полей

Основные меры защиты от воздействия  электромагнитных излучений: уменьшение  излучения непосредственно у  источника (достигается увеличением  расстояния между источником  направленного действия и рабочим  местом, уменьшением мощности излучения  генератора); рациональное размещение  СВЧ и УВЧ установок (действующие  установки мощностью более 10 Вт  следует размещать в помещениях  с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами-кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью-масляными  красками и др.); дистанционный  контроль и управление передатчиками  в экранированном помещении (для  визуального наблюдения за передатчиками  оборудуются смотровые окна, защищенные  металлической сеткой); экранирование  источников излучения и рабочих  мест (применение отражающих заземленных  экранов в виде листа или  сетки из металла, обладающего  высокой электропроводностью- алюминия, меди, латуни, стали); организационные  меры (проведение дозиметрического  контроля интенсивности электромагнитных  излучений - не реже одного раза  в 6 месяцев; медосмотр - не реже одного  раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск  лиц не моложе 18 лет и не  имеющих заболеваний центральной  нервной системы, сердца, глаз); применение  средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.).

У индукционных плавильных печей  и нагревательных индукторов (высокие  частоты) допускается напряженность  поля до 20 В/м. Предел для магнитной  составляющей напряженности поля  должен быть 5 А/м. Напряженность  ультравысокочастотных электромагнитных  полей (средние и длинные волны) на рабочих местах не должна  превышать 5 В/м. Каждая промышленная  установка снабжается техническим  паспортом, в котором указаны  электрическая схема, защитные приспособления, место применения, диапазон волн, допустимая мощность и т. д. По  каждой установке ведут эксплуатационный  журнал, в котором фиксируют состояние  установки, режим работы, исправления, замену деталей, изменения напряженности  поля.