關(guān)于電磁波的探討

董子良 肖偉成

（上海民航新時(shí)代機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200131）

1 電磁波的產(chǎn)生

電磁波是電磁場(chǎng)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。電與磁可以說(shuō)是一體兩面，變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)（即電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)），變化的磁場(chǎng)則會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)構(gòu)成了一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)，而變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動(dòng)就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。

2 電磁波的性質(zhì)

電磁波頻率低時(shí)，主要借由有形的導(dǎo)電體才能傳遞。原因是在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒(méi)有能量輻射出去；電磁波頻率高時(shí)即可以在自由空間內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿胶挽汴?yáng)光的光與熱，這就好比是"電磁輻射借由輻射現(xiàn)象傳遞能量"的原理一樣。

電磁波為橫波。電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

其速度等于光速c（每秒3×10八次方）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長(zhǎng)λ，電磁每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過(guò)公式c=λf。

通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ǎ€有從空中傳播的空中波以及天波。波長(zhǎng)越長(zhǎng)其衰減也越少，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)也越容易繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播。機(jī)械波與電磁波都能發(fā)生折射、反射、衍射、干涉,因?yàn)樗械牟ǘ季哂胁上笮?折射、反射屬于粒子性；衍射、干涉為波動(dòng)性。

3 電磁波及其傳播：

3.1 波的基本特征：所有的波都是在傳播周期性變化的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。這里的運(yùn)動(dòng)形態(tài)又可分為：凹凸相間和疏密相間兩種。

3.2 振幅：我們把波源偏離平衡位置的最大距離叫做振幅，用字母A表示，單位是米（m），它反映了波源振動(dòng)的強(qiáng)弱。

周期：波源振動(dòng)一次所需要的時(shí)間叫做周期，用字母T表示，單位是秒（s）；

頻率：波源每秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)叫做頻率，用字母f表示，單位是赫茲（Hz）。頻率與周期反映了振動(dòng)的快慢。

波長(zhǎng)：波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離叫做波長(zhǎng)，用λ表示，單位是米（m）

波速：波的傳播速度，用字母v表示，單位是米/秒（m/s）。

3.3 波長(zhǎng)、波速、頻率、周期的關(guān)系是：v＝λf。

3.4 電磁波：

（1）電磁波是在空間傳播的周期性變化的電磁場(chǎng)。

（2）電磁波在真空中的傳播速度（即光速），c＝3×108m/s。

（3）電磁波譜：

從電磁波譜圖可知，電磁波包括了：無(wú)線電波、微波、光（包括紅外線、可見(jiàn)光和紫外線）、X射線和γ射線等。其中無(wú)線電波的波段表見(jiàn)下：

（4）人類(lèi)應(yīng)用電磁波傳播信息的歷史經(jīng)歷了以下變化：

①傳播的信息形式從"文字→聲音→圖像"；

②傳播的信息量"由小到大"；

③傳播信息的速度"由慢到快"。

4 電磁波的防護(hù)

4.1 電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定。為控制現(xiàn)代生活中電磁波對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)人們身體健康，1989年12月22日我國(guó)衛(wèi)生部頒布了《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB9175－88)，規(guī)定居住區(qū)環(huán)境電磁波強(qiáng)度限制值：長(zhǎng)、中、短波應(yīng)小于lOV/m，超短波應(yīng)小于5V/m，微波應(yīng)小于10μW/cm2。我國(guó)有關(guān)部門(mén)還制訂了《電視塔輻射衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)》，國(guó)家環(huán)保局也頒布了《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》。

4.2 電磁波防護(hù)措施。根據(jù)電磁波隨距離衰減的特性，為減少電磁波對(duì)居民的危害，應(yīng)使發(fā)射電磁功率較大、可能產(chǎn)生強(qiáng)電磁波的工作場(chǎng)所和設(shè)施，如電視臺(tái)、廣播電臺(tái)、雷達(dá)通信臺(tái)站、微波傳送站等，盡量設(shè)在遠(yuǎn)離居住區(qū)的遠(yuǎn)郊區(qū)縣或地勢(shì)高的地區(qū)。必須設(shè)置在城市內(nèi)、鄰近居住區(qū)域和居民經(jīng)?；顒?dòng)場(chǎng)所范圍內(nèi)的設(shè)施，如變電站等，應(yīng)與居住區(qū)間保持一定安全防護(hù)距離，保證其邊界符合環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)，對(duì)電磁波輻射源需選用能屏蔽、反射或吸收電磁波的銅、鋁、鋼等金屬絲或高分子膜等材料制成的物品進(jìn)行電磁屏蔽，將電磁輻射能量限制在規(guī)定的空間之內(nèi)。

4.3 高壓特別是超高壓輸電線路應(yīng)遠(yuǎn)離住宅、學(xué)校、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等人群密集區(qū)。使用電腦時(shí)，應(yīng)選用低輻射顯示器，并保持人體與顯示屏正面不少于75cm的距離，側(cè)面和背面不少于90cm，最好加裝屏蔽裝置。

4.4 應(yīng)嚴(yán)格控制移動(dòng)通信基站的密度，確保設(shè)置在市區(qū)內(nèi)的各種移動(dòng)通信發(fā)射基站天線高于周?chē)ㄖ?，在幼兒園、學(xué)校校舍、醫(yī)院等建筑周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)不得建立發(fā)射天線。

4.5 為減輕家庭居室內(nèi)電磁污染及其有害作用，應(yīng)經(jīng)常對(duì)居室通風(fēng)換氣，保持室內(nèi)空氣暢通。科學(xué)使用家用電器:例如，觀看電視或家庭影院、收聽(tīng)組合音響時(shí)，應(yīng)保持較遠(yuǎn)距離，并避免各種電器同時(shí)開(kāi)啟；使用電腦或電子游戲機(jī)持續(xù)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)等。

4.6 使用手機(jī)電話時(shí)，盡量減少通話時(shí)間；手機(jī)天線頂端要盡可能偏離頭部，盡量把天線拉長(zhǎng)；在手機(jī)電話上加裝耳機(jī)等。

4.7 另外，可每天服用一定量的維生素C或者多吃些富含維生素C的新鮮蔬菜，如辣椒、柿子椒、香椿、菜花、菠菜等；多食用新鮮水果如柑橘、棗等。飲食中也注意多吃一些富含維生素A、C和蛋白質(zhì)的食物，如西紅柿、瘦肉、動(dòng)物肝臟、豆芽等；經(jīng)常喝綠茶。這些飲食措施，可在一定程度上起到積極預(yù)防和減輕電磁輻射對(duì)人體造成傷害的作用。

電磁波輻射是近三四十年才被人們認(rèn)識(shí)的一種新的環(huán)境污染，現(xiàn)在人們對(duì)電磁輻射仍處于認(rèn)識(shí)和研究階段。由于它看不見(jiàn)、摸不著、不易察覺(jué)，所以容易引起人們的疑慮。另外，有些關(guān)于電磁輻射的報(bào)道不太客觀、缺乏科學(xué)性，導(dǎo)致了不必要的誤解和恐慌。一般地說(shuō)，判定電磁輻射是否對(duì)居住環(huán)境造成污染，應(yīng)從電磁波輻射強(qiáng)度、主輻射方向、與輻射源的距離、持續(xù)時(shí)間等幾方面綜合考慮。所以，在加強(qiáng)電磁防護(hù)同時(shí)，對(duì)電磁波污染問(wèn)題也應(yīng)采取科學(xué)的態(tài)度，客觀分析、嚴(yán)肅對(duì)待，切不可人云亦云，不負(fù)責(zé)的盲目夸大，造成人們認(rèn)識(shí)的混亂。當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，人們對(duì)電磁波污染及其危害的認(rèn)識(shí)會(huì)逐漸深人，許多謎底終將被揭開(kāi)。

[1]鄧新華，劉新芽.介質(zhì)層中電磁波的能量中心運(yùn)動(dòng)方程.南昌大學(xué)物理學(xué)系、南昌大學(xué)物理學(xué)系.江西南昌，期刊，南昌大學(xué)學(xué)報(bào) (理科版)，2004-06-15.