Что является источником электромагнитного поля: 2. Что служит источником электромагнитного поля?

Содержание

Электромагнитное поле — Tööelu.ee


Главная
/ Работнику
/ Рабочая среда
/ Факторы опасности рабочей
/ Физические факторы опасности

Viimati uuendatud: 05.08.2016

Электромагнитные поля характеризуются следующими свойствами:

  • они невидимы;
  • у человека нет органа для их восприятия;
  • они появляются там, где встречается электричество;
  • они распространяются со скоростью света;
  • это явление как электрическое, так и магнитное.

Электрическое и магнитное поля взаимосвязаны, но являются при этом двумя аспектами одного и того же явления. Где бы ни двигалось электричество, возникают оба поля – как электрическое, так и магнитное. Следует различать эти поля в рабочей среде, поскольку механизмы их воздействия различны, и для каждого из этих полей установлены различные предельные нормы.

Рисунок. Электрическое и магнитное поля в электромагнитном поле взаимно перпендикулярны (для увеличения изображения нажмите на него)

Таблица. Различия и сходства между электрическим и магнитным полями

Электрическое поле Магнитное поле

Единица измерения – вольт на метр (В/м)

Единица измерения – Тесла (T)

Относительно легко экранировать

Проникает практически через всё, трудно экранировать

Распространяется в помещении при посредстве магнитного поля

Распространяется в помещении при помощи электрического поля

Напряжённость поля уменьшается при удалении от источника

Напряжённость поля уменьшается при удалении от источника

Образуется, если оборудование оказывается под напряжением (оборудование не обязательно должно находиться в рабочем режиме)

Возникает при потреблении тока (при включении оборудования)

Особенности распространения

Особенности распространения

красное – электрическое поле

 

 

красное – электрическое поле

синее – магнитное поле

 

В отличие от статического электрического или магнитного поля, большинство возникающих в рабочей среде электромагнитных полей меняется в
о времени (совершают несколько колебаний в секунду).

В общем случае, меняющиеся во времени электромагнитные поля классифицируются на три зоны:

  1. низкочастотные,
  2. среднечастотные и
  3. высокочастотные.

Изменение во времени измеряется в единицах частоты Герцах (Гц), 1 Гц = 1 колебание в секунду. В отношении излучающего электромагнитное поле оборудования важно знать частоту образующего им поля, поскольку для разных частот действуют различные предельные нормы (некоторые частоты воздействуют на человека более эффективно, чем другие).

статическое

низкочастотное

среднечастотное

высокочастотное

0 Гц

0 — 300 Гц

300 Гц — 100 кГц

100 кГц — 300 ГГц

Электрохимические процессы (электролиз), оборудование МРТ (магнитно-резонансной томографии), электрический транспорт, сварочная дуга

Питание от электросети:  системы с электродвигателями, транспорт, сварка, производство энергии и распределение энергии (подстанции), плавильные печи

Диэлектрические нагреватели, импульсные блоки питания, мониторы и экраны, индукционные печи и индукционные нагреватели, сварочные агрегаты, электрохирургическое оборудование

Радио- и телестанции, устройства мобильной связи (в т. ч. радиопередатчики), радары, индукционные печи, оборудование для сушки клея, микроволновые нагреватели, диатермия

 


Visits
16665, this month
16665

2159-80 Методические рекомендации по проведению лабораторного контроля за источниками электромагнитных полей неионизирующей части спектра (ЭМП) при осуществлении государственного санитарного надзора / 2159 80

Методические рекомендации

по проведению лабораторного контроля за источниками электромагнитных полей
неионизирующей части спектра (ЭМП) при осуществлении государственного
санитарного надзора

(утв. Министерством здравоохранения СССР 31 марта 1980 г. №
2159-80)

Развитие электроэнергетики и объектов связи, внедрение в
различные отрасли народного хозяйства и быт источников ЭМП неионизирующей части
спектра, обусловливает необходимость совершенствования государственного
санитарного надзора за источниками ЭМП как в промышленности, так и в быту, в
условиях населенных мест с целью своевременного принятия мер по предупреждению
возможного их воздействия.

1.1. Настоящие рекомендации регламентируют единую методику
организации лабораторного контроля республиканскими, краевыми, областными и
городскими (г.г. Москва и Ленинград) санэпидстанциями в области действия
электромагнитных полей (ЭМП) неионизирующей части спектра.

Рекомендации разработаны на основании нормативно-технической
документации Минздрава СССР и государственных стандартов, а также Методических
указаний Минздрава СССР по проведению государственного санитарного надзора за
объектами с источниками электромагнитных полей (ЭМП) неионизирующей части
спектра (№ 2055-79).

Лабораторный контроль за источниками ЭМП неионизирующей
части спектра проводит группа специалистов отделения физико-химических методов
исследования лаборатории санитарно-гигиенического отдела СЭС.

Функциональные обязанности специалистов, выполняющих
исследования, определяются Главным врачом санэпидстанции.

1.3. Основной задачей санэпидстанции при проведении
лабораторного контроля за источниками ЭМП неионизирующей части спектра
(постоянные электрические и магнитные поля, ЭМП промышленной частоты, ЭМП
радиочастот, инфракрасное, ультрафиолетовое и лазерное излучения) является
проведение инструментальных замеров уровней ЭМП.

1.4. В соответствии с основной задачей санэпидстанции при
проведении предупредительного и текущего санитарного надзора в области ЭМП
осуществляют лабораторный контроль на промышленных, коммунальных и других
объектах, а также в санитарно-защитных зонах радиопередающих объектов и линий
высоковольтной электропередачи.

2.1. Электромагнитным полем называется особая форма материи,
создаваемая неподвижными и движущимися электрическими зарядами.

2.2. ЭМП делится на диапазоны в зависимости от частоты
электромагнитных колебаний.

2.3. Нормируемые характеристики и единицы измерения ЭМП
различных диапазонов в международной системе единиц (СИ) приведены в приложении
1.

2.4. Перечень приборов для измерения ЭМП приведен в
приложении 2.

2.5. Перечень вспомогательных приборов и оборудования для
обслуживания измерительной техники приведен в приложении 3.

Основным методом гигиенического контроля ЭМП является метод
инструментальных измерений уровней ЭМП. В практике предупредительного
санитарного надзора за проектированием радиопередающих объектов для
предварительной ориентировочной оценки необходимых размеров санитарно-защитных
зон могут применяться методы расчета, приведенные в «Методических указаниях по
определению плотности потока энергии электромагнитного поля, размеров
санитарно-защитных зон и размещению метеорологических радиолокаторов»,
утвержденных Министерством здравоохранения СССР (№ 1809-77), в «Санитарных
нормах и правилах размещения радио-, телевизионных и радиолокационных станций»
(№ 1823-78).

3.1.1. При проведении инструментального контроля ЭМП особое
внимание необходимо уделить выбору точек для проведения измерений в помещении
или в открытом пространстве. В производственных помещениях необходимо
учитывать, что измерения должны проводиться на постоянных рабочих местах (или в
рабочих зонах при отсутствии постоянных рабочих мест) персонала,
непосредственно занятого в обслуживании источников ЭМП. Кроме того, измерения
должны проводиться в местах непостоянного пребывания персонала. В случае, если
в помещении могут находиться люди непосредственно не занятые в обслуживании
установок ЭМП, измерения должны проводиться и в местах их возможного
пребывания.

При проведении измерений ЭМП во внешней среде выбор точек
измерений определяется местной ситуацией и диаграммой направленности антенны
(главные, боковые и задние лепестки диаграммы направленности).

3.1.2. Повторные измерения ЭМП необходимо проводить строго в
тех же точках, что и при первичном обследовании. Это позволяет оценить динамику
электромагнитной ситуации при длительном санитарном наблюдении за объектом.

3.1.3. Периодичность измерений уровней ЭМП силами
санэпидстанции зависит от санитарного состояния объектов надзора и приведена в
приложении 4.

3.2.1. При проведении измерений в производственных и других
помещениях в каждой точке, выбранной для контроля ЭМП, измерения должны
проводиться на 3-х высотах от пола помещения (0,5 м; 1 м; 1,7 м).

3.2.2. В открытом пространстве измерения в каждой выбранной
точке должны проводиться с учетом этажности застройки на высотах от поверхности
Земли, равных 1,7 м; 3 м; 6 м; 9 м и т.д.

3.2.3. На каждой высоте выполняется по три замера ЭМП. При
контроле величин ЭМП в диапазонах 0,06 — 1,5 МГц и 30 — 50 МГц проводятся
отдельно замеры электрической и магнитной составляющих ЭМП (всего по 6 замеров
на каждой высоте).

3.2.4. При проведении замеров необходимо ориентировать датчики
приборов (с учетом направления силовых линий, поляризации электромагнитной
волны и т.д.) так, чтобы добиться максимального показания стрелочного или
цифрового индикатора измерительного прибора, причем измеренные при этом три
значения поля не должны отличаться друг от друга больше, чем на 15 — 20 %.
Более значительные различия говорят о неправильном проведении измерений
(изменение расположения датчика прибора в поле или его ориентации,
неисправность измерительного прибора, изменение мощности источника ЭМП).

3.2.5. Во время проведения измерений ЭМП мощностные режимы
работы источников должны соответствовать рабочим режимам, в т.ч. максимальному
рабочему режиму.

3.2.6. Для исключения искажений картины поля в зоне
проведения измерений не должны находиться люди, непосредственно не занятые в
выполнении измерений, а антенны (датчики измерительных приборов) нельзя
подносить к металлическим предметам на расстояние меньшее, чем указано в
технических описаниях этих приборов.

3.2.7. Если в обследуемое помещение или пространство внешней
среды одновременно поступают излучения различных частотных диапазонов, имеющих
различные (установленные санитарными нормами) предельно допустимые уровни,
измерения должны проводиться отдельно от каждого из источников. Остальные источники
ЭМП в это время должны быть выключены.

3.2.8. В случае, когда в исследуемую точку излучения
поступают с разных сторон от разных источников (прямое и отраженное излучение
СВЧ и оптических диапазонов), проводится измерение каждого из падающих
излучений.

3.2.9. В случае, если оператор работает в позе «сидя»,
измерения ЭМП проводятся на высотах от пола, соответствующих положению головы,
органов груди и малого таза.

3.2.10. При проведении измерений вблизи установок ЭМП для
индукционного или диэлектрического нагрева материалов необходимо провести
измерения также в зоне расположения рук оператора.

3.2.11. В случае остронаправленного излучения (например, при
юстировании лазеров), когда излучение не распространяется на всех 3-х высотах,
проводятся измерения лишь на тех высотах, где имеется излучение.

3.2.12. При измерениях величины электростатического поля
кроме измерений в выбранных точках необходимо провести измерение поля на
поверхности тела оператора (на передней поверхности грудной клетки).

3.2.13. При измерениях ЭМП в открытом пространстве, в случае
если между источником излучения и обследуемой территорией имеется лиственный
зеленый массив, измерения ЭМП необходимо проводить в летний и зимний периоды
для определения защитной роли зеленых насаждений от ЭМ-излучения.

3.2.14. При измерениях ЭМП диапазона СВЧ от вращающихся и
сканирующих антенн, измерения необходимо проводить при остановленной антенне.
При этом надо использовать минимальный рабочий угол места антенны (угол между
осью главного лепестка диаграммы направленности антенны и горизонтальной
плоскостью).

3.2.15. Организация и проведение контроля за уровнями ЭМП
выполняется бригадой специалистов. На проведение измерений плотности потока
энергии СВЧ-излучения и лазерного излучения в 1 точке затрачивается 1,5 часа.
На проведение измерений интенсивности постоянного магнитного поля,
электростатического поля, электрического поля промышленной частоты 50 Гц,
электромагнитного поля ВЧ и УВЧ, инфракрасного излучения и ультрафиолетового
излучения в 1 точке затрачивается 0,8 часа.

3.2.16. При проведении измерений ЭМП диапазона СВЧ на
местности необходимо пользоваться защитной одеждой и защитными очками, при
проведении контроля лазерного излучения — защитными очками.

3.3.1. После проведения измерений результаты обрабатываются
в соответствии с инструкциями по эксплуатации приборов.

Проводится пересчет показателей приборов с использованием
соответствующих таблиц, графиков и формул. В тех случаях, когда шкалы приборов
градуированы во внесистемных единицах, проводится пересчет показаний в единицы,
установленные международной системой (СИ).

3.3.2. Из трех значений ЭМП, полученных на каждой из высот,
вычисляется средняя арифметическая величина, которая вносится в протокол измерений.

Протоколы и заключения по контролю направляются на объекты
надзора и в территориальные санэпидстанции.

3.4.1. Гигиеническая оценка результатов контроля ЭМП и
разработка гигиенических рекомендаций осуществляется совместно с санитарными
врачами.

3.4.2. По результатам измерений интенсивностей ЭМП в
помещениях должны быть намечены зоны с безопасными уровнями ЭМП,
предусмотренными действующими санитарными правилами в области ЭМП. В случае,
если источники радиочастот работают в диапазонах длинных, средних, коротких,
ультракоротких и микроволн, в помещениях должны быть установлены также зоны с
уровнями ЭМП, безопасными для лиц, непосредственно не связанных с обслуживанием
источников ЭМП, и установленными СН 1823-78.

По результатам измерений ЭМП во внешней среде должны
устанавливаться границы зоны строгого режима и зоны ограничения
санитарно-защитной зоны радиопередающего объекта в соответствии с СН 1823-78.

3.4.3. В случае, если санитарными нормами не устанавливаются
различные нормативы для разных частей тела человека, для гигиенической оценки
электромагнитной ситуации в каждой точке определяющим является максимальное
значение ЭМП в этой точке, независимо от того, на какой из высот (0,5 м; 1 м;
1,7 м) оно получено.

При оценке результатов измерений лазерного излучения надо
учитывать различие предельно-допустимых уровней излучения, действующего на
глаза и на кожу человека.

3.4.4. В ряде случаев в
обследуемое пространство поступают излучения не от одного источника ЭМП. Если
для этих излучений установлен общий санитарный норматив, их следует суммировать
по формуле (1)


(1)

где Есумм. — суммарная оцениваемая
интенсивность поля,

E1,2…п -
интенсивность поля, создаваемого каждым из источников.

3.4.5. При воздействии на
человека ЭМП различных диапазонов, для которых имеются различные санитарные
нормативы, суммарная интенсивность поля от всех источников в исследуемой точке
должна удовлетворять условию (2)


(2)

где E1,2…п
— интенсивность поля, создаваемая каждым из источников;

ПДУ1,2…п — предельно-допустимая интенсивность
поля, создаваемая каждым из источников, с учетом его частоты (диапазона).

Единицы измерения ЭМП














№ п/п

Диапазон ЭМП

Нормируемая характеристика ЭМП

Наименование единицы измерения в СИ

Обозначение

Другие распространенные единицы

1

2

3

4

5

6

1.

Постоянное
магнитное поле

Напряженность
поля

Ампер на метр Тесла

А/мТ

1 Э = 79,56 А/м

8 кА/м соответствует 10 мТ

Магнитная
индукция (измеряемая характеристика)

2.

Электростатическое
поле

Напряженность
поля

Вольт на метр

В/м

3.

Электрическое
поле промышленной частоты 50 Гц

Напряженность
поля

Вольт на метр

В/м

4.

Электромагнитное
поле 60 кГц — 300 МГц

Напряженность
магнитного поля

Ампер на метр

А/м

Напряженность
электрического поля

Вольт на метр

В/м

 

5.

Электромагнитное
поле 300 МГц — 300 ГГц

Плотность
потока энергии

Ватт на квадратный метр

Вт/м2

1 мкВт/см2 = 10-2 Вт/см2

6.

Инфракрасное
излучение

Плотность
потока энергии

Ватт на квадратный метр

 

1 кал/мин ∙ см2 = 698,33 Вт/м2

1 кал/ч ∙ м2 = 1,163 Вт/м2

7.

Ультрафиолетовое
излучение

Плотность
потока энергии

Ватт на квадратный метр

Вт/м2

1 эр/м2 = 1 Вт/м2 на длине
волны 297 нм

8.

Лазерное
излучение

Поверхностная
плотность мощности (энергетическая освещенность)

Ватт на квадратный метр

Вт/м2

1 Вт/см2 = 104 Вт/м2

Поверхностная
плотность энергии (энергетическая экспозиция)

Джоуль на квадратный метр

Дж/м2

1 Дж/см2 = 104 Дж/м2

Приборы для санитарно-гигиенического контроля ЭМП
























Назначение прибора

Наименование прибора

Динамический диапазон

1

2

3

Измерения
постоянного магнитного поля

ШI-8

0,01 — 1,6 т

Ф4354/1

0,005 — 1,5 Т

Измерения
электростатического поля

ИНЭП-1

0,2 — 2500 кВ/м

Измерения
электрического поля промышленной частоты

ПЗ-1

1 — 60 кВ/м

Измерения
электромагнитного поля высокой и ультравысокой частоты в помещениях и во
внешней среде

ИЭМП-1

0,5 — 300 А/м

ИЭМП-Т

0,25 — 370 А/м

1 — 1500 В/м

NFM-1

1,5 — 2500 В/м

Измерение
радиоволн во внешней среде

FSM-6A2

1,6 мкВ/м — 1 В/м

FSM-3-2

2,4 мкВ/м — 7 В/м

Измерения
электромагнитного поля сверхвысокой частоты

ПО-1/П3-13/ — 0,3 — 1,67 ∙ 104
мкВт/см2

ПЗ-9

0,1 — 6 ∙ 104 мкВт/см2

Измерения
инфракрасного излучения

актинометр

0,5 — 20 кал/мин ∙ см2

дифференциальный радиометр

2 — 2000 ккал/час ∙ м2

Измерение
ультрафиолетового излучения

УФМ-71

0 — 3000 мэр/м2

УБФ-VI. I

0,02 — 9000 мэр/м2

Измеритель
лазерного излучения

Измеритель-1

10-7 — 10-3 Вт/см2;
Дж/см2

ФПМ-01

10-4 — 10-7 Вт/см2

10-6 — 10-8 Дж/см2

ИЛД-2

3 ∙ 10-8 — 1 Дж

3 ∙ 10-6 — 10 Вт

Приложение
2 (продолжение)





















Диапазон частот (длин волн)

Погрешность

%

Питание

Поверитель

Кол-во приборов

4

5

6

7

8

±1,5

сетевое

Харьковский ГосНИИ метрологии

2

±2,5

элементы «332»

±15

сетевое

Моск. з-д «Контрольприбор»

4

50 Гц

±5

аккумуляторы Д-025

СКБ ЛИОТ

2

0,06 — 300 МГц

±35

батарейное

Белорусский республиканский центр метрологии и
стандартизации (ЦМС)

5

0,06 — 300 МГц

±35

батарейное

 

 

0,06 — 350 МГц

(+20)

(-10)

батарейное

0,1 — 30 МГц

±3 дб

1

27 — 300 МГц

+3 дб

1

0,3 — 16,7 ГГц

±30 — 40

сетевое и аккумуляторы

ВНИИФТРИ Верхневолжский ЦМС

 

0,3 — 37,5 ГГц

±30 — 40

сетевое и аккумуляторы

Белорусский и Верхневолжский ЦМС

3

нет данных

не имеет

Мастерские Ленинградского НИИ гигиены труда и
профзаболеваний

2

нет данных

элементы «373»

Мастерские Московского НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана

2

280 — 380 нм

_15

батарейное

1

280 — 400 нм

_22 — 30

сетевое и аккумуляторы

Загорский оптико-механический з-д

1

530; 633; 694; 1060 нм

_30

сетевое

НИИ «Полюс» Москва

1

488; 633; 694; 1060 нм

_10 — 15

сетевое

Загорский оптико-механический з-д

1

530; 630; 694; 1060; 10600 нм

_18 — 22

сетевое и батарейное

ВНИИОФИ

1

Приборы FSM-6A2 и FSM-3-2
изготавливаются фирмой RFT (ГДР) и для применения в практике гигиенического
контроля должны быть укомплектованы калиброванными аттенюаторами.

Вспомогательные приборы и оборудование лабораторий ЭМП

















Наименование приборов

Назначение

Количество приборов

Генератор
Г3-102

Контроль работоспособности приборов

1

«
Г4-73

«

1

«
Г4-107

«

1

«
Г4-76

«

1

«
Г4-83

«

1

Ламповые
вольтметры В3-43

Для обслуживания и ремонта приборов

2

Осциллограф
С1-70

«

1

Универсальные
источники питания Б5-7 (Б5-9)

«

1

Частотометр
Ч3-36

«

1

Тестеры
любого типа

«

2

Микрокалькулятор

Для проведения расчетов

1

Носимые
радиостанции

Для измерения уровней ЭМП на открытых пространствах

4

Теодолит

«

1

Бинокли
полевые

«

1

Автомашина

Для перевозки людей и приборов (санитарный УАЗ)

1

Рекомендуемая периодичность

санитарно-гигиенического контроля уровней ЭМП в зависимости от ЭМ-ситуации на
объектах надзора










Группа

Характеристика санитарной ситуации

Периодичность

1

Превышений
ПДУ ЭМП нет

1 раз в 3 года

2

Превышения
ПДУ ЭМП отмечаются только в точках непостоянного пребывания операторов и
возможного нахождения персонала, профессионально не связанного с работой на
установках ЭМП

1 раз в 2 года

3

В
диапазонах ВЧ и УВЧ, ПМП

 

 

Имеются
превышения ПДУ ЭМП в зоне расположения рук оператора, обусловливающие
необходимость применения манипуляторов для выведения рук работающего из зоны
повышенного излучения

ежегодно

 

В
диапазонах СВЧ, ЭСП и УФ

 

 

Имеются
превышения ПДУ ЭМП на рабочих местах, обуславливающие необходимость
сокращения рабочего времени операторов и другого персонала у источников поля

ежегодно

4

Превышения
ПДУ на рабочих местах

не реже 1 раза в квартал до выполнения защитных мероприятий.
Общий срок выполнения защиты не более 6 месяцев

5

На
предприятии имеется санитарная лаборатория, проводящая контроль ЭМП

1 раз в 4 года (или 25 % источников ежегодно)

 


Заместитель
начальника Главного

санитарно-эпидемиологического

управления Министерства

здравоохранения СССР

А.И.
Заиченко

Содержание

 

 

Транспорт

 

Комфортная металлическая коробка автомобиля, самолета, различных плавсредств оказываются очень опасными для человека. Если скорость транспортного средства превышает 80 км, внутри него нарастает огромная для человека напряженность электромагнитного поля.

Электротранспорт — мощный источник электромагнитных полей частотой до 100 Гц. (низкочастотные поля). По другим данным частота магнитного поля может достигать 1000 Гц.

Городской транспорт на электрической тяге использует постоянный электрический ток, железнодорожный транспорт использует переменный ток.

Транспорт на электрической тяге является источником постоянного магнитного поля

В пригородных электропоездах максимальные значения магнитной индукции около 75 мкТл. В метрополитене регистрируются самые большие показатели электромагнитной индукции: при отправлении электрички на платформе — 50-100 мкТл и более, в вагоне — до 150-200 мкТл (в десять раз больше).

Трамвай, троллейбус — 20 мкТл, в 100 раз выше допустимых норм, по другим данным — 150 мкТл, в 750 раз выше.

В салоне троллейбуса колебания магнитного поля не велики и магнитные поля компенсируют друг друга на гораздо меньшем расстоянии, чем у проводов трамвая, где обратным проводом являются рельсы.

Пригородный железнодорожный транспорт характеризуется максимальными значениями индукции магнитного поля в 75 мкТл при средних значениях в 20 мкТл.

У трамваев, где обратный провод — рельсы, магнитные поля компенсируют друг друга на гораздо большем расстоянии, чем у проводов троллейбуса, а внутри троллейбуса колебания магнитного поля невелики даже при разгоне.

Но самые большие колебания магнитного поля — в метро. При отправлении состава величина магнитного поля на платформе составляет 50-100 мкТл и больше, превышая геомагнитное поле. Даже когда поезд давно исчез в туннеле, магнитное поле не возвращается к прежнему значению. Лишь после того, как состав минует следующую точку подключения к контактному рельсу, магнитное поле вернется к старому значению. Правда, иногда не успевает: к платформе уже приближается следующий поезд и при его торможении магнитное поле снова меняется. В самом вагоне магнитное поле еще сильнее — 150-200 мкТл, то есть в десять раз больше, чем в обычной электричке. 

 Электричка пригородная— 20 мкТл, в 100 раз выше допустимых норм.

В вагоне метро — 150-200 мкТл, в 750-1000 раз выше допустимой нормы.

На станции метро (при отправлении поезда) — 50 — 100 мкТл, в 250-500 раз выше нормы.

Электромагнитное поле на платформе после отправления поезда вернется к прежнему значению только после того, как состав оставит позади следующую точку подключения к контактному рельсу.

В городах электромагнитный фон, создаваемый автомобильным транспортом в движении составляет 20-30 % от общего и это зависит от плотности автомобилей на единицу площади.

Напомним, что напряженность геомагнитного поля в городе около 0,45 Гаусс. В металлическом автомобиле, трамвае, троллейбусе, лифте, поезде метро, самолете, каюте судна ее показатель резко снижается — 0,01 Гаусса. Поэтому длительная поездка в электротранспорте, перелет — утомляют.

 

Контроль электромагнитных полей и уровня излучения


В соответствии с законодательством предприятия и организации обязаны проводить периодический контроль вредных факторов, которые могут повлиять на работоспособность и здоровье сотрудников.


Электромагнитное излучение, возникающее в результате работы оборудования, линий электропередач, станций сотовой связи, компьютеров и оргтехники, представляет опасность для человека. В систему производственного контроля условий труда входит входит замер напряжённости электрического и магнитных полей и сопоставление их с нормативными значениями.

Проверка ЭМП на производстве


Требования СанПиН 2. 2.4.1191-03 предписывают осуществлять плановый контроль электромагнитных полей и уровня излучения с периодичностью 1 раз в 3 года. Текущий контроль рекомендуется проводить не реже 1 раза в год. Также проверки параметров ЭМП обязательны при:

  • вводе в эксплуатацию технологического оборудования, которое является источником электромагнитного излучения;
  • организации новых рабочих мест;
  • изменении технологии и модернизации производственного процесса.


В ГОСТ и методических рекомендациях указаны требования и условия проведения контроля:

  • используются специальные приборы, прошедшие государственную проверку и занесённые в реестр контрольно-измерительных средств;
  • замеры проводятся непосредственно на рабочих местах, а при их отсутствии в зонах возможного пребывания работников;
  • точки контроля в помещениях должны быть расположены на 3-х высотах – 0,5 м, 1 м и 1,7 м; вне зданий – 1,7 м, 3 м, 6 м и 9м;
  • в каждой точке отдельно измеряется значение электрической и магнитной составляющей в диапазонах 0,06-1,5 МГц и 30-50 МГц;
  • при повторном контроле измерения проводятся в тех же точках для получения объективной картины по динамике изменений показателей ЭМП.


Практически в каждом промышленном цехе и офисном помещении есть источники ЭМВ. По данным ВОЗ электромагнитное излучение является причиной возникновения половины всех заболеваний, включая онкологию, болезни нервной и кровеносной системы, органов зрения.


Все предприятия обязаны проводить контроль излучения с периодичностью и в порядке, установленным законом. При несоответствии показателей санитарно-гигиеническим нормам необходимо разработать и внедрить мероприятия, направленные на нормализацию физических параметров окружающей среды на рабочем месте.


Лабораторно-исследовательский центр ООО «ЛИЦ» предоставляет услугу по замеру электромагнитного излучения в рамках производственного контроля на предприятиях. Документы, выданные аккредитованной организацией, действительны для предоставления в надзирающие органы. Результаты проверки оформляются в виде протокола и карты распределения ЭМВ в помещении. Эксперты выдают технические рекомендации о минимизации вредного воздействия излучения. Компания выполняет разовые заявки и оказывает комплексные долгосрочные услуги.

Возврат к списку

Приборы для измерения электромагнитного поля и особенности их применения

Современный человек окружен приборами, которые излучают различные и не всегда безопасные волны. Высоковольтные лини, бытовая техника, электрические механизмы на предприятиях, радио- и телевышки – все это является источником электромагнитных излучений, которые бывают ионизирующими и неионизирующими. Даже обычная лампочка выделяет излучение, которое, так или иначе, влияет на человека. Ведь электромагнитное излучение образуются в пределах любого электрического потока. Именно поэтому нормативы определяют требования и методики проведения измерений данного излучения, для проведения которых применяются приборы для обнаружения электромагнитного поля. При этом эти замеры проводят как на предприятиях и производствах, так и в жилых домах. Ведь повышенные показатели магнитного поля представляют большую угрозу для жизнедеятельности и безопасности человека.

К основным источникам вредного излучения относятся:

  • любой электрический прибор;
  • мобильная или радиосвязь;
  • линии электропередач, включая проводку внутри помещения;
  • рентгенаппараты и другое оборудование (например, магнитно-резонансный томограф).

При этом, опасность для человека представляет не отдельно взятый прибор или волна, а их сочетание и накопление. Значительный электромагнитный фон вызывает нарушения в работоспособности организма, вплоть до мутагенного действия и развития онкозаболеваний.

Самостоятельно измерить электромагнитное поле в помещении невозможно. Для этого, во-первых, необходимо обладать достаточными навыками и образованием, иметь специальные устройства для проведения работ, а также соответствующее разрешение. Прибор для измерения электромагнитного поля должен быть высокочастотным, то есть иметь большую чувствительность и минимальную погрешность.

Контроль источников электромагнитных излучений на рабочих местах должен проводиться не реже раза в год. Помимо этого, контролировать уровень излучения необходимо:

  • при вводе в эксплуатацию нового технологического оборудования или установок с потенциальным излучением;
  • при изменениях в работе или конструкции оборудования;
  • при создании новых рабочих мест;
  • при проведении ремонтных работ, связанных с установками, излучающими электромагнитную энергию.

Основные приборы измерения излучений

Сразу следует оговориться, что точное измерение электромагнитного поля может произвести только специализированная компания или лаборатория, имеющая сертификат и лицензию. В их арсенале находятся самые современные измерительные приборы и высококвалифицированные сотрудники. Это является гарантией точного результата. К тому же, для каждого случая способы и методы измерений подбираются специалистами индивидуально. На это может влиять частота волн, интенсивность поля, концентрация энергии и т.д. Все нормативы измерения прописаны в СанПинНе, который четко описывает каждую операцию, исходя из имеющихся условий.

Экспертиза с использованием качественной и высокоточной аппаратуры позволит провести работы быстро и надлежащим образом. На сегодня самыми распространенными и востребованными являются приборы ПЗ-31 и ПЗ-41 (широкополосный измеритель магнитного поля) и другое портативное оборудование. Они позволяют измерять концентрации потока энергии электромагнитного поля, его интенсивности, а также определять местоположение облучения. Все приборы должны быть обязательно сертифицированы и проверены в аккредитованной лаборатории.

Измерения должны проводиться на максимальной мощности оборудования. Каждый прибор имеет свой алгоритм использования. Именно поэтому только специалист может провести исследование правильно и с максимальной точностью.

Как бы мы не пытались избавиться от негативного влияния электромагнитных волн, в современных условиях это невозможно. Но можно определить самые опасные зоны и сделать их максимально безопасными для человека. Именно этим занимается компания «Радэк». Мы являемся сертифицированной организацией, которая имеет свою лабораторию, самое современное оборудование и штат опытных специалистов. Обращаясь к нам, вы обеспечиваете безопасность своих сотрудников и всех людей, которые находятся в пределах действия интенсивных волн излучения. Ведь предупрежден, значит вооружен.

Излучение электромагнитное (источники

Излучение Солниа имеет электромагнитную и корпускулярную природу и называется солнечной радиацией, являющейся основным источником энергии для большинства процессов на Земле. Основная часть электромагнитного излучения Солнца лежит в видимой части спектра.[ …]

Источниками электромагнитных полей являются атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца, а также искусственные источники: различные генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи, мониторы компьютеров и др. На предприятиях источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, соединительные шины и др. В зависимости от длины волны электромагнитное излучение делят на ряд диапазонов (табл. 18.1).[ …]

Электромагнитные поля представляют собой особую форму существования материи, характеризующейся совокупностью электрических и магнитных свойств. Основными параметрами электромагнитных полей являются частота ( , длина волны (Л) и скорость распространения (V), связанные между собой соотношением: /I = //1 (в воздухе V равна скорости света (С) — 3108 м/с). Электромагнитные поля (или излучения) радиочастотного (или радиоволнового) диапазона характеризуются частотами 3 — 31012 Гц (соответственно длинами волн 108 — 10″4 м). Источники электромагнитной энергии радиочастотного диапазона используются в различных отраслях промышленности при передаче информации на расстояние, нагреве материалов, медицине и др. В ряде случаев электромагнитные поля возникают как побочный фактор, как, например, электромагнитные поля высоковольтных линий электропередач. В настоящее время установлены гигиенические нормативы и разработаны средства защиты для электромагнитных полей 60-300 Гц и частоты 50 Гц. [ …]

Источниками излучения шума в окружающую среду являются автомобили, самолеты, суда, строительные машины и установки, пневмоинструмент, воздухозаборные шахты, компрессоры, трамваи, троллейбусы и т.д. Шум в основном возникает в результате совершения работы или движения. Для снижения шума таких источников применяется комплекс мер. Для перечисленных примеров характерно образование механического шума (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры и др.), аэродинамического (выхлоп и всасывание двигателей, реактивная струя, обтекание движущегося с большой скоростью транспортного средства), электромагнитного (электродвигатели, генераторы), ударного (падение ударной части на сваю, качение колеса по рельсу), гидродинамического (гидронасосы, гидромоторы). Действие всех средств защиты от шума этих источников можно свести к трем основным принципам: отражение, поглощение звука (вибрации) или комбинированные (табл. 8.6).[ …]

Источниками загрязнения являются колебания, возникающие при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидкостей и газов (шум, вибрации), генерации, передаче и использовании электрической энергии (электромагнитные излучения). Эти колебания возникают в работающих транспортных средствах, мобильных средствах связи, электромоторах, тяговых подстанциях, других объектах, где происходит реализация ЖЦ транспортных объектов.[ …]

Электромагнитные поля характеризуются длиной волны X. Источник, генерирующий излучение, т.е. создающий электромагнитные колебания, характеризуется частотой / Международная классификация ЭМВ по частотам Приведена в табл. 10.1 [3].[ …]

Электромагнитное загрязнение — форма физического загрязнения, возникающая в результате изменения электромагнитных свойств среды. Основные источники этого вида неионизирующих излучений — электромагнитные поля от линий электропередачи (ЛЭП), от радиотелевизионных (РТС) и радиолокационных станций (РЛС).[ …]

Источником электромагнитного излучения являются мощные электрические машины и установки, линии электропередач, технические комплексы радио и телевидения и др. Воздействие таких излучений на живые организмы приводит к нарушениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах, вызывающим серьезные физиологические и психические расстройства. Так, по данным ученых США, у людей, проживающих в радиусе 200 м от линии электропередач 60 кВ и более, вероятность онкологических заболеваний увеличивается примерно в 3 раза. Кроме того, электромагнитные излучения вызывают существенные помехи в работе электронных систем, приборов, что может стать причинами аварий и катастроф.[ …]

Электромагнитное поле Земли служит для биосферы своеобразным щитом и является важным экологическим фактором. Опыты над животными показали, что заметное уменьшение геомагнитного поля так же, как и экранировка от электрических полей, вызывают изменения процессов жизнедеятельности. Если естественное поле Земли необходимо для живого мира, то сильные электромагнитные излучения от искусственных источников способны оказать губительное воздействие на человека, растения, животных и привести к значительным функциональным нарушениям. Всемирная организация здравоохранения включила электромагнитное загрязнение среды обитания в число наиболее важных экологических проблем. [ …]

Электромагнитное загрязнение. Оно возникает в результате изменения свойств среды и значительного (порой в сотни раз) превышения интенсивности излучения антропогенных источников относительно природного фонового излучения. Особенно важное значение оно приобретает в связи с интенсивным развитием электронных систем управления, работа которых может быть серьезно дезорганизована.[ …]

Источниками теплового загрязнения в городе служат: подземные газопроводы промышленных предприятий (140—160° С), теплотрассы (50—150° С), сборные коллекторы и коммуникации (35—45° С) и т. д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры, радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечается повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии (Жигалин, 1993). [ …]

Электромагнитное загрязнение. Интенсивное проникновение во все сферы деятельности человека элект-ро- и радиотехнических устройств повлекло за собой загрязнение природной среды электромагнитными излучениями (полями). Источниками электромагнитного загрязнения являются радио- и теле-передающие устройства, высоковольтные линии, электрифицированный транспорт и радиолокационные установки.[ …]

Электромагнитная энергия низкой частоты 1—12 кГц широко используется в промышленности для индукционного нагрева с целью закалки, плавки, нагрева металла. Рабочие индукторы, отдельные участки фидерных линий машинных установок мощностью до 500 кВт не имеют экранирующих устройств и являются источниками излучения электромагнитой энергии. При термической обработке металла интенсивность магнитного поля составляет 500—750 А/м; сталевары и нагревальщики подвергаются комбинированному действию магнитного поля, шума, лучистой энергии.[ …]

Источниками электромагнитного излучения служат радиолокационные, радио- и телевизионные станции, различные промышленные установки, приборы, в том числе бытового назначения. [ …]

Смог электромагнитный — электромагнигное загрязнение окружающей среды, создаваемое антропогенными источниками электромагнитного излучения (электрическими проводами, сетевыми кабелями, промышленными и бытовыми электроприборами, компьютерными системами, системами связи и др. в рабочих зонах, жилых помещениях и т.п.).[ …]

Основным источником энергии, поступающей на Землю, является Солнце. Солнечное излучение формируется в результате интенсивного взаимодействия с веществом в верхних слоях Солнца и находится с ним в равновесии. Электромагнитное излучение Солнца можно охарактеризовать двумя температурами — энергетической, которая определяется законом Стефана-Больцмана, и спектральной, определяемой из закона Вина. Для равновесного излучения эти температуры равны. Показателем неравновесно-сти излучения может служить разность энергетической и спектральной температур. По мере удаления от поверхности Солнца энергетическая температура падает, а спектральная температура остается без изменения. Таким образом, неравновесность излучения по мере удаления от Солнца возрастает. Поэтому с увеличением расстояния от Солнца создаются более благоприятные условия для процессов самоорганизации, которые протекают в неравновесных условиях. С другой стороны, сложность образуемых систем зависит от температуры. С увеличением расстояния от Солнца температура падает, поэтому существует некоторое оптимальное расстояние, на котором возможно образование систем максимальной сложности. Уровень самоорганизации системы определяется степенью отклонения от равновесного состояния и уровнем сложности. В солнечной системе наиболее оптимальное сочетание названных параметров наблюдается на расстояниях, соответствующих орбите Земли. Таким образом, в Солнечной системе наибольший уровень самоорганизации может быть достигнут на Земле.[ …]

Световое излучение — это электромагнитные излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра. Его источником является светящаяся область (огненный шар), состоящая из смеси раскаленных продуктов взрыва с воздухом. [ …]

Основным источником загрязнения околоземного космического пространства (ОКП) являются запуски космических ракет и полеты кораблей многоразового использования, сопровождающиеся выбросом продукции сгорания топлива двигателей; электромагнитные излучения радиопередающих систем. Техногенное загрязнение ОКП «космическим мусором» представляет большую опасность взрыва из-за возможного столкновения частиц загрязненного космоса1.[ …]

Основным источником энергии на земле и в ее атмосфере является солнце. Эта энергия в виде излучения передается на расстояние 150 млн. км. Солнечная энергия достигает земли в форме электромагнитных волн со скоростью 297 600 км/сек. Энергию определяют длиной волн, подобно тому, как звук определяют частотой колебаний. Лучистая энергия в виде видимого света это лишь небольшая часть диапазона частот электромагнитного спектра (рис. 62).[ …]

Воздействие у-излучения снижается пропорционально квадрату расстояния от его источника и измеряется в рентгенах. Рентген является единицей, введенной специально для того, чтобы определять дозу облучения живых организмов рентгеновскими и гамма-лучами. Доза облучения пропорциональна его продолжительности и интенсивности. Она характеризует электромагнитное поле в определенном месте, не обязательно совпадающем с источником ионизации, т.е. не является величиной, однозначно определяющей мощность этого источника.[ …]

Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубах, в ускорителях электронов, в среде, окружающей источник бета-излучения, и др. Рентгеновские лучи представляют собой один из видов электромагнитного излучения. Энергия его обычно не превышает 1 МэВ.[ …]

Мощные антропогенные источники электромагнитного излучения — современные линии электропередач (ЛЭП) с открытыми распределительными устройствами, телерадиоцентры и ретрансляторы, радиолокаторы, радиотехническое и радиотрансляционное оборудование систем управления воздушным движением, навигацией и посадкой в авиации, объекты систем противовоздушной обороны, а также другие гражданские и военные устройства и объекты. [ …]

Основными техногенными источниками электромагнитных полей (ЭМП) и неионизирующих электромагнитных излучений служат воздушные линии электропередач (ЛЭП) высокого напряжения, радио-и телевизионные передающие станции, радиолокационные и навигационные средства. На значительных территориях, особенно вблизи высоковольтных ЛЭП, радио- и телецентров, радиолокационных установок, напряженности электрического и магнитного полей увеличены по сравнению с естественным электромагнитным фоном на 2 — 5 порядков.[ …]

Оборудование, являющееся источником излучения электромагнитных полей, должно снабжаться паспортом с указанием уровней излучения для проектного режима работы, измеренного разработчиком и изготовителем. В нормативно-технической документации, так же как и в паспорте, должны быть указаны случаи возможного дополнительного излучения, обусловленные требованиями технологического процесса, и защитные устройства, обеспечивающие соблюдение гигиенических норм.[ …]

В транспортном комплексе источниками шума являются процессы механического, аэродинамического, электромагнитного, гидродинамического происхождения, прежде всего шум от вибрации корпусных деталей, систем газообмена, охлаждения двигателей, агрегатов трансмиссии, а также аэродинамический шум и шум шин транспортных средств, строительно-дорожных машин, технологического оборудования. Под шумом объекта транспорта понимается акустическое излучение, производимое им при работе. Транспортное средство как источник акустического излучения характеризуют значением излучаемой акустической мощности, ее спектром и диаграммой направленности излучения.[ …]

Основной способ защиты от электромагнитных полей в окружающей среде — расстояние. На селитебной территории планировочные решения при размещении радиотехнических объектов (РТО) и источников низкочастотных излучений выбирают с учетом мощности передатчиков, характеристики направленности, высоты размещения и конструктивных особенностей антенн, рельефа местности, функционального назначения прилегающих территорий, этажности застройки. Площадка РТО оборудуется в согласии со строительными нормами и правилами, на ее территории не допускается размещение жилых и общественных зданий.[ …]

В настоящее время уровень электромагнитного излучения антропогенного происхождения повсеместно в десятки раз превышает естественный электромагнитный фон. За последние полвека, как отмечают ученые, только мощность радиоизлучения объектов гражданского назначения увеличилась более чем в 500 тыс. раз. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, уровень электромагнитного загрязнения окружающей среды выходит на показатели, характерные для нынешнего загрязнения ее вредными химическими веществами, и при теперешних темпах роста количества и мощности источников электромагнитного излучения в самое ближайшее время может превзойти его.[ …]

Солнечная и земная энергии излучения являются источником роста и развития растений, а электромагнитные поля — их движущей силой. Наследственная система организма формируется под их влиянием, отражает все факторы среды, проявляясь в потомстве. Световое излучение Солнца приурочено к очень узкому диапазону 4,0-7,8 ■ 10 7 м (Ермолаев, 1975), но именно в этом диапазоне излучается до 81 % солнечной радиации, и именно эти волны достигают поверхности планеты. На тепловое излучение приходится около 18 %, на ультрафиолетовое и рентгеновское — около 1 %, но и они играют огромную роль в поддержании нормальной обстановки для жизни. Энергия наиболее активной части солнечного спектра (диапазон от 3 до 720 нм — фотосинтетически активная радиация) составляет около 0,17 МДж. Максимально возможный КПД преобразования растением энергии света достигает 30 %, а в сельскохозяйственной практике — 0,8-1,0 % или еще ниже. При этом растения получают одновременно природную и антропогенную энергию и выделяют биоэнергию, воспроизводимую самими организмами. За счет деятельности человека можно поднять КПД до 5-6 %.[ …]

Персональные компьютеры являются источником электромагнитных излучений в широком диапазоне частот. Не вызывает сомнений, что персональные компьютеры только начали свое распространение и в недалеком будущем их число многократно увеличится. Вблизи персональных компьютеров ЭМП нормируется в диапазоне до 400 кГц.[ …]

Техногенная деятельность является источником энергетических воздействий на биосферу. К ним относятся тепловое, электромагнитное, световое, ионизирующее, акустическое излучения, механические колебания (вибрации). [ …]

Рассмотрим основные методы защиты от электромагнитных излучений. К ним следует отнести рациональное размещение излучающих и облучающих объектов, исключающее или ослабляющее воздействие излучения на персонал; ограничение места и времени нахождения работающих в электромагнитном поле; защита расстоянием, т. е. удаление рабочего места от источника электромагнитных излучений; уменьшение мощности источника излучений; использование поглощающих или отражающих экранов; применение средств индивидуальной защиты и некоторые др.[ …]

Антенны передающих объектов являются источниками излучения электромагнитных волн радиочастот в населенных местах. Интенсивность излучения электромагнитной энергии, т. е. напряженность электромагнитного поля, может быть определена с помощью инструментального и расчетного методов. Для измерения напряженности электромагнитного поля в диапазоне коротких и ультракоротких волн используются ламповый вольтметр типа ВЗ-4 с комплектом специально изготовленных антенн, приборы ИЭМП-1, П5-1 и П4-5А. [ …]

Для оценки биологического воздействия электромагнитных полей различают зону индукции (ближнюю) и зону излучения (дальнюю). Ближняя расположена на расстоянии от источника, равном 1/6 от длины волны. Здесь магнитная составляющая напряженности поля выражена слабо, поэтому ее действие на организм незначительно. В дальней зоне проявляется эффект обеих составляющих поля.[ …]

Среда обитания человека также является источником «стрессорных» воздействий. Это прежде всего факторы воздействия физического и химического стрессов. Факторы физического стресса связаны с нарушениями светового, акустического или вибрационного режима, а также уровня электромагнитных излучений. Как правило, отклонение от норм этих факторов характерно для городской или производственной среды, где чаще всего и в наибольшей степени нарушаются условия, к которым эволюционно адаптирован человеческий организм. Факторы химического стресса чрезвычайно многообразны. В последние годы синтезировано более 7 тыс. различных веществ, ранее чуждых для биосферы, — ксенобиотиков (от греч. хепо — чужой и ЫоЬё — жизнь). Редуценты в естественных экосистемах не справляются с таким количеством чуждых веществ, для разложения которых в природе не существует специализированных биохимических механизмов, поэтому ксенобиотики представляют собой опасный вид загрязнений. Организм человека также не справляется с этими чужеродными искусственными веществами, ибо не имеет средств их детоксикации.[ …]

РАДИАЦИЯ [от лат. radiatio — сияние, блеск] — излучение (атомных частиц или электромагнитных волн), идущее от к.-л. источника (солнечная Р., ионизирующая Р., проникающая Р.). РАДИАЦИЯ ОТРАЖЕННАЯ — часть суммарной солнечной радиации, теряемой земной поверхностью в результате отражения. См. Альбедо. РАДИАЦИЯ ПРОНИКАЮЩАЯ — гамма-излучение и поток нейтронов, обладающие большой проникающей способностью.[ …]

Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) являются источниками электромагнитных излучений весьма широкого диапазона частот.[ …]

Существенная особенность искусственных источников электромагнитного загрязнения биосферы в отличие от природных — высокая когерентность (частотная и фазовая стабильность) и большая интенсивность излучения в тех или иных областях частотного спектра. [ …]

В окружающей нас природной среде имеются источники, создающие шумовой, электростатический и электромагнитный естественный фон Земли. Естественные источники можно разделить на постоянно действующие (например, космические пыль и излучения, магнитное поле Земли, солнечное излучение, морской прибой, атмосферное электричество и т. п.) и кратковременные (гром, молния, извержение вулкана и т. д.).[ …]

Источник электромагнитных полей: излучение от телевизора, холодильника…


Нашу жизнь невозможно представить без различных современных приборов. Большинство из них работает благодаря энергии, получаемой через взаимодействие электрического и магнитного полей. Но окружающие нас приборы имеют и отрицательную сторону. Чем больше приборов в помещении и чем больше их мощность, тем большее суммарное электромагнитное поле они создают. Это явление негативно влияет на человека. Все потому, что излучение происходит благодаря атомам и молекулам волн, которые распространяются по всему пространству. Такие волны беспрепятственно могут влиять на организм человека на всех уровнях. Так происходят различные молекулярные изменения и нарушения в химических процессах. Также воздействие электромагнитного излучения на человека зависит и от того, на каком расстоянии находится человек от источника излучения. Чем ближе он к прибору, тем большее негативное влияние может быть оказано на организм. 


Можно выделить несколько видов таких источников:

  • Естественные источники электромагнитного излучения являются наиболее безопасными для человека. К ним можно отнести солнечное излучение, космические лучи или электрическое и магнитное поле Земли. Все эти источники являются природными и возникли без участия человека.
  • Из этого следует, что антропогенными источниками электромагнитного излучения являются все источники, созданные человеком. Сюда и относятся различные бытовые приборы, которые в большей степени окружают нас.

Характеристика влияния электромагнитного излучения


Самое разнообразное действие электромагнитного излучения на человека заставляет задуматься о том, от чего же зависит интенсивность его влияния. В зависимости от этого осуществляется и защита от влияния электромагнитного излучения. Выяснив какие факторы вызывают превышение показателей можно заняться эффективным решением проблемы. Чем быстрее она будет выявлена, тем лучше для здоровья человека.


Среди основных факторов, от которых зависит степень влияния излучения от приборов можно выделить:

  • расстояние. Как было уже сказано вредное воздействие на человека электромагнитных излучений сильнее при более близком контакте с источником таких волн;
  • время воздействия на организм. Не секрет, что чем дольше вредные факторы воздействуют на организм, тем серьезнее будут последствия;
  • частота диапазона вредных для человека сигналов;
  • мощность и качество самого прибора. Более новые приборы обычно не становятся источниками такого сильного излучения, как устаревшие модели;
  • индивидуальные особенности организма.


Последний пункт подразумевает, что у каждого человека может наблюдаться своя реакция на излучение. На это влияет множество факторов и для одного человека излучение не доставит никакого дискомфорта, а для другого спровоцирует появление различных последствий. Защита от воздействия электромагнитных излучений на человека поможет избежать этих последствий и предотвратить нанесение непоправимого вреда здоровью.

Источники электромагнитного излучения



Мы окружены самыми разнообразными приборами. Вся наша бытовая техника может стать причиной такого электромагнитного поля. Ведь источником электромагнитного излучения является техника, работающая на энергии взаимодействия электрического и магнитного поля. И хотя на самом деле все устройства создают этот вид энергии, все дело в том, в каком именно количестве она производится. Чем больше электромагнитное излучение, тем вреднее оно для человека. Даже простой холодильник может навредить состоянию здоровья. Его мощности хватает, чтобы создать электромагнитное излучение, способное вызывать ухудшение самочувствие. Но такое воздействие может уменьшаться если вы находитесь не рядом с холодильником, а в другой комнате. Именно поэтому рекомендуется размещать бытовые приборы не в месте отдыха. Стены препятствуют электромагнитному излучению и уменьшают его интенсивность.


Популярные микроволновые печи лидируют по возможности негативного влияния на организм среди бытовых приборов. Микроволновая печь работает таким образом, что может влиять на человека даже через пищу, которую он разогревал таким способом. 


Нельзя забывать и о влиянии обогревателей, работающих через инфракрасное излучение. Следует очень внимательно изучить что представляет собой это излучение и какие приборы, где используются. Для домашнего использования нужно подбирать длинноволновые обогреватели. Таким образом можно предотвратить нанесение сильного вреда организму. Но все равно чем мощнее будет прибор в помещении, тем выше вероятность его негативного влияния.


Мобильные телефоны, без которых больше нельзя представить жизнь современного человека, тоже не так безвредны. Тут дело не в том, какой силы электромагнитное поле он излучает, а в расстоянии. Из-за постоянного близкого контакта телефон способен влиять на человека гораздо сильнее, нежели компьютер. Именно поэтому не рекомендуется постоянно близко контактировать с таким прибором и держать его возле себя.


Эти основные источники электромагнитного излучения встречаются нам каждый день. Мы не всегда в состоянии изолировать себя от них, чтобы избежать негативного влияния. Но в наших силах быть информированными об этой опасности и знать, что можно сделать для улучшения ситуации. Ведь некоторые общие рекомендации уже способны уменьшить вероятность вредного влияния на здоровье.


Одним из самых эффективных способов контроля электромагнитного является его измерение при помощи специальных приборов. А как измерить электромагнитное излучение максимально точно знают эксперты лаборатории. Только квалифицированные специалисты способны провести исследование, которое не упустит ни одной важной детали. Благодаря этому можно выявить источники вредного излучения и заняться их устранением.


Последствия действия источников электромагнитного излучения


Так как зачатую человек подвергается повышенным значениям такого излучения, то можно наблюдать множество различных симптомов и осложнений. В зависимости от разных характеристик излучения влияние электромагнитного излучения на организм человека может быть разным.


Среди основных отклонений состояния можно выделить:

  • снижение концентрации, работоспособности, упадок сил, проблемы со сном и мигрень;
  • понижение иммунитета и устойчивости к нагрузкам;
  • изменение гормонального фона человека и как следствие расстройства половой системы;
  • повышение артериального давления;
  • ухудшение зрение или слуха;
  • нарушения работы сердечно-сосудистой системы;
  • нарушения работы желудочно-кишечного тракта и даже появление язв.


Это лишь одни из немногих отклонений, которые можно наблюдать у людей, подвергшихся такому негативному воздействию. Во многом серьезность отклонений зависит от того, насколько были превышены нормы электромагнитного излучения. Чем выше превышение норм, том быстрее и серьезнее проявятся результаты.

Как снизить вредное воздействие электромагнитного излучения



Есть ряд рекомендаций, которые помогут уменьшить воздействие электромагнитных излучений и электрического поля. Соблюдение простых правил и проведение качественного измерения помогут вам контролировать электромагнитное излучение в квартире.


Среди основных правил можно выделить то, что лучше избегать скопление техники в одном месте. Когда один прибор стоит на другом это увеличивает мощность создаваемого им поля. Также лучше избегать приборов в местах отдыха и там, где вы проводите большую часть времени. Если сделать этого не удается, то необходимо соблюдать безопасное расстояние. Еще немаловажным пунктом являются и характеристики прибора. Часто чем большую мощность имеет техника, тем больше вероятность возникновения избыточного электромагнитного поля. Новые модели обычно имеют меньшее вредное влияние на человека, чем более старые приборы. Самые разнообразные последствия электромагнитного излучения заставляют задуматься о том, какую технику действительно необходимо покупать.


Но для того, чтобы точно установить нарушения и выявить причину, необходимо замерить электромагнитное поле в помещении. Обратившись в исследовательскую лабораторию «ЭкоТестЭкспресс» вы получите качественные измерения, которые будут оформлены в подробный отчет. Наши специалисты готовы провести по результатам проверки консультацию и порекомендовать как устранить выявленные нарушения.

Излучение: электромагнитные поля

Стандарты

установлены для защиты нашего здоровья и хорошо известны для многих пищевых добавок, концентраций химикатов в воде или загрязнителях воздуха. Точно так же существуют полевые стандарты, ограничивающие чрезмерное воздействие уровней электромагнитного поля, присутствующего в нашей окружающей среде.

Кто определяет руководящие принципы?

Страны устанавливают свои собственные национальные стандарты воздействия электромагнитных полей. Однако большинство этих национальных стандартов основано на рекомендациях Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP).Эта неправительственная организация, официально признанная ВОЗ, оценивает научные результаты со всего мира. Основываясь на подробном обзоре литературы, ICNIRP выпускает руководящие принципы, рекомендующие пределы воздействия. Эти инструкции периодически пересматриваются и при необходимости обновляются.

Уровни электромагнитного поля изменяются сложным образом в зависимости от частоты. Было бы трудно понять перечисление каждого значения в каждом стандарте и на каждой частоте. Приведенная ниже таблица представляет собой краткое изложение рекомендаций по воздействию для трех областей, которые стали предметом общественного беспокойства: электричество в доме, базовые станции мобильной связи и микроволновые печи. Эти рекомендации последний раз обновлялись в апреле 1998 года.

Краткое изложение рекомендаций ICNIRP по воздействию

Европейская частота электросети

Частота базовой станции мобильного телефона

Частота микроволновой печи

Частота

50 Гц

50 Гц

900 МГц

1,8 ГГц

2.45 ГГц

Электрическое поле (В / м)

Магнитное поле (мкТл)

Плотность мощности (Вт / м2)

Плотность мощности (Вт / м2)

Плотность мощности (Вт / м2)

Пределы воздействия на население

5000

100

4,5

9

10

Пределы профессионального воздействия

10 000

500

22. 5

45

ICNIRP, Рекомендации по ЭМП, Health Physics 74, 494-522 (1998)

Нормы воздействия могут отличаться более чем в 100 раз между некоторыми бывшими советскими странами и западными странами. страны. В условиях глобализации торговли и быстрого внедрения телекоммуникаций во всем мире возникла необходимость в универсальных стандартах. Поскольку многие страны бывшего Советского Союза сейчас рассматривают новые стандарты, ВОЗ недавно выступила с инициативой по согласованию руководящих принципов воздействия во всем мире.Будущие стандарты будут основаны на результатах Международного проекта ВОЗ по электромагнитному полю.

На чем основаны руководящие принципы?

Важно отметить, что нормативный предел не является точным разграничением между безопасностью и опасностью. Не существует единого уровня, выше которого воздействие становится опасным для здоровья; вместо этого потенциальный риск для здоровья человека постепенно увеличивается с увеличением уровней воздействия. Руководящие принципы указывают, что согласно научным знаниям воздействие электромагнитного поля ниже заданного порога является безопасным.Однако из этого автоматически не следует, что при превышении данного предела воздействие вредно.

Тем не менее, чтобы установить пределы воздействия, научные исследования должны определить пороговый уровень, при котором проявляются первые последствия для здоровья. Поскольку людей нельзя использовать для экспериментов, руководящие принципы критически полагаются на исследования на животных. Незначительные изменения в поведении животных на низких уровнях часто предшествуют более резким изменениям здоровья на более высоких уровнях. Аномальное поведение является очень чувствительным индикатором биологической реакции и было выбрано как наименьшее наблюдаемое неблагоприятное воздействие на здоровье.Руководства рекомендуют предотвращать уровни воздействия электромагнитного поля, при которых изменения поведения становятся заметными.

Этот пороговый уровень поведения не равен нормативному пределу. ICNIRP применяет коэффициент безопасности 10 для получения пределов профессионального воздействия и коэффициент 50 для получения нормативного значения для населения. Поэтому, например, в радиочастотном и микроволновом диапазонах частот максимальные уровни, которые вы можете испытывать в окружающей среде или в вашем доме, по крайней мере в 50 раз ниже порогового уровня, при котором становятся очевидными первые поведенческие изменения у животных.

Почему коэффициент безопасности для руководств по профессиональному облучению ниже, чем для населения?

Население, подвергающееся профессиональному облучению, состоит из взрослых, которые обычно находятся в известных условиях электромагнитного поля. Эти рабочие обучены осознавать потенциальный риск и принимать соответствующие меры предосторожности. Напротив, широкая общественность состоит из людей всех возрастов и разного состояния здоровья. Во многих случаях они не знают о своем воздействии ЭМП. Более того, нельзя ожидать, что отдельные представители общественности примут меры для сведения к минимуму или предотвращения воздействия. Это основные соображения для более строгих ограничений воздействия для населения, чем для населения, подвергающегося профессиональному облучению.

Как мы видели ранее, низкочастотные электромагнитные поля индуцируют токи в человеческом теле (см. Что происходит, когда вы подвергаетесь воздействию электромагнитных полей?). Но различные биохимические реакции внутри самого тела также генерируют токи. Клетки или ткани не смогут обнаруживать индуцированные токи ниже этого фонового уровня.Поэтому при низких частотах нормы воздействия гарантируют, что уровень токов, индуцируемых электромагнитными полями, ниже, чем у естественных токов тела.

Основным эффектом радиочастотной энергии является нагрев тканей. Следовательно, нормы воздействия радиочастотных полей и микроволн установлены для предотвращения последствий для здоровья, вызванных локальным нагревом или нагреванием всего тела (см. Что происходит, когда вы подвергаетесь воздействию электромагнитных полей?). Соблюдение указаний гарантирует, что тепловое воздействие достаточно мало, чтобы не причинить вреда.

Какие руководящие принципы не могут быть учтены

В настоящее время предположения о потенциальных долгосрочных последствиях для здоровья не могут служить основой для выпуска руководств или стандартов. Суммируя результаты всех научных исследований, общий вес доказательств не указывает на то, что электромагнитные поля вызывают долгосрочные последствия для здоровья, такие как рак. Национальные и международные органы устанавливают и обновляют стандарты на основе последних научных знаний для защиты от известных последствий для здоровья.

Руководящие принципы устанавливаются для среднего населения и не могут напрямую отвечать требованиям меньшинства потенциально более чувствительных людей. Например, рекомендации по загрязнению воздуха не основаны на особых потребностях астматиков. Точно так же правила электромагнитного поля не предназначены для защиты людей от вмешательства в имплантированные медицинские электронные устройства, такие как кардиостимуляторы. Вместо этого следует посоветоваться с производителями и клиницистом, имплантирующим устройство, по поводу ситуаций воздействия, которых следует избегать.

Каковы типичные максимальные уровни воздействия дома и в окружающей среде?

Некоторая практическая информация поможет вам соотноситься с международными нормативными значениями, указанными выше. В следующей таблице вы найдете наиболее распространенные источники электромагнитных полей. Все значения являются максимальными уровнями публичного воздействия — ваша собственная подверженность, вероятно, будет намного ниже. Для более детального изучения уровней поля вокруг отдельных электроприборов см. Раздел Типичные уровни воздействия в домашних условиях и в окружающей среде.

Источник

Типичное максимальное воздействие на людей

Электрическое поле (В / м)

Плотность магнитного потока (мкТл)

Естественные поля

200

70 (магнитное поле Земли)

Электропитание от сети

(в домах не вблизи линий электропередач)

100

0,2

Электропитание от сети

(под большими линиями электропередач)

10 000

20

Электропоезда и трамваи

300

50

Телевизионные и компьютерные экраны

(на рабочем месте)

10

0. 7

Типичное максимальное воздействие на людей (Вт / м2)

Теле- и радиопередатчики

0,1

Базовые станции мобильных телефонов

0,1

Радары

0,2

Микроволновые печи

0,5

Источник: Европейское региональное бюро ВОЗ

Каким образом руководящие принципы претворяются в жизнь и кто их проверяет?

Ответственность за исследование полей вокруг линий электропередач, базовых станций мобильной связи или любых других источников, доступных для широкой публики, лежит на государственных учреждениях и местных органах власти. Они должны обеспечить соблюдение правил.

В случае электронных устройств производитель несет ответственность за соблюдение стандартных ограничений. Однако, как мы видели выше, природа большинства устройств гарантирует, что излучаемые поля значительно ниже пороговых значений. Кроме того, многие ассоциации потребителей регулярно проводят тесты. В случае возникновения какой-либо особой озабоченности или беспокойства свяжитесь напрямую с производителем или обратитесь в местный орган здравоохранения.

Вредны ли воздействия, превышающие нормы?

Съесть банку с клубничным вареньем до истечения срока годности — это совершенно безопасно, но если вы потребляете варенье позже, производитель не может гарантировать хорошее качество еды. Тем не менее, даже через несколько недель или месяцев после истечения срока годности варенье, как правило, безопасно есть. Точно так же правила электромагнитного поля гарантируют, что в пределах заданного предела воздействия не произойдет никаких известных неблагоприятных последствий для здоровья. Большой коэффициент безопасности применяется к уровню, который, как известно, вызывает последствия для здоровья.Следовательно, даже если вы испытаете напряженность поля в несколько раз выше заданного предельного значения, ваше воздействие все равно будет в пределах этого запаса прочности.

В повседневных ситуациях большинство людей не испытывают электромагнитных полей, превышающих допустимые пределы. Типичные экспозиции намного ниже этих значений. Однако бывают случаи, когда воздействие на человека может на короткий период приближаться к нормативам или даже превышать их. Согласно ICNIRP, радиочастотное и микроволновое воздействие следует усреднять по времени, чтобы устранить кумулятивные эффекты.В руководстве указан период усреднения по времени в шесть минут, и допустимы краткосрочные воздействия сверх установленных пределов.

Напротив, воздействие низкочастотных электрических и магнитных полей в руководствах не усредняется по времени. Чтобы еще больше усложнить ситуацию, в игру вступает еще один фактор, называемый связью. Связь относится к взаимодействию между электрическим и магнитным полями и обнаженным телом. Это зависит от размера и формы тела, типа ткани и ориентации тела относительно поля.Рекомендации должны быть консервативными: ICNIRP всегда предполагает максимальную связь поля с экспонируемым человеком. Таким образом, рекомендуемые пределы обеспечивают максимальную защиту. Например, даже если значения магнитного поля для фенов и электробритв превышают рекомендуемые значения, чрезвычайно слабая связь между полем и головкой предотвращает индукцию электрических токов, которые могут превышать рекомендуемые пределы.

Ключевые моменты

  • ICNIRP издает руководящие принципы на основе современных научных знаний.Большинство стран используют эти международные руководящие принципы для разработки своих национальных стандартов.
  • Стандарты для низкочастотных электромагнитных полей гарантируют, что индуцированные электрические токи ниже нормального уровня фоновых токов внутри тела. Стандарты для радиочастоты и микроволн предотвращают воздействие на здоровье, вызванное локальным нагреванием или нагреванием всего тела.
  • Рекомендации не защищают от потенциальных помех электромедицинским устройствам.
  • Максимальные уровни воздействия в повседневной жизни обычно намного ниже рекомендуемых пределов.
  • Из-за большого коэффициента безопасности воздействие, превышающее нормативные пределы, не обязательно вредно для здоровья. Кроме того, усреднение по времени для высокочастотных полей и предположение о максимальной связи для низкочастотных полей вносят дополнительный запас прочности.

Источники электромагнитного излучения

Как показано на рисунке ниже, существует три основных источника электромагнитного излучения, которые используются при дистанционном зондировании:

  • солнечное излучение, другими словами естественное излучение, исходящее от солнца
  • земное излучение, другими словами естественное излучение, испускаемое поверхностью Земли
  • Искусственное излучение, исходящее от системы дистанционного зондирования

Теперь мы рассмотрим по очереди физические процессы, лежащие в основе естественных и искусственных источников излучения.

Естественная радиация

Естественное излучение может быть обнаружено датчиком в результате одного из двух процессов. Как показано на рисунке выше, падающее солнечное излучение может отражаться от поверхности Земли. Такое отраженное излучение обычно находится в видимом, ближнем и среднем инфракрасном диапазонах. Он также может испускаться поверхностью Земли. Такое испускаемое излучение обычно имеет более длинную волну, в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне.

Эти явления регулируются законом смещения Вина, который описывает, как количество и длина волны излучаемой энергии связаны с температурой данного вещества. Закон Вина гласит, что «когда температура излучателя черного тела увеличивается, общая излучаемая энергия увеличивается, а пик кривой излучения перемещается в сторону более коротких длин волн». А пока мы пропустим сложность, подразумеваемую здесь термином излучатель черного тела, и сосредоточимся на том, что этот закон означает для дистанционного зондирования. По закону Вина длина волны спектрального пика энергии, излучаемой телом, определяется как:

λm = 2897,8 / T (где λm — длина волны спектрального пика, а T — температура в градусах Кельвина данного тела)

Ясно, что Солнце имеет гораздо более высокую температуру (около 6000 градусов К), чем Земля (около 303 градусов К), поэтому общая энергия, излучаемая Землей, ниже и имеет пик на более длинной длине волны. Вот почему излучение, излучаемое Землей, имеет более длинные волны среднего и дальнего инфракрасного диапазона по сравнению с более короткими длинами волн отраженного солнечного излучения.Это соотношение показано на рисунке ниже.

В более общем плане существует 3 ключевых концепции, лежащих в основе поведения источников электромагнитного излучения:

  • Энергия излучения (Q) — это энергия, которую содержит электромагнитная волна
  • Энергия излучения (L) — это общее количество такой энергии, падающей на точку на поверхности со всех направлений над поверхностью
  • Выходная мощность излучения (M) — это общее количество энергии, покидающей точку на поверхности во всех направлениях над поверхностью.

Эти концепции показаны графически ниже.

Эти три понятия — лучистая энергия, энергетическая освещенность и лучистая выходная способность — все взаимосвязаны и варьируются в зависимости от температуры данного тела. Как показано на анимации ниже, это имеет значение для того, чего мы можем достичь с помощью дистанционного зондирования, и в целом это делает дистанционное зондирование более холодных объектов более проблематичным занятием, чем зондирование более горячих объектов.

Искусственное излучение

Искусственное излучение возникает, когда прибор дистанционного зондирования посылает собственный энергетический импульс к поверхности Земли. Характеристики обратно рассеянной энергии этого импульса затем могут быть зарегистрированы датчиком на борту того же прибора. Обычно такие датчики могут регистрировать время, необходимое импульсу для прохождения от инструмента до цели и обратно к датчику инструмента, а также силу эхо-сигнала, полученного от объекта. Расчет времени прохождения импульса может включать работу с информацией о фазе возвратного импульса. Системы дистанционного зондирования, в которых используется искусственное излучение, часто упоминаются как активные системы дистанционного зондирования , в отличие от пассивных систем , которые полагаются на естественные источники лучистой энергии. Активные системы дистанционного зондирования можно дополнительно классифицировать в зависимости от длины волны используемой энергии. Радиолокационные системы дистанционного зондирования излучают электромагнитный импульс, который затем обнаруживается бортовым датчиком как падающая радиолокационная волна.На рисунке ниже показана бортовая радиолокационная система дистанционного зондирования.

Лазерные системы дистанционного зондирования, такие как LiDAR, могут иметь переменные длины волн, которые используются как для импульсов, так и для их последующего обнаружения бортовыми датчиками. Как показано на рисунке ниже, такие системы обычно бортовые.

Электромагнитные волны и их свойства

Уравнения Максвелла

Уравнения Максвелла составляют основу классической электродинамики, оптики и электрических цепей.

Цели обучения

Объясните значение и важность уравнений Максвелла

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Четыре уравнения Максвелла описывают, как электрические заряды и токи создают электрические и магнитные поля и как они влияют друг на друга.
  • Закон Гаусса связывает электрическое поле с зарядом (ами), который его создает.
  • Закон Гаусса для магнетизма гласит, что не существует «магнитных зарядов», аналогичных электрическим зарядам, и что магнитные поля вместо этого создаются магнитными диполями.
  • Закон Фарадея описывает, как изменяющееся во времени магнитное поле (или поток) индуцирует электрическое поле. Принцип, лежащий в основе этого явления, используется во многих электрических генераторах.
  • Закон

  • Ампера первоначально гласил, что магнитное поле создается электрическим током. Максвелл добавил, что изменяющийся электрический поток также может создавать магнитное поле.
Ключевые термины
  • дифференциальное уравнение : уравнение, включающее производные функции.
  • поток : количественное описание переноса заданной векторной величины через поверхность. В этом контексте мы имеем в виду электрический поток и магнитный поток.

Уравнения Максвелла

Уравнения Максвелла представляют собой набор из четырех дифференциальных уравнений в частных производных, которые, наряду с законом силы Лоренца, составляют основу классической электродинамики, классической оптики и электрических цепей.

Названные в честь уважаемого физика Джеймса Клерка Максвелла, уравнения описывают создание и распространение электрических и магнитных полей.По сути, они описывают, как электрические заряды и токи создают электрические и магнитные поля и как они влияют друг на друга.

Уравнения Максвелла можно разделить на два основных подмножества. Первые два, закон Гаусса и закон Гаусса для магнетизма, описывают, как поля возникают от зарядов и магнитов соответственно. Два других, закон Фарадея и закон Ампера с поправкой Максвелла, описывают, как индуцированные электрические и магнитные поля циркулируют вокруг соответствующих источников.

Каждое из уравнений Максвелла можно рассматривать с «микроскопической» точки зрения, которая имеет дело с полным зарядом и полным током, и с «макроскопической» системы, которая определяет два новых вспомогательных поля, которые позволяют выполнять вычисления, не зная микроскопических данных, таких как атомные -уровневые сборы.

Закон Гаусса

Закон Гаусса связывает электрическое поле с зарядом (ами), который его создает. Поле (E) указывает на отрицательные заряды и в сторону от положительных зарядов, и с микроскопической точки зрения оно связано с плотностью заряда (ρ) и диэлектрической проницаемостью вакуума (ε 0 , или диэлектрической проницаемостью свободного пространства) как:

[латекс] \ набла \ cdot \ bf \ text {E} = \ frac {\ rho} {\ epsilon_0} [/ латекс]

Закон Гаусса в основном гласит, что чистое количество заряда, содержащегося в области пространства, будет генерировать электрическое поле, которое исходит через поверхность, окружающую эту область.

Пример закона Гаусса : Положительный заряд, содержащийся в области пространства, создает электрическое поле, которое исходит от поверхности этой области.

Закон Гаусса для магнетизма

Закон Гаусса для магнетизма утверждает, что не существует «магнитных зарядов (или монополей)», аналогичных электрическим зарядам, и что магнитные поля вместо этого создаются магнитными диполями . Такие диполи можно представить как петли тока, но во многом они похожи по внешнему виду на положительные и отрицательные «магнитные заряды», которые неразделимы и, следовательно, не имеют формального чистого «магнитного заряда».”

Силовые линии магнитного поля образуют петли, так что все силовые линии, входящие в объект, в какой-то момент покидают его. Таким образом, полный магнитный поток через поверхность, окружающую магнитный диполь, всегда равен нулю.

Силовые линии, создаваемые магнитным диполем. : Силовые линии, создаваемые этим магнитным диполем, либо образуют петли, либо простираются бесконечно.

Дифференциальная форма закона Гаусса для магнитного магнетизма

[латекс] \ набла \ cdot \ bf \ text {B} = 0 [/ латекс]

Закон Фарадея

Закон Фарадея описывает, как изменяющееся во времени магнитное поле (или поток) индуцирует электрическое поле.Принцип, лежащий в основе этого явления, используется во многих электрических генераторах. И макроскопические, и микроскопические дифференциальные уравнения одинаковы, связывая электрическое поле (E) с частной производной магнитного поля по времени (B):

[латекс] \ nabla \ times \ bf \ text {E} = — \ frac {\ partial \ bf \ text {B}} {\ partial \ text {t}} [/ latex]

Циркулярный закон Ампера (с поправкой Максвелла)

Изначально закон

Ампера гласил, что магнитное поле может быть создано электрическим током.Максвелл добавил в свою поправку второй источник магнитных полей: изменяющееся электрическое поле (или поток), которое индуцирует магнитное поле даже в отсутствие электрического тока. Он назвал изменяющееся электрическое поле «током смещения».

Поправка Максвелла показывает, что самоподдерживающиеся электромагнитные волны (свет) могут распространяться через пустое пространство даже в отсутствие движущихся зарядов или токов, причем каждый компонент электрического поля и компонент магнитного поля постоянно изменяются, а каждый из них сохраняет друг друга.

Электромагнитные волны : Электрические (красные) и магнитные (синие) волны распространяются в фазе синусоидально и перпендикулярно друг другу.

Микроскопический подход к закону Ампера с поправкой Максвелла связывает магнитное поле (B) с плотностью тока (Дж, или ток на единицу площади поперечного сечения) и частной производной электрического поля по времени (E):

[латекс] \ nabla \ times \ bf \ text {B} = \ mu_0 \ bf \ text {J} + \ mu_0 \ epsilon_0 \ frac {\ partial \ bf \ text {E}} {\ partial \ text {t }} [/ latex]

Производство электромагнитных волн

Электромагнитные волны — это комбинация волн электрического и магнитного поля, создаваемых движущимися зарядами.

Цели обучения

Объясните самовоспроизводящееся поведение электромагнитной волны

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Электромагнитные волны состоят из волн электрического и магнитного поля. Эти волны колеблются в перпендикулярных плоскостях по отношению друг к другу и находятся в фазе.
  • Создание всех электромагнитных волн начинается с колеблющейся заряженной частицы, которая создает колебательные электрические и магнитные поля.
  • Находясь в движении, электрическое и магнитное поля, создаваемые заряженной частицей, являются самовоспроизводящимися: зависящие от времени изменения в одном поле (электрическом или магнитном) создают другое.
Ключевые термины
  • электромагнитная волна : Волна колеблющегося электрического и магнитного полей.
  • фаза : Волны считаются «синфазными», когда они начинаются в одной и той же части (например, пике) своих соответствующих циклов.

Электромагнитные волны

Электромагнитное излучение — это форма энергии, излучаемой движущимися заряженными частицами.Путешествуя по космосу, он ведет себя как волна и имеет колеблющуюся составляющую электрического поля и колеблющееся магнитное поле. Эти волны колеблются перпендикулярно друг другу и синфазно.

Электромагнитная волна : Электромагнитные волны представляют собой самораспространяющуюся поперечную волну колеблющихся электрических и магнитных полей. Направление электрического поля указано синим цветом, магнитное поле — красным, а волна распространяется в положительном направлении оси x.Обратите внимание, что волны электрического и магнитного поля находятся в фазе.

Создание всех электромагнитных волн начинается с заряженной частицы. Эта заряженная частица создает электрическое поле (которое может воздействовать на другие близлежащие заряженные частицы). Когда она ускоряется как часть колебательного движения, заряженная частица создает рябь или колебания в своем электрическом поле, а также создает магнитное поле (как предсказывается уравнениями Максвелла).

Находясь в движении, электрическое и магнитное поля, создаваемые заряженной частицей, являются самовоспроизводящимися — зависящие от времени изменения в одном поле (электрическом или магнитном) создают другое.Это означает, что электрическое поле, которое колеблется как функция времени, будет создавать магнитное поле, а магнитное поле, которое изменяется как функция времени, будет создавать электрическое поле. И электрическое, и магнитное поля в электромагнитной волне будут колебаться во времени, заставляя одно изменять другое.

Электромагнитные волны распространены повсеместно (например, свет) и используются в современных технологиях — AM и FM радио, беспроводных и сотовых телефонах, механизмах открывания гаражных ворот, беспроводных сетях, радарах, микроволновых печах и т. Д.Эти и многие другие подобные устройства используют электромагнитные волны для передачи данных и сигналов.

Все вышеперечисленные источники электромагнитных волн используют простой принцип движущегося заряда, который легко моделируется. Прикосновение монеты к обоим выводам 9-вольтовой батареи создает электромагнитные волны, которые можно обнаружить, поместив антенну радиоприемника (настроенную на станцию, генерирующую статическое электричество) в пределах нескольких дюймов от точки контакта.

Энергия и импульс

Электромагнитные волны обладают энергией и импульсом, которые связаны с их длиной и частотой.

Цели обучения

Связать энергию электромагнитной волны с частотой и длиной волны

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Макс Планк доказал, что энергия фотона (поток которого представляет собой электромагнитную волну) квантуется и может существовать в количестве, кратном «постоянной Планка» (обозначается как h, приблизительно равна 6,626 × 10 -34 Дж · с ).
  • [latex] \ text {E} = \ text {hf} = \ frac {\ text {hc}} {\ lambda} [/ latex] описывает энергию (E) фотона как функцию частоты (f) , или длина волны (λ).
  • [латекс] \ text {p} = \ frac {\ text {E}} {\ text {c}} = \ frac {\ text {hf}} {\ text {c}} = \ frac {\ text { h}} {\ lambda} [/ latex] описывает импульс (p) фотона как функцию его энергии, частоты или длины волны.
Ключевые термины
  • фотон : Квант света и другой электромагнитной энергии, рассматриваемый как дискретная частица, имеющая нулевую массу покоя, электрический заряд и неопределенно долгое время жизни.
  • длина волны : длина одного цикла волны, измеряемая расстоянием между одним пиком или впадиной волны и следующим; в физике он часто обозначается как λ и соответствует скорости волны, деленной на ее частоту.
  • частота : Частное от числа n периодических явлений, происходящих за время t, в течение которого они происходят: f = n / t.

Электромагнитное излучение по существу можно описать как потоки фотонов. Эти фотоны строго определены как безмассовые, но обладают одновременно энергией и, что удивительно, учитывая отсутствие массы, импульсом, который можно вычислить по их волновым свойствам.

Волны были плохо изучены до 1900-х годов, когда Макс Планк и Альберт Эйнштейн разработали современные поправки к классической теории.

Планк предположил, что «черные тела» (тепловые излучатели) и другие формы электромагнитного излучения существуют не как спектры, а в дискретной, «квантованной» форме. Другими словами, электромагнитная волна могла иметь только определенные энергии. В своей работе он разработал то, что сейчас известно как «постоянная Планка», которая приблизительно равна 6,626 × 10 -34 Дж · с.

Энергия

Энергия (E) фотона может быть связана с его частотой (f) постоянной Планка (h):

[латекс] \ text {E} = \ text {hf} = \ frac {\ text {hc}} {\ lambda} [/ latex]

Отношение скорости света (c) к длине волны (λ) можно подставить вместо f, чтобы получить одно и то же уравнение для энергии в разных терминах.Обратите внимание, что энергия не может принимать никаких значений: она может существовать только в приращениях частоты, умноженной на постоянную Планка (или постоянную Планка, умноженную на c, деленную на длину волны). Таким образом, энергия волны «квантуется».

Длина волны : Длина волны синусоидальной функции представлена ​​λ.

Импульс

Импульс классически определяется как произведение массы и скорости и, таким образом, интуитивно кажется неуместным при обсуждении электромагнитного излучения, которое не имеет массы и состоит из волн.

Однако Эйнштейн доказал, что свет может действовать как частицы при некоторых обстоятельствах и что существует дуальность волна-частица. И, учитывая связь между энергией и массой (E = mc 2 ), становится более вероятным, что волна (которая имеет значение энергии) не только имеет уравнение для массы, но также и для количества движения.

И действительно, Эйнштейн доказал, что импульс (p) фотона — это отношение его энергии к скорости света.

[латекс] \ text {p} = \ frac {\ text {E}} {\ text {c}} = \ frac {\ text {hf}} {\ text {c}} = \ frac {\ text { h}} {\ lambda} [/ latex]

Замена E на hc / λ отменяет член c, делая импульс равным простому отношению постоянной Планка к длине волны.

Скорость света

Скорость света в вакууме — одна из самых фундаментальных констант в физике, которая играет ключевую роль в современной физике.

Цели обучения

Связать скорость света с показателем преломления среды

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Максимально возможное значение скорости света — это скорость света в вакууме, и эта скорость используется в качестве константы во многих областях физики.
  • c — символ, используемый для обозначения скорости света в вакууме, его значение составляет 299 792 458 метров в секунду.
  • Когда свет проходит через среду, его скорость ограничивается показателем преломления этой среды. Его фактическую скорость можно найти с помощью: v = \ frac {c} {n}.
Ключевые термины
  • специальная теория относительности : теория, которая (игнорируя эффекты гравитации) согласовывает принцип относительности с наблюдением, что скорость света постоянна во всех системах отсчета.
  • показатель преломления : отношение скорости света в воздухе или вакууме к скорости света в другой среде.

Скорость света

Скорость света обычно является точкой сравнения, чтобы выразить, что что-то быстро. показывает в масштабе время, за которое луч света достигает Луны с Земли. Но какова именно скорость света?

Свет, идущий с Земли на Луну : Луч света изображен перемещающимся между Землей и Луной за время, необходимое световому импульсу для перемещения между ними: 1.2 [/ латекс],

, где E = энергия и m = масса. Это известно как эквивалент массы и энергии, и он использует скорость света, чтобы связать пространство и время. Это не только объясняет энергию, содержащуюся в массивном теле, но также и то, что масса препятствует скорости.

Есть много применений скорости света в вакууме, например, в специальной теории относительности, которая утверждает, что c — это естественный предел скорости, и ничто не может двигаться быстрее этого. Однако из нашего понимания физики (и предыдущих атомов) мы знаем, что скорость, с которой что-то движется, также зависит от среды, через которую оно движется.Скорость, с которой свет распространяется через прозрачные материалы (воздух, стекло и т. Д.), Зависит от показателя преломления этого материала, n:

[латекс] \ text {v} = \ frac {\ text {c}} {\ text {n}} [/ latex],

где v = фактическая скорость света, движущегося через среду, c = скорость света в вакууме, и n = показатель преломления среды. Показатель преломления воздуха составляет около 1.0003, и из этого уравнения мы можем найти, что скорость видимого света в воздухе примерно на 90 км / с меньше, чем c.

Как упоминалось ранее, скорость света (обычно света в вакууме) используется во многих областях физики. Ниже приведен пример применения константы c.

Фактор Лоренца

Быстро движущиеся объекты обладают некоторыми свойствами, которые противоречат здравому смыслу с точки зрения классической механики. Например, длина движущихся объектов сокращается, а время увеличивается (замедляется). Эффекты обычно незначительны, но заметны на достаточно высоких скоростях.{-1/2} [/ латекс].

При низких скоростях отношение v 2 / c 2 достаточно близко к 0, так что γ составляет приблизительно 1. Однако, когда скорость приближается к c, γ быстро увеличивается в сторону бесконечности.

Эффект Доплера

Эффект Доплера — это изменение воспринимаемой частоты волны, которое возникает в результате движения источника, наблюдателя и среды.

Цели обучения

Приведите примеры ежедневных наблюдений за эффектом Доплера

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Эффект Доплера очень часто наблюдается в действии.
  • По словам стационарного наблюдателя, эффект Доплера можно наблюдать в видимом изменении высоты тона сирены на аварийном автомобиле.
  • Наблюдатель заметит эффект Доплера на высоте тона стационарной сирены при движении относительно ее шага или если среда движется, когда наблюдатель неподвижен.
Ключевые термины
  • эффект Доплера : Видимое изменение частоты волны, когда наблюдатель и источник волны движутся относительно друг друга.

Эффект Доплера

Эффект Доплера — это периодическое изменение частоты события для наблюдателя, движущегося относительно источника события. Обычно это периодическое событие — волна.

Большинство людей испытали эффект Доплера в действии. Представьте движущуюся машину службы экстренной помощи, включающую сирену. По мере приближения к наблюдателю высота звука (его частота) звучит выше, чем есть на самом деле. Когда транспортное средство подъезжает к наблюдателю, высота звука воспринимается как есть на самом деле.Когда транспортное средство уходит от наблюдателя, высота звука воспринимается ниже, чем есть на самом деле. С точки зрения наблюдателя, находящегося внутри автомобиля, высота сирены постоянна.

Эффект Доплера и сирены : волны, излучаемые сиреной в движущемся транспортном средстве

Разница в воспринимаемой высоте звука в зависимости от местоположения наблюдателя может быть объяснена тем, что положение сирены изменяется, когда она излучает волны. Каждую миллисекунду движущийся автомобиль излучает волну звука.Автомобиль «преследует» каждую волну в одном направлении. К тому времени, когда излучается следующая волна, она ближе (по отношению к наблюдателю впереди автомобиля) к предыдущей волне, чем можно было бы предположить по частоте волны. Относительно наблюдателя позади транспортного средства вторая волна находится дальше от первой волны, чем можно было бы ожидать, что предполагает более низкую частоту.

Эффект Доплера может быть вызван любым движением. В приведенном выше примере сирена перемещалась относительно неподвижного наблюдателя. Если наблюдатель движется относительно неподвижной сирены, наблюдатель заметит эффект Доплера на высоте звука сирены.Наконец, если среда, в которой распространяются волны, движется, эффект Доплера будет заметен даже для неподвижного наблюдателя. Примером этого явления является ветер.

Количественно эффект Доплера можно охарактеризовать, связав воспринимаемую частоту (f) со скоростью волн в среде (c), скоростью приемника относительно среды (v r ), скоростью источника относительно среды (v s ) и фактической излучаемой частоты (f 0 ):

[латекс] \ text {f} = (\ frac {\ text {c} + \ text {v} _ \ text {r}} {\ text {c} + \ text {v} _ \ text {s} }) \ text {f} _0 [/ latex]

Эффект Доплера : изменение длины волны из-за движения источника

Передача импульса и атом радиационного давления

Радиационное давление — это давление, оказываемое на любую поверхность, подверженную электромагнитному (ЭМ) излучению.

Цели обучения

Объясните образование радиационного давления

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Фотоны переносят импульс (p = E / c). Когда фотоны поглощаются или отражаются от поверхности, поверхность получает импульс. Эта передача импульса приводит к радиационному давлению.
  • Электромагнитное излучение создает давление излучения, равное интенсивности (светового луча), деленной на c (скорость света).
  • Лазерное охлаждение использует радиационное давление для удаления энергии из атомных газов.Этот метод позволяет получать холодные образцы газов с температурой 1 мК или около того.
Ключевые термины
  • эффект Доплера : Видимое изменение частоты волны, когда наблюдатель и источник волны движутся относительно друг друга.
  • классическая электродинамика : Раздел теоретической физики, изучающий последствия электромагнитных сил между электрическими зарядами и токами.

Радиационное давление — это давление, оказываемое на любую поверхность, подверженную электромагнитному (ЭМ) излучению.ЭМ излучение (или фотон, который представляет собой квант света) несет импульс; этот импульс передается объекту, когда излучение поглощается или отражается. Возможно, одним из самых известных примеров радиационного давления могут быть хвосты комет. Комета Хейли показана на рис.

.

Комета Галлея : Когда комета приближается к внутренней части Солнечной системы, солнечное излучение заставляет летучие вещества внутри кометы испаряться и вытекать из ядра. Выброшенные таким образом потоки пыли и газа образуют атмосферу вокруг кометы (называемую комой), а сила, действующая на кому со стороны радиационного давления Солнца и солнечного ветра, вызывает образование огромного хвоста, направленного в сторону от Солнца.

Хотя давление излучения можно понять с помощью классической электродинамики, здесь мы рассмотрим квантово-механический аргумент. С точки зрения квантовой теории свет состоит из фотонов: частиц с нулевой массой, но которые несут энергию и, что важно в этом аргументе, импульс. Согласно специальной теории относительности, поскольку фотоны лишены массы, их энергия (E) и импульс (p) связаны соотношением E = pc.

Теперь рассмотрим луч света, падающий перпендикулярно на поверхность, и предположим, что луч света полностью поглощается.Импульс, который переносят фотоны, является сохраняющейся величиной (т.е. он не может быть уничтожен), поэтому он должен передаваться на поверхность; таким образом, поглощение светового луча заставляет поверхность набирать импульс. Второй закон Ньютона гласит, что сила равна скорости изменения количества движения; таким образом, в течение каждой секунды поверхность испытывает силу (или давление, поскольку давление — это сила на единицу площади) из-за импульса, передаваемого ей фотонами.

Это дает нам: давление = импульс, передаваемый в секунду на единицу площади = энергия, выделяемая в секунду на единицу площади / c = I / c, (где I — интенсивность луча света).

Лазерное охлаждение

Существует множество вариантов лазерного охлаждения, но все они используют радиационное давление для удаления энергии из атомарных газов (и, следовательно, для охлаждения образца). При лазерном охлаждении (иногда называемом доплеровским охлаждением) частота света настраивается немного ниже электронного перехода в атоме. Поскольку свет расстраивается на «красный» (то есть на более низкую частоту) перехода, атомы будут поглощать больше фотонов, если они будут двигаться к источнику света из-за эффекта Доплера.Таким образом, если направить свет с двух противоположных направлений, атомы всегда будут рассеивать больше фотонов из лазерного луча, направленного противоположно направлению их движения (в типичных установках используются три противоположные пары лазерных лучей, как в).

Магнитооптическая ловушка : Экспериментальная установка магнитооптической ловушки (МОЛ), которая использует радиационное давление для охлаждения атомных частиц. Атомы замедляются за счет поглощения (и испускания) фотонов.

При каждом рассеянии атом теряет импульс, равный импульсу фотона.Если атом (который сейчас находится в возбужденном состоянии) затем спонтанно испускает фотон, он получит такое же количество импульса, только в случайном направлении. Поскольку начальная потеря импульса была противоположна направлению движения (в то время как последующее увеличение импульса происходило в случайном направлении), общий результат процесса поглощения и излучения заключается в уменьшении скорости атома. Если поглощение и излучение повторяются много раз, средняя скорость (и, следовательно, кинетическая энергия) атома будет уменьшена.Поскольку температура группы атомов является мерой средней случайной внутренней кинетической энергии, это эквивалентно охлаждению атомов. Простые установки лазерного охлаждения могут производить холодный образец атомарного газа с температурой около 1 мК (= 10 -3 К), начиная с газа комнатной температуры.

2. Каковы источники воздействия радиочастотных полей?

2. Каковы источники воздействия радиочастотных полей?

  • 2.1 Как РЧ ЭМП взаимодействуют с телом?
  • 2.2 Насколько высок уровень воздействия мобильных телефонов и беспроводных устройств?
  • 2.3 Каков уровень облучения от базовых станций мобильной связи и радиовышек?
  • 2.4 Как радиочастотные (РЧ) поля используются в медицине?

Локальные беспроводные компьютерные сети генерируют радиополя

Кредит: Рамзи Машишо

Устройства, генерирующие электромагнитные
поля в радиочастотном (RF) диапазоне (от 100 кГц до 300
ГГц) широко используются в нашем обществе.Ключевые источники радиочастотных полей
включают мобильные телефоны, беспроводные телефоны, локальные беспроводные сети и
антенны передачи вещания. Они также используются в медицинских
диагностика и терапия с помощью радарных систем и микроволновых печей.

Информация о силе радиочастотных полей, создаваемых
данный источник легко доступен и полезен для определения соответствия
с пределами безопасности.Оценка ежедневного воздействия радио на людей
частотных полей намного сложнее, однако такие данные имеют решающее значение
для эпидемиологических исследований потенциальных последствий ЭМП для здоровья. Знание
можно было бы увеличить улучшенными методами, такими как использование личных
экспонометры, устройства, переносимые людьми для измерения их воздействия
к электромагнитным полям над
время.Оценка воздействия не должна ограничиваться одними источниками.
только, как базовые станции мобильных телефонов, но следует рассмотреть возможность использования нескольких источников
контакт.

Тот факт, что технологии постоянно меняются, например из
аналог цифрового вещания, а также появление новых решений, таких как
на рынке сверхширокополосных (UWB) технологий, что приводит к изменению
модели воздействия на население в долгосрочном масштабе.Источники РФ
ЭМП работают в разных частотных диапазонах. Сила
электромагнитные поля
быстро падает с расстоянием. Со временем человек может поглотить больше RF
энергия от устройства, расположенного рядом с телом, чем от мощного источника,
дальше. Беспроводные телефоны, локальные беспроводные сети и защита от кражи
устройства являются источниками для связи на малые расстояния. Дальний
источники включают вышки радиопередачи и базу мобильной связи
станции.

По оценкам Международного союза электросвязи, в 2014 г.
в мире используется около 7 миллиардов мобильных телефонов. Самый мобильный
для связи в Европе используется технология GSM или UMTS. Европейский
Union установил безопасные пределы энергии, поглощаемой телом из
воздействие мобильного телефона.Мобильные телефоны, продаваемые в Европе, должны пройти
стандартизированные тесты для демонстрации соответствия в соответствии с
Спецификации Европейского комитета по электротехнике
Стандартизация (CENELEC). Типовые частоты для устройств, генерирующих
радиочастотные поля.

Типовые источники электромагнитных полей
Диапазон частот Частоты Некоторые примеры источников облучения
Статический 0 Гц видеодисплеев; МРТ (медицинская визуализация) и другая диагностика
или научное оборудование; промышленный электролиз; сварка
устройства
ELF [Чрезвычайно низкие частоты] 0-300 Гц линий электропередачи; внутренние распределительные сети; бытовая техника;
электрические двигатели в автомобилях, поездах и трамваях; сварка
устройства
IF [Промежуточные частоты] 300 Гц — 100 кГц видеодисплеев; противоугонные устройства в магазинах; свободные руки
системы контроля доступа, картридеры и металлоискатели; МРТ;
сварочные аппараты
RF [Радиочастоты] 100 кГц — 300 ГГц мобильных телефона; радиовещание и телевидение; микроволновые печи; радар
и радиоприемопередатчики; портативные радиоприемники; МРТ
ТГц технологии 300 ГГц — 20 ТГц приложения все еще находятся в разработке, но в настоящее время в основном
телекоммуникационные приложения и сканеры тела
считается.

2.1 Как РЧ ЭМП взаимодействуют с телом?

Механизмы взаимодействия РЧ ЭМП хорошо известны.
В целом это энергия
абсорбция, основанная на
Механические силы ЭМП, которые ускоряют
молекулы (вызывают
кинетическая энергия), которые затем сталкиваются друг с другом, впоследствии
вызывает нагревание тканей Даже если основное физическое взаимодействие
нетепловой,
биохимический и
физиологический
реакции зависят от температуры. Эти установленные механизмы
позволяют экстраполировать научные результаты на всю
частотный диапазон и широкополосное здоровье
оценка рисков. Они
были использованы для ограничения воздействия ЭМП и обеспечения
одинаковая степень защиты во всем диапазоне частот.

Ряд исследований предложили другие гипотетические
механизмы, однако, ни один из них не был подтвержден как действующий
в организме человека при уровне воздействия ниже существующих пределов.

2.2 Насколько высок уровень воздействия мобильных телефонов и беспроводных устройств?

При воздействии радиочастотных полей корпус
со временем поглощает
энергии. Скорость поглощения энергии
называется удельным коэффициентом поглощения
(SAR).Он варьируется по всему телу. Европейский совет 1999/519 / EC
Рекомендация) определяет основные ограничения и контрольные уровни для
ограничение воздействия ЭМП на население, установка максимальных значений SAR
которое не должно быть превышено. Поскольку многие физические величины
используется для установки основных пределов, не поддается измерению, ссылка
уровни предназначены для практической оценки воздействия на
определить, будут ли основные ограничения
превышено.

Для мобильных телефонов воздействие в основном ограничивается частью
голова, ближайшая к антенне телефона. Рекомендации Совета устанавливают
предел безопасности радиочастоты для местных
Коэффициент поглощения (SAR) 2 Вт
(2000 мВт) на килограмм, в среднем на любые 10 г ткани тела человека
голова и туловище.

Мобильные телефоны тестируются в наихудших условиях, а именно с
мобильные телефоны, работающие на максимальной мощности. На практике в зависимости от
качество передачи (расстояние до
базовая станция) мощность
передается во время разговора по мобильному телефону, как правило, намного ниже,
часто на несколько порядков ниже максимального значения устройства
выходная мощность.Это связано с тем, что функция «управления питанием» мобильного
телефон постоянно снижает излучаемую мощность до минимума, необходимого для
стабильная передача. Причем выходная мощность зависит от того, насколько пользователь
говорит или слушает, потому что передача значительно снижена
в период прослушивания, когда не требуется никакой информации
передан (режим передачи прекращен).Когда телефон в режиме ожидания
в режиме экспозиции обычно на два порядка меньше, чем
во время разговора. При переключении мобильного телефона воздействие не происходит
выключенный.

GSM-телефонов, передающих на частоте 900 МГц, выделенной для мобильных
связи, имеют максимальную усредненную по времени выходную мощность 250 мВт. В
мощность усредняется, поскольку телефоны GSM коротко передают радиосигналы
повторяющиеся всплески информации, а не непрерывно.

Мобильные телефоны не используют все допустимое воздействие
классифицировать. В зависимости от модели значения тестового SAR могут варьироваться.
от 10 до 80% от лимита, следовательно, на основе маркированной информации
позволяет потребителям принимать обоснованные решения.

Беспроводные устройства, предназначенные для внутренней связи, например беспроводные
телефоны и беспроводные сети (WLAN) также генерируют радиоволны, но с
меньшая выходная мощность, чем у мобильных телефонов.Телефонная трубка беспроводного телефона, используемая
типичное домашнее хозяйство вырабатывает около 10 мВт усредненной по времени мощности. Беспроводной
телефонные базовые станции обычно находятся на расстоянии не более нескольких десятков метров от
телефонные трубки, а также поле от беспроводного телефона
базовая станция для рассмотрения.
Их максимальный усредненный по времени уровень мощности такой же, как у мобильных
телефонная трубка.Но в отличие от мобильных телефонов беспроводные
телефонная базовая станция удалена от тела, а значит, поле
сила быстро падает с расстоянием, экспозиция уменьшается на порядки
величины.

Терминал беспроводной компьютерной сети (Wireless Local Area
Сеть, WLAN) имеет пиковую мощность 200 мВт, но с тех пор, как
мощность зависит от трафика данных фактическая мощность обычно значительно
ниже.Даже возле станции беспроводной сети, используемой в домах и офисах,
интенсивность поля обычно ниже 0,5 мВт / м 2 . Другой
система, которая начинает использоваться в Европе, основана на сверхширокополосной
(СШП) сигналы. Диапазон частот составляет около 500 МГц,
приложения — беспроводные микрофоны, медицинские приложения и
системы управления движением.С такими системами ожидается, что уровни поля будут
быть значительно ниже 0,1 мВт / м 2 .

Некоторые противоугонные устройства подвергают людей опасности
электромагнитные поля радио
и промежуточная частота. Все чаще используемые устройства расположены
на выходах из магазина для обнаружения воров. Радиочастотное воздействие
варьируется в зависимости от типа, но ниже пределов безопасности.Радиочастота
поля также используются в промышленности, например, для индукционного металла
обогрев.

Обсуждение воздействия EFM на рабочих выходит за рамки
этого резюме.

2.3 Каков уровень облучения от базовых станций мобильной связи и радиовышек?

В отличие от радиовещательных вышек, которые
предназначен для односторонней связи, базовые станции мобильных телефонов
должен позволять двустороннюю связь.Поэтому они обязательно
сформировать сеть, чтобы связать отдельные мобильные телефоны с каждым
другие по всей стране. Следовательно, в европейских странах,
базовые станции сейчас почти везде, что обеспечивает мобильную
связь на больших территориях.

900 МГц, важная частота для мобильной связи.
и для сетей мобильной связи GSM , ЕС
рекомендует, чтобы люди не подвергались воздействию более сильного поля
чем 4.5 Вт / м 2 (удельная мощность). Национальное измерение
кампании сообщают, что, несмотря на увеличение количества базовых
станций и развертывание дополнительных мобильных
телекоммуникационные технологии,
относящийся к окружающей среде
электромагнитное излучение
уровни практически остались прежними.Выброшенный
питание от домашних устройств, таких как точки доступа Wi-Fi и DECT
устройства, даже вместе, все равно приводят к очень низкой экспозиции
по сравнению с референсными уровнями европейских и международных
руководящие указания.

Для более новых сетей UMTS использование Adaptive Power Control
(APC), с помощью которого мобильные телефоны снижают выходную мощность до
обеспечивают хорошее качество сигнала, продлевают срок службы их
батареи.Сеть постоянно контролирует качество сигнала и
может снизить излучаемую мощность мобильного телефона до трех
порядков для GSM и около девяти порядков
для UMTS. Измерения облучения населения в целом
ограничены, так как использование этих мобильных телефонов мало по сравнению с
GSM. Когда экспозиция была измерена, она оказалась на уровне
большая часть одной тысячной Вт / м 2 и обычно намного меньше
(СЦЕНИХР, 2009).

Проблема с измерениями экспозиции заключается в том, что обычно
они включают только краткосрочное измерение
максимум 48 часов с персональным мониторингом или спот
измерение, обеспечивающее только снимок мгновенной экспозиции
в одном месте.

Кроме того, для эпидемиологических исследований рисков для здоровья от
ЭМП, учитывая отсутствие четко установленных биологических или
биофизический механизм действия, несколько альтернативных мер
оцениваются (например, напряженность поля,
частота, совокупное воздействие, время с момента первого воздействия и т. д.).
Соответствующий период времени, для которого потребуются данные о воздействии.
это период, возможно, несколько лет.

Другими важными источниками радиоволн являются радио .
системы вещания
(AM и FM). Максимум
значения, измеренные в местах, доступных для общественности, обычно
ниже 0.01 Вт / м 2 . Рядом с забором очень мощный
передатчики, экспозиция около 0,3 Вт / м 2 были
сообщается в некоторых случаях.

Что касается нового цифрового телевещания
технологии (DVB-T), наибольшая средняя экспозиция была зарегистрирована в
диапазон частот FM в офисных помещениях и составлял 0. 096
мВт / м 2 . Это похоже на плотности мощности
старые аналоговые системы телевещания, но как цифровые
системы требуют более плотной сети, но менее мощных
передатчиков, в некоторых
регионах, в то время как в других может быть сокращение.

Другие источники длительного воздействия радиочастотных полей
гражданские и военные РЛС системы, частные
системы мобильной радиосвязи или новые технологии, такие как digital
системы аудиовещания
и WiMAX.

Умные счетчики используются для удаленного мониторинга потребления энергии
и передача данных коммунальным предприятиям. Есть ряд
различных типов, и одно исследование пришло к выводу, что умные
метров «внесут лишь незначительный вклад в общую
фоновое радиочастотное излучение
уровень внутри дома, который в любом случае крошечный по сравнению с
существующие пределы безопасности ».

2.4 Как радиочастотные (РЧ) поля используются в медицине?

Электромагнитные поля в
Радиочастотный диапазон используется в медицине для диатермии для нагрева тела
ткань, которая может облегчить боль или, при более высоких температурах, убить
раковые клетки. В качестве
цель — биологический эффект, облучение пациента радио
частотных полей значительно превышает рекомендуемые пределы для
широкая публика. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать воздействия медицинских
персонал, превышающий лимиты для рабочих.

Еще одно распространенное применение радиочастотных полей в медицине — это
Магнитный резонанс
Визуализация (МРТ), которая, кроме того, также использует очень сильные
статический магнитный
поля (см. вопрос 8).МРТ обеспечивает высокое разрешение
поперечные сечения тела, включая голову, без
затенение костными структурами.

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение :

Электромагнитное излучение — это энергия, которая распространяется по свободному
пространство или через материальную среду в виде электромагнитного
волны, такие как радиоволны, видимый свет и гамма-лучи.Период, термин
также относится к излучению и передаче такой лучистой энергии.

Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл первым предсказал
существование электромагнитных волн. В 1864 г. он изложил
электромагнитная теория, предлагающая этот свет — включая различные другие
формы лучистой энергии — это электромагнитное возмущение в
форма волн. В 1887 году немецкий физик Генрих Герц предоставил
экспериментальное подтверждение созданием первых рукотворных
электромагнитные волны и исследование их свойств.Последующий
исследования привели к более широкому пониманию природы и происхождения
лучистой энергии.

Было установлено, что изменяющиеся во времени электрические поля могут вызывать
магнитные поля и что изменяющиеся во времени магнитные поля могут
способ наводить электрические поля. Потому что такие электрические и магнитные
поля порождают друг друга, они возникают вместе, и вместе они
распространяются как электромагнитные волны. Электромагнитная волна — это
поперечная волна в том, что электрическое поле и магнитное поле при
любая точка и время в волне перпендикулярны друг другу как
а также к направлению распространения.В свободном пространстве (т. Е. В пространстве
который абсолютно лишен материи и не подвергается вторжению
от других полей или сил), электромагнитные волны всегда распространяются
с той же скоростью — со скоростью света (299 792 458 м / с, или
186 282 миль в секунду) — независимо от скорости наблюдателя
или источника волн.

Электромагнитное излучение имеет общие свойства с другими формами
волн, таких как отражение, преломление, дифракция и
вмешательство. Более того, его можно характеризовать частотой с
который изменяется во времени или по длине волны.Электромагнитный
излучение, однако, обладает свойствами частиц в дополнение к тем
связанные с волновым движением. Он квантуется тем, что для данного
частоты, его энергия выражается как целое число, умноженное на h, где h —
фундаментальная постоянная природы, известная как постоянная Планка. Квант
электромагнитной энергии называется фотоном. Видимый свет и прочее
формы электромагнитного излучения можно рассматривать как поток
фотоны, энергия фотонов прямо пропорциональна частоте.

Электромагнитное излучение охватывает огромный диапазон частот или
длины волн, как показывает электромагнитный спектр.Обычно его обозначают поля, волны и частицы в
увеличение амплитуды частот — радиоволны, микроволны,
инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма
лучи. Соответствующие длины волн обратно пропорциональны, и
шкала частоты и длины волны логарифмическая.

Электромагнитное излучение разных частот взаимодействует с
дело в другом. Пылесос — единственный идеально прозрачный
средний, и все материальные среды сильно поглощают некоторые области
электромагнитный спектр.Например, молекулярный кислород
(O2), озон (O3) и молекулярный азот (N2) в
Атмосфера Земли почти идеально прозрачна для инфракрасных лучей
всех частот, но они сильно поглощают ультрафиолетовый свет, X
лучи и гамма-лучи. Частота (или энергия, равная hv) рентгеновских лучей
значительно выше, чем у видимого света, поэтому рентгеновские лучи
способен проникать во многие материалы, не пропускающие свет.
Кроме того, поглощение рентгеновских лучей молекулярной системой может вызвать
должны произойти химические реакции.Когда рентгеновские лучи поглощаются газом, для
Например, они выбрасывают фотоэлектроны из газа, которые, в свою очередь,
ионизировать его молекулы. Если эти процессы происходят в живой ткани, то
фотоэлектроны, испускаемые органическими молекулами, разрушают клетки
ткани. Гамма-лучи, хотя обычно несколько выше
частоты, чем рентгеновские лучи, имеют в основном ту же природу. Когда
энергия гамма-лучей поглощается веществом, его действие практически
неотличим от эффекта, производимого рентгеновскими лучами.

Существует множество источников электромагнитного излучения, как естественного, так и
рукотворный.Радиоволны, например, производятся космическими объектами.
такими как пульсары и квазары, а также электронными схемами. Источники
ультрафиолетовое излучение включает ртутные лампы и высокоинтенсивные
огни, а также Солнце. Последний также генерирует рентгеновские лучи, как и
некоторые типы ускорителей частиц и электронных устройств.

Выдержка из Британской энциклопедии без разрешения.

Электромагнитное излучение — Природа электромагнитного излучения

Видимый свет — сложное явление, которое классически объясняется простой моделью, основанной на распространяющихся лучах и волновых фронтах, концепции, впервые предложенной в конце 1600-х годов голландским физиком Кристианом Гюйгенсом.Электромагнитное излучение, более обширное семейство волновых явлений, к которым принадлежит видимый свет (также известное как лучистая энергия , ), является основным средством транспортировки энергии через обширные пространства Вселенной. Механизмы, с помощью которых видимый свет излучается или поглощается веществами, и то, как он предсказуемо реагирует в различных условиях при перемещении через пространство и атмосферу, составляют основу существования цвета в нашей Вселенной.

Термин электромагнитное излучение , введенный сэром Джеймсом Клерком Максвеллом, происходит от характерных электрических и магнитных свойств, общих для всех форм этой волнообразной энергии, что проявляется в генерации как электрических, так и магнитных осциллирующих полей как волны распространяются в пространстве.Видимый свет представляет лишь небольшую часть всего спектра электромагнитного излучения (как показано на рисунке 1), который простирается от высокочастотных космических и гамма-лучей через рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, инфракрасное излучение и микроволны, вплоть до очень низких. частота длинноволновых радиоволн.

Связь между светом, электричеством и магнетизмом не была очевидна для первых ученых, которые экспериментировали с фундаментальными свойствами света и материи. Инфракрасный свет, выходящий за пределы длинных красных волн видимого света, был первой открытой «невидимой» формой электромагнитного излучения.Британский ученый и астроном Уильям Гершель исследовал связь между теплом и светом с помощью термометра и призмы, когда он обнаружил, что температура была самой высокой в ​​области, находящейся за пределами красной части спектра видимого света. Гершель предположил, что в этой области должен быть другой тип света, который не виден невооруженным глазом.

Ультрафиолетовое излучение на другом конце видимого спектра было открыто Вильгельмом Риттером, который был одним из первых ученых, исследовавших энергию, связанную с видимым светом.Наблюдая за скоростью, с которой различные цвета света вызывают потемнение бумаги, пропитанной раствором нитрата серебра, Риттер обнаружил, что другая невидимая форма света за пределами синего конца спектра дает самые высокие показатели.

Распространение электромагнитных волн

Исследуйте распространение волн в пространстве с синусоидальным представлением электромагнитного излучения. Взаимодействуйте с учебником, чтобы изменить длину волны и коэффициент заполнения векторов электрического и магнитного поля.

Start Tutorial »

Электричество и магнетизм впервые были связаны в 1820 году, когда датский физик Ганс Кристиан Эрстед обнаружил, что электрический ток, протекающий через провод, может вызывать отклонения стрелки компаса. Позже в том же году французский ученый Андре-Мари Ампер продемонстрировал, что два провода, по которым проходят электрические токи, могут притягиваться или отталкиваться друг от друга аналогично тому, как это делают магнитные полюса. В течение следующих нескольких десятилетий дополнительные исследования, последовавшие за этими выводами, дали все больше доказательств того, что электричество и магнетизм очень тесно связаны друг с другом.

Наконец, в 1865 году шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл расширил свою кинетическую теорию газов, чтобы математически объяснить связь между электричеством и магнетизмом. Максвелл предположил, что эти два явления были настолько тесно связаны, что они часто действовали вместе как электромагнетизм , и обнаружил, что переменный ток будет производить волны, состоящие из обоих объектов, которые излучаются в космос со скоростью света. Из этих наблюдений он пришел к выводу, что видимый свет — это форма электромагнитного излучения.

Электромагнитная волна распространяется или распространяется в направлении, которое ориентировано под прямым углом к ​​колебаниям как электрического ( E ), так и магнитного ( B ) векторов осциллирующего поля, передавая энергию от источника излучения к источнику излучения. неопределенный конечный пункт назначения. Два колеблющихся энергетических поля взаимно перпендикулярны (показано на рисунке 2) и колеблются в фазе согласно математической форме синусоидальной волны. Векторы электрического и магнитного поля не только перпендикулярны друг другу, но также перпендикулярны направлению распространения волны.По соглашению и для упрощения иллюстраций векторы, представляющие электрические и магнитные колеблющиеся поля электромагнитных волн, часто опускаются, хотя считается, что они все еще существуют.

Будь то сигнал, передаваемый на радио от радиостанции, тепло, излучаемое от камина, рентгеновские лучи стоматолога, создающие изображения зубов, или видимый и ультрафиолетовый свет, исходящий от солнца, различные категории электромагнитных Все излучения обладают одинаковыми фундаментальными волновыми свойствами. Каждая категория электромагнитного излучения, включая видимый свет, периодически колеблется с пиками и впадинами (или впадинами) и отображает характерную амплитуду , длину волны и частоту , которые вместе определяют направление, энергию и интенсивность. излучения.

Классическая схематическая диаграмма электромагнитной волны, представленная на рисунке 2, иллюстрирует синусоидальную природу колеблющихся векторов электрических и магнитных составляющих при их распространении в пространстве.Для удобства большинство иллюстраций, изображающих электромагнитное излучение, намеренно опускают магнитную составляющую, вместо этого представляя только вектор электрического поля в виде синусоидальной волны на двумерном графическом графике с заданными координатами x и y . По соглашению, составляющая x синусоидальной волны указывает амплитуду электрического (или магнитного поля), а составляющая x представляет время, пройденное расстояние или фазовое соотношение с другой синусоидальной волной.

Стандартной мерой всего электромагнитного излучения является величина длины волны (в вакууме), которая обычно выражается в единицах нанометров (одна тысячная микрометра) для видимой части спектра. Длина волны определяется как расстояние между двумя последовательными пиками (или впадинами) формы волны (см. Рисунок 2). Соответствующая частота излучаемой волны, которая представляет собой количество синусоидальных циклов (колебаний или полных длин волн), которые проходят заданную точку в секунду, пропорциональна обратной величине длины волны.Таким образом, более длинные волны соответствуют излучению с более низкой частотой, а более короткие длины волн соответствуют излучению с более высокой частотой. Частота обычно выражается в количестве Гц ( Гц ) или циклах в секунду ( Гц ).

Герц был обозначен как стандартная единица частоты электромагнитного излучения в знак признания работы немецкого физика Генриха Герца, которому удалось создать и провести эксперименты с электромагнитными волнами в 1887 году, через восемь лет после смерти Максвелла. Hertz произвел, обнаружил и даже измерил длину волны (приблизительно один метр) излучения, которое теперь классифицируется как радиочастотный диапазон. Дэвид Хьюз, лондонский ученый, который в начале своей карьеры был профессором музыки, возможно, на самом деле был первым исследователем, которому удалось добиться успеха в передаче радиоволн (в 1879 году), но, не сумев убедить Королевское общество, он решил не опубликовать его работу, и она не получила признания до тех пор, пока много лет спустя.

Различные длины волн и частоты, составляющие различные формы электромагнитного излучения, фундаментально схожи в том, что все они движутся с одинаковой скоростью — около 186 000 миль в секунду (или примерно 300 000 километров в секунду), скорость, обычно известная как скорость света. (и обозначен символом c ).Электромагнитное излучение (включая видимый свет) проходит 149 миллионов километров (93 миллиона миль) от Солнца до Земли примерно за 8 минут. Напротив, автомобилю, разгоняющемуся со скоростью 100 километров в час (60 миль в час), потребуется 177 лет, чтобы совершить такую ​​же поездку в один конец. Всего за одну секунду свет может семь раз обогнуть Землю.

Длина волны света и всех других форм электромагнитного излучения связана с частотой относительно простым уравнением:

ν = c / λ

, где c — скорость света (в метрах в секунду), ν — частота света в герцах (Гц), а λ — длина волны света, измеренная в метрах.Из этого соотношения можно сделать вывод, что длина волны света обратно пропорциональна частоте. Увеличение частоты приводит к пропорциональному уменьшению длины волны света с соответствующим увеличением энергии фотонов, составляющих свет. При входе в новую среду (например, стекло или воду из воздуха) скорость и длина волны света уменьшаются, хотя частота остается неизменной.

В нормальных условиях, проходя через однородную среду, такую ​​как воздух или вакуум, свет распространяется по прямым линиям до тех пор, пока взаимодействие с другой средой или материалом не вызовет изменение пути за счет преломления (изгиб) или отражения . Интенсивность также может быть уменьшена в результате поглощения средой. Если световые волны проходят через узкую щель или апертуру (отверстие), то они могут быть дифрагированными, или рассеянными (рассеянными) с образованием характерной дифракционной картины. В соответствии с хорошо известным законом обратных квадратов интенсивность (или энергетическая яркость) электромагнитного излучения обратно пропорциональна квадрату пройденного расстояния. Таким образом, после того, как свет прошел вдвое заданное расстояние, его интенсивность падает в четыре раза.

Видимый свет демонстрирует классические волновые свойства, но он также проявляет свойства, напоминающие частицы, которые проявляются через сущности, обладающие энергией и импульсом (но не массой), и называются фотонами . Атом является источником всех форм электромагнитного излучения, видимого или невидимого. Формы излучения с более высокой энергией, такие как гамма-волны и рентгеновские лучи, возникают в результате событий, которые нарушают ядерную стабильность атома. Излучение с более низкой энергией, такое как ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет, а также радио и микроволны, исходит от электронных облаков, которые окружают ядро, или от взаимодействия одного атома с другим. Эти формы излучения возникают из-за того, что электроны, движущиеся по орбитам вокруг ядра атома, расположены на разных энергетических уровнях в рамках своих функций распределения вероятностей. Многие из электронов могут поглощать дополнительную энергию от внешних источников электромагнитного излучения (см. Рисунок 3), что приводит к их продвижению на изначально нестабильный более высокий энергетический уровень.

В конце концов, «возбужденный» электрон теряет дополнительную энергию, испуская электромагнитное излучение более низкой энергии, и при этом возвращается к своему исходному и стабильному уровню энергии. Энергия испускаемого излучения равна энергии, которая была первоначально поглощена электроном, за вычетом других небольших количеств энергии, потерянных в результате ряда вторичных процессов.

Уровни энергии электромагнитного излучения могут в значительной степени изменяться в зависимости от энергии исходных электронов или ядер.Например, радиоволны обладают значительно меньшей энергией, чем микроволны, инфракрасные лучи или видимый свет, и все эти волны содержат гораздо меньше энергии, чем ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-волны. Как правило, более высокие энергии электромагнитного излучения связаны с более короткими длинами волн, чем аналогичные формы излучения, имеющие более низкую энергию. Связь между энергией электромагнитной волны и ее частотой выражается уравнением :

E = ч ν = ч с / λ

, где E — энергия в килоджоулей на моль, ч — постоянная Планка, а другие переменные определены, как обсуждалось ранее.Исходя из этого уравнения, энергия электромагнитной волны прямо пропорциональна ее частоте и обратно пропорциональна длине волны. Таким образом, с увеличением частоты (с соответствующим уменьшением длины волны) энергия электромагнитной волны увеличивается, и наоборот. Отдельные характеристики различных типов электромагнитного излучения, определяемые их длиной волны, частотой и уровнями энергии, будут рассмотрены индивидуально в следующих параграфах.

Хотя электромагнитное излучение обычно описывается длиной волны и частотой формы волны, при рассмотрении того, как волны распространяются в пространстве, важны другие характерные свойства.На рисунке 4 представлены различные формы сигналов, представляющие общие состояния, которые используются для описания степени однородности электромагнитного излучения. Поскольку видимый свет является наиболее часто обсуждаемой формой излучения, примеры, показанные на рисунке 4, представляют длины волн в этой спектральной области. Например, монохроматический свет состоит из волн, имеющих одинаковую длину волны и частоту, или макроскопически один и тот же цвет в видимом свете. Напротив, полихроматический видимый свет обычно выглядит как белый из-за вкладов смеси всех или большинства длин волн в спектре в диапазоне от 400 до 700 нанометров.

Когда свет неполяризован (Рис. 4), векторы электрического поля колеблются во всех плоскостях, перпендикулярных направлению распространения. Свет, который был отражен от гладкой поверхности под критическим углом или прошел через поляризационные фильтры, принимает плоскополяризованную ориентацию , при этом все электрические векторы колеблются в одной плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Свет от солнца и большинство обычных ламп накаливания и флуоресцентных источников видимого света неполяризован, тогда как свет, видимый через поляризационные линзы специальных солнцезащитных очков, поляризован в вертикальном направлении.В некоторых случаях свет может иметь эллиптическую или круговую поляризацию, когда он проходит через материалы с более чем одним показателем преломления ( двулучепреломляющих или двулучепреломляющих веществ ).

Большинство искусственных и естественных источников света излучают некогерентного света , который отображает различные фазовые соотношения между длинами волн, присутствующими в спектре (рис. 4). В этом случае пики и спады колебательных состояний в отдельных волнах не совпадают ни в пространстве, ни во времени. Когерентный свет состоит из длин волн, которые находятся в фазе друг с другом, и ведет себя совсем иначе, чем некогерентный свет, в отношении оптических свойств и взаимодействия с веществом. Волновые фронты, создаваемые когерентным светом, имеют электрические и магнитные векторные колебания, которые колеблются в фазе, имеют малые углы расходимости и обычно состоят из монохроматического света или длин волн, которые имеют узкое распределение. Лазеры — распространенный источник когерентного света.

Световые волны, которые имеют коаксиальные, относительно не расходящиеся пути, когда они проходят через пространство, называются коллимированными . Эта организованная форма света не распространяется и не сходится в значительной степени на сравнительно больших расстояниях. Коллимированный свет формирует очень плотный луч, но не обязательно имеет узкую полосу длин волн (и не должен быть монохроматическим), общее фазовое соотношение или определенное состояние поляризации. Волновые фронты коллимированного света плоские и перпендикулярны оси распространения.Напротив, расходящийся, или неколлимированный свет распространяется в разной степени при перемещении в пространстве и должен проходить через линзу или апертуру, чтобы быть коллимированным или сфокусированным.

Гамма-лучи — Высокоэнергетическое излучение с самой высокой частотой (и самой короткой длиной волны), гамма-излучение излучается в результате переходов внутри атомного ядра, включая ядра некоторых радиоактивных материалов (естественных и искусственных). Гамма-волны также возникают в результате ядерных взрывов и множества других источников в космическом пространстве.Эти мощные лучи обладают огромной проникающей способностью и, как сообщается, могут проходить через три метра бетона! Отдельные фотоны гамма-излучения содержат столько энергии, что их легко обнаружить, но чрезвычайно малая длина волны ограничивает экспериментальное наблюдение каких-либо волновых свойств. Гамма-лучи, исходящие из самых горячих регионов Вселенной, включая взрывы сверхновых, нейтронные звезды, пульсары и черные дыры, преодолевают огромные расстояния в космосе, чтобы достичь Земли. Эта высокоэнергетическая форма излучения имеет длины волн менее одной сотой нанометра (10 пикометров), энергию фотонов более 500 килоэлектронвольт ( кэВ, ) и частоты, превышающие 30 эксагерц ( Гц, Гц).

Воздействие гамма-лучей может вызывать мутации, хромосомные аберрации и даже гибель клеток, что часто наблюдается при некоторых формах радиационного отравления. Однако, контролируя излучение гамма-лучей, радиологи могут перенаправить высокие уровни энергии на борьбу с болезнями и помочь вылечить некоторые формы рака.Гамма-астрономия — относительно новая наука, которая собирает эти высокоэнергетические волны для получения изображений Вселенной, как показано на рисунке 5. Этот метод дает ученым возможность наблюдать далекие небесные явления в поисках новых физических концепций и проверять теории, которые не могут быть опровергнуты экспериментами, проводимыми здесь, на Земле.

Рентгеновские лучи — Электромагнитное излучение, имеющее частоту чуть выше ультрафиолетового (но ниже гамма) диапазона, классифицируется как рентгеновское излучение, и оно достаточно энергично, чтобы легко проходить через многие материалы, в том числе мягкие ткани животных. Высокая глубина проникновения этих мощных волн в сочетании с их способностью экспонировать фотографические эмульсии привели к широкому использованию рентгеновских лучей в медицине для исследования текстур человеческого тела, а в некоторых случаях в качестве терапевтического или хирургического инструмента. Так же, как и гамма-лучи более высоких энергий, неконтролируемое воздействие рентгеновских лучей может привести к мутациям, хромосомным аберрациям и другим формам повреждения клеток. Традиционные методы радиографической визуализации по сути не производят ничего, кроме теней от плотного материала, а не детальных изображений.Однако недавние достижения в технике фокусировки рентгеновских лучей с использованием зеркальной оптики привели к значительно более детальным изображениям различных объектов с использованием рентгеновских телескопов, рентгеновских микроскопов и интерферометров.

Горячие газы в космическом пространстве излучают мощный спектр рентгеновских лучей, которые используются астрономами для получения информации о происхождении и характеристиках межзвездных областей Вселенной. Многие чрезвычайно горячие небесные объекты, включая Солнце, черные дыры и пульсары, излучают в основном в рентгеновской области спектра и являются объектами астрономических рентгеновских исследований.Частотный спектр рентгеновских лучей охватывает очень большой диапазон с самыми короткими длинами волн, приближающимися к диаметру атома. Однако вся спектральная область рентгеновского излучения проходит по шкале длин примерно от 10 нанометров до 10 пикометров. Этот диапазон длин волн делает рентгеновское излучение важным инструментом для геологов и химиков для характеристики структуры и свойств кристаллических материалов, которые имеют периодические структурные особенности в масштабе длины, сравнимом с длинами волн рентгеновского излучения.

Ультрафиолетовый свет — Ультрафиолетовое излучение, которое часто сокращается ( uv ), распространяется на частотах чуть выше частот фиолетового в видимом спектре света. Хотя низкоэнергетический конец этой спектральной области находится рядом с видимым светом, ультрафиолетовые лучи в верхней части своего частотного диапазона обладают достаточной энергией, чтобы убить живые клетки и вызвать значительное повреждение тканей. Солнце является постоянным источником ультрафиолетового излучения, но атмосфера Земли (в первую очередь молекулы озона) эффективно блокирует большую часть более коротких волн этого потенциально смертельного радиационного потока, тем самым обеспечивая подходящую среду обитания для растений и животных.Энергии фотонов в ультрафиолете достаточно для ионизации атомов ряда молекул газа в атмосфере, и это процесс, посредством которого ионосфера создается и поддерживается. Хотя небольшие дозы этого относительно высокоэнергетического света могут способствовать выработке витамина D в организме и вызывать минимальный загар кожи, слишком большое количество ультрафиолетового излучения может привести к серьезным солнечным ожогам, необратимому повреждению сетчатки и развитию рака кожи.

Ультрафиолетовый свет широко используется в научных инструментах для исследования свойств различных химических и биологических систем, а также он важен для астрономических наблюдений за Солнечной системой, галактикой и другими частями Вселенной. Звезды и другие горячие небесные объекты являются сильными источниками ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовый спектр длин волн находится в диапазоне от примерно 10 до примерно 400 нанометров, а энергия фотонов находится в диапазоне от 3,2 до 100 электрон-вольт ( эВ, ). Эта категория излучения находит применение в обработке воды и пищевых продуктов в качестве антимикробного агента, в качестве фотокатализатора для соединений в клетках и используется для упрочнения слепков при лечении. Бактерицидная активность ультрафиолетового света проявляется при длинах волн менее примерно 290 нанометров.Рынок блокирующих и фильтрующих соединений, используемых в лосьонах для кожи, солнцезащитных очках и оконных тонах, направлен на контроль воздействия ультрафиолетового света от солнца.

Некоторые насекомые (особенно пчелы) и птицы обладают достаточной зрительной чувствительностью в ультрафиолетовой области, чтобы реагировать на более длинные волны, и могут полагаться на эту способность в навигации. Чувствительность человека к ультрафиолетовому излучению ограничена из-за поглощения роговицей более коротких длин волн и сильного поглощения в хрусталике глаза на длинах волн более 300 нанометров.

Видимый свет — Радуга цветов, связанных со спектром видимого света, составляет лишь около 2,5% всего электромагнитного спектра и включает фотоны с энергией примерно от 1,6 до 3,2 электрон-вольт. Цвет не является свойством самого света, но восприятие цвета происходит в результате комбинированной реакции сенсорной системы глаз-нерв-мозг человека. Видимая область электромагнитного спектра находится в узком диапазоне частот, примерно от 384 до 769 терагерц ( ТГц, ), и воспринимается как цвета от темно-красного (длина волны 780 нанометров) до темно-фиолетового (400 нанометров).

За низкоэнергетическими длинноволновыми красными цветами (622-780 нм) последовательно следуют оранжевый (597-622 нм), желтый (577-597 нм), зеленый (492-577 нм), синий (455 нм). -492 нанометров), и, наконец, относительно высокоэнергетический коротковолновый фиолетовый (455 нанометров и ниже). Простой способ запомнить порядок (по возрастанию частоты) цветов в спектре видимого света — использовать мнемоническое сокращение ROY G BIV ( R ed, O range, Y ellow, G reen , B lue, I ndigo, V iolet,), как учили миллионы школьников в течение почти столетия (хотя некоторые ученые уже не считают индиго подходящим цветом).

Разделение спектра видимого света на цветовые области на основе физических свойств несложно, но способ восприятия цвета не так очевиден. Восприятие цвета является результатом субъективных откликов системы восприятия человека на различные частотные области видимого спектра, и множество различных комбинаций световых частот могут давать один и тот же зрительный отклик «видения» определенного цвета. Люди могут воспринимать зеленый цвет, например, в ответ на комбинацию света нескольких цветов, ни один из которых не обязательно состоит из «зеленых» длин волн.

Видимый свет является основой всего живого на Земле и улавливается первичными продуцентами или автотрофами , например зелеными растениями. Эти фундаментальные участники биологической пищевой цепи используют солнечный свет в качестве источника энергии для производства собственных продуктов питания и биохимических строительных блоков. В свою очередь автотрофы выделяют кислород, от которого зависят все животные, в качестве побочного продукта.

В 1672 году сэр Исаак Ньютон изучил взаимодействие видимого света со стеклянной призмой и впервые осознал, что белый свет на самом деле представляет собой смесь разных цветов, представляющих весь видимый световой спектр.Белый свет исходит от множества естественных и искусственных источников накаливания, включая солнце, химические реакции (например, огонь) и вольфрамовые нити накаливания. Широкий спектр излучения источников этого типа называют тепловым излучением. Другие источники видимого света, такие как газоразрядные трубки, способны излучать свет в узких, четко определенных частотных диапазонах (представляющих один цвет), которые зависят от конкретных переходов уровней энергии в атомах материала источника. Сильное восприятие отдельных цветов также является результатом определенных характеристик поглощения, отражения или пропускания материалов и объектов, которые освещаются белым светом. Спектр поглощения видимого ультрафиолетового света обычного синтетического красителя Iris Blue B показан на рисунке 6. Растворы этой ярко окрашенной органической молекулы поглощают свет как в видимой, так и в ультрафиолетовой областях спектра, и большинству людей кажется насыщенный, средне-синий цвет.

Инфракрасное излучение — часто сокращенно IR , широкая полоса инфракрасных длин волн простирается от далекой красной части спектра видимого света (около 700-780 нанометров) до длины волны около одного миллиметра.При энергии фотонов в диапазоне от приблизительно 1,2 миллиэлектронвольта до чуть менее 1,7 электронвольта, инфракрасные волны имеют соответствующие частоты от 300 гигагерц ( ГГц, ) до приблизительно 400 терагерц ( ТГц, ). Этот тип излучения связан с тепловой областью, где видимый свет не обязательно обнаруживается или даже присутствует. Например, человеческое тело не излучает видимый свет, но испускает слабое инфракрасное излучение, которое ощущается и может быть записано как тепло.Спектр излучения начинается примерно с 3000 нанометров и выходит за пределы дальнего инфракрасного диапазона, достигая максимума примерно на 10000 нанометров.

Молекулы всех объектов, которые существуют при температуре выше абсолютного нуля (-273 градуса по Цельсию), излучают инфракрасные лучи, и количество излучения обычно увеличивается с температурой. Примерно половина электромагнитной энергии солнца излучается в инфракрасной области, и предметы домашнего обихода, такие как обогреватели и лампы, также производят большое количество энергии. Лампы накаливания с вольфрамовой нитью накаливания являются довольно неэффективными источниками света, фактически излучающими больше инфракрасных, чем видимых волн.

Распространенными инструментами, основанными на обнаружении инфракрасного излучения, являются приборы ночного видения, электронные детекторы, датчики на спутниках и самолетах, а также астрономические приборы. Так называемые «» ракеты с тепловым наведением «», используемые в вооруженных силах, управляются инфракрасными датчиками. В космическом пространстве инфракрасные волны излучения отображают небесную пыль между звездами, о чем свидетельствуют большие темные пятна, видимые с Земли при просмотре Галактики Млечный Путь. В домашнем хозяйстве инфракрасное излучение играет привычную роль в нагревании и сушке одежды, а также позволяет дистанционно управлять гаражными воротами и компонентами домашних развлечений.

Инфракрасная фотография использует преимущества ближнего инфракрасного спектра для записи изображений на специализированную пленку, полезную в криминалистике, дистанционном зондировании (например, аэрофотосъемке сельскохозяйственных культур и лесов), реставрациях красок, спутниковой съемке и военном наблюдении. Любопытно, что инфракрасные фотографии солнцезащитных очков и других оптических поверхностей, покрытых веществами, блокирующими ультрафиолет и видимый свет, кажутся прозрачными и открывают глаза за, казалось бы, непрозрачными линзами. Инфракрасная фотопленка не регистрирует распределение теплового излучения (тепла), поскольку она недостаточно чувствительна к длинноволновому излучению (дальней инфракрасной области).На рисунке 7 представлены несколько спутниковых снимков, полученных с помощью инфракрасных датчиков, двух американских городов и горы Везувий в Италии.

Микроволны — В настоящее время в основе широко распространенной технологии, используемой в миллионах домашних хозяйств для нагрева пищи, микроволновые спектральные длины волн находятся в диапазоне приблизительно от одного миллиметра до тридцати сантиметров (или около одного фута). Привлекательность использования микроволн в приготовлении пищи объясняется тем случайным обстоятельством, что молекулы воды, присутствующие в большинстве пищевых продуктов, имеют резонансную частоту вращения в пределах микроволнового диапазона.На частоте 2,45 гигагерца (длина волны 12,2 сантиметра) молекулы воды эффективно поглощают микроволновую энергию и впоследствии рассеивают излучение в виде тепла (инфракрасное). Если для хранения пищи в микроволновой печи используются емкости, состоящие из материалов, не содержащих воду, они будут оставаться прохладными, что значительно повысит удобство приготовления в микроволновой печи.

Микроволны представляют собой радиоволны самой высокой частоты, излучаемые Землей, зданиями, автомобилями, самолетами и другими крупными объектами.Кроме того, низкоуровневое микроволновое излучение проникает в космос, где предполагается, что оно было выпущено в результате Большого взрыва во время создания Вселенной. Более высокочастотные микроволны являются основой для RADAR , аббревиатуры, обозначающей RA dio D etecting A nd R anging, метод передачи и приема, используемый для отслеживания крупных объектов и расчета их скорости и расстояния. Астрономы используют внеземное микроволновое излучение для изучения Млечного Пути и других близлежащих галактик.Значительный объем астрономической информации был получен в результате изучения определенной длины волны излучения (21 сантиметр или 1420 мегагерц) незаряженных атомов водорода, которые широко распространены в космосе.

Микроволны также используются для передачи информации с Земли на орбитальные спутники в обширных сетях связи, для ретрансляции информации с наземных станций на большие расстояния и для картографирования местности. Удивительно, но некоторые из первых электромагнитных экспериментов, проведенных Генрихом Герцем, Ягадисом Чандрой Бозом и Гульельмо Маркони (отцом современного радио), были выполнены с использованием излучения в микроволновом диапазоне или вблизи него.Ранние военные приложения использовали узкую ширину луча и увеличенную полосу модуляции, которые позволяли фокусируемые микроволны, которые было трудно перехватить и которые содержали относительно большие объемы информации. В научном сообществе есть некоторые разногласия по поводу потенциальных рисков для здоровья рака и термического повреждения тканей, связанных с постоянным и кумулятивным воздействием микроволнового излучения от вышек сотовой связи, протекающими микроволновыми печами и актом размещения мобильных телефонов рядом с мозгом во время использования.

Радиоволны — обширная радиочастотная часть электромагнитного спектра включает длины волн от 30 сантиметров до тысяч километров. Излучение в этом диапазоне содержит очень мало энергии, а верхний предел частоты (около 1 гигагерца) приходится на конец диапазона, в котором ограничено радио- и телевещание. На таких низких частотах фотонный (гранулированный) характер излучения не проявляется, и кажется, что волны передают энергию плавно и непрерывно.Не существует теоретического верхнего предела длины волны радиочастотного излучения. Например, низкочастотный (60 Гц) переменный ток, переносимый по линиям электропередач, имеет длину волны около пяти миллионов метров (или около 3000 миль). Радиоволны, используемые для связи, модулируются по одной из двух спецификаций передачи: амплитудно-модулированных ( AM ) волн, которые различаются по амплитуде длин волн, и частотно-модулированных ( FM ; см. Рисунок 8) волн, которые меняются в частоте длины волны. Радиоволны играют важную роль в промышленности, связи, медицине и магнитно-резонансной томографии ( MRI ).

Звук и видео в телевидении передаются через атмосферу с помощью более коротких радиоволн с длиной волны меньше метра, которые модулируются для вещания во многом подобно FM-радио. Радиоволны также генерируются звездами в далеких галактиках и могут быть обнаружены астрономами с помощью специальных радиотелескопов. Были обнаружены длинные волны, длиной в несколько миллионов миль, излучающиеся в сторону Земли из глубины космоса.Из-за того, что сигналы настолько слабые, радиотелескопы часто объединяются в параллельные решетки, содержащие большое количество огромных антенных приемников.

Характер связи между частотой (числом колебаний в единицу времени) и длиной волны (длиной каждого колебания) света становится очевидным при изучении широкого диапазона спектра электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение очень высокой частоты, такое как гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, состоит из очень коротких длин волн и значительного количества энергии. С другой стороны, более низкочастотное излучение, включая видимое, инфракрасное, микроволновое и радиоволны, соответственно имеет более длинные волны с более низкими энергиями. Хотя электромагнитный спектр обычно описывается как пересекающий около 24 порядков величины по частоте и длине волны, нет никаких внутренних верхних или нижних границ для длин волн и частот этого непрерывного распределения излучения.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Thomas J. Fellers и Michael W. Davidson — Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 г. Восток Пол Дирак Доктор, Университет штата Флорида, Таллахасси Флорида, 32310.

Климатические исследования Южная Флорида

Излучение Солнца

Изображение предоставлено НАСА.

Почти вся энергия, доступная на поверхности Земли, поступает от Солнца.Солнце получает энергию в процессе ядерного синтеза. Этот процесс происходит внутри или внутри Солнца, где температура и давление чрезвычайно высоки. На протяжении большей части жизни Солнца энергия поступает в результате синтеза ядер водорода. В этом процессе (объясним просто) четыре ядра водорода сливаются, образуя ядро ​​гелия. Энергия выделяется, потому что ядро ​​гелия имеет немного меньшую массу, чем четыре исходных ядра водорода. Знаменитая формула Эйнштейна (E = mc2 или энергия = масса × квадрат скорости света) объясняет, почему выделяется энергия.Эта энергия в конечном итоге попадает во внешние области Солнца и излучается или испускается в виде энергии, известной как электромагнитное излучение. Частица электромагнитного излучения известна как фотон. Электромагнитное излучение, также известное как лучистая энергия (или излучение), распространяется в форме электромагнитных волн.

Электромагнитные волны

Электромагнитные волны — это волны, которые могут заставить заряженные частицы (например, электроны) двигаться вверх и вниз.Эти волны обладают как электрическими, так и магнитными свойствами и могут распространяться через газы, жидкости, твердые тела и пустое пространство (или вакуум) со скоростью почти 300 000 километров в секунду (скорость света).

Электромагнитные волны характеризуются длиной и частотой. Длина волны — это расстояние между двумя гребнями или впадинами волн. Самая высокая точка волны называется гребнем, а самая низкая точка волны называется впадиной. Частота выражается в герцах (Гц) и относится к числу длин волн, которые проходят фиксированную точку за 1 секунду. Чем короче длина волны, тем выше будет ее частота. Обратное также верно. Например, радиоволны имеют самую большую длину волны и самую низкую частоту.

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр представляет собой полный спектр электромагнитного излучения.Область спектра с более короткой длиной волны, чем у фиолетового цвета, называется ультрафиолетовым излучением, а область спектра с более длинной волной, чем у красного цвета, называется инфракрасным излучением.

Электромагнитный спектр

Обычно используемые метрические единицы

Префикс / символ Значение Множитель
гига (G) Один миллиард 10 9 1 000 000 000
мега (M) Один миллион 10 6 1 000 000
кило (кг) Одна тысяча 10 3 1 000
гектор (ч) Сто 10 2 100
дека (да) Тен 10 10 1
деци (г) Одна десятая 10 -1 0. 1
санти (в) сотая 10 -2 0,01
милли (м) тысячная 10 -3 0.001
микро (μ) Одномиллионная 10 -6 0,000001
нано (н) Одномиллиардная 10 -9 0. 000000001

Электромагнитный спектр Солнца

Энергия, которая достигает Земли, известна как солнечная радиация. Хотя солнце излучает излучение на всех длинах волн, примерно 44% приходится на длины волн видимого света. Область спектра, называемая видимым светом (свет, который могут обнаружить наши глаза), состоит из
относительно коротких длин волн в диапазоне 400 нанометров (нм), или 0.От 4 микрометров (мкм) до 700 нм или 0,7 мкм.

Электромагнитный спектр Солнца

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *