總會(huì)聽(tīng)到或看到一些人錯(cuò)誤的認(rèn)為電磁波的頻率越高穿透性越弱，并且越來(lái)越多的年輕人完全不在意輻射的危害。所以我想從原理上對(duì)電磁波的一些特性進(jìn)行闡明，從而使大家理解一些現(xiàn)象，提高防護(hù)意識(shí)。

01 電磁波簡(jiǎn)介

通常意義上所指有電磁輻射特性的電磁波是指無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線。而X射線及γ射線通常被認(rèn)為是放射性的輻射。

微波和可見(jiàn)光一樣都屬于電磁波，所以傳播速度也和光速一樣，即在空氣中的傳播速度約等于3*10^8（m/s）。微波的頻率范圍是從300 MHz至3000 GHz，用速度除以頻率，即相應(yīng)波長(zhǎng)從1 m至0.01 mm。

02 宏觀上 電磁波的衍射（繞射）

波的衍射是指在媒質(zhì)中由于有障礙物或其他的不連續(xù)性而引起波改變傳播方向的現(xiàn)象。電磁波與我們能看的見(jiàn)的機(jī)械波一樣都屬于波，所以它也具有波的一切性質(zhì)包括衍射。根據(jù)惠更斯菲涅爾原理，一個(gè)光源發(fā)出的光波，在其波面上的任何一點(diǎn)，都可以看做是一個(gè)新的波源，而其后面的光波的形狀，可以看成是這些無(wú)限多的小次波源發(fā)出的光波在空間相干疊加的結(jié)果。波通過(guò)障礙物時(shí)一部分分量被阻擋，通過(guò)的分量重新疊加形成不同圖樣，即衍射現(xiàn)象。

只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。但當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)（小于波長(zhǎng)的3/10時(shí)），盡管衍射十分突出，由于能量減弱，衍射現(xiàn)象已不容易觀察。

那么反之，障礙物尺寸固定的情況下，則波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波就更容易產(chǎn)生顯著的衍射了。這就解釋了為什么波長(zhǎng)越長(zhǎng)，即頻率越低的信號(hào)越容易覆蓋到被遮擋的角落。如果你從墻的一側(cè)收到另一側(cè)的信號(hào)，那不是信號(hào)從墻內(nèi)穿過(guò)來(lái)，而是一定有縫隙讓它繞進(jìn)來(lái)的。頻率越低，越容易發(fā)生衍射（繞射），所以覆蓋范圍更廣。

03、微觀上 電磁波的粒子性與穿透力

說(shuō)到電磁波的穿透能力，就不得不提到電磁波的波粒二象性。波動(dòng)性與粒子性沒(méi)有具體分界線，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng)；波長(zhǎng)越短粒子性越強(qiáng)。兩個(gè)性質(zhì)始終存在，不存在消失的時(shí)候，只是哪個(gè)更顯著而已。電磁波的粒子性不是說(shuō)它是像分子原子質(zhì)子電子一樣的微觀粒子，電磁波體現(xiàn)出的性質(zhì)是量子性，可以認(rèn)為這個(gè)最小能量單位就是一個(gè)光子，所有電磁波的能量都是這個(gè)單位的整數(shù)倍疊加。光子不是粒子，是一個(gè)量子物理的概念，屬于能量范疇。能量的傳播并不是連續(xù)不斷的，能量存在著最小單位，能量是一段、一段進(jìn)行傳播的，這一段、又一段的能量就是能量子，又稱(chēng)量子，這就是量子的最早概念，即能量的最小單位。光子能量E=hv，h為普朗克常數(shù)，v是頻率，可見(jiàn)頻率越高光子能量越強(qiáng)。一般來(lái)講，入射光子能量越大，能進(jìn)入物體的深度越深，即穿透能力越強(qiáng)。

04、物體對(duì)電磁波的吸收

原子的激發(fā)與電離：

原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也是不連續(xù)的，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有固定的能量，將這些不同的能量狀態(tài)劃分為不同的能級(jí)，所以基態(tài)原子能選擇吸收與其電子能級(jí)差相當(dāng)?shù)妮椛涔庾拥哪芰?，電子從最低能?jí)躍遷到更高的能級(jí)，原子從基態(tài)到激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，瞬間回到基態(tài)或較低能級(jí)，多余的能量以光子或熱的形式輻射出去。

當(dāng)能量再增大超過(guò)一定閾值時(shí)，會(huì)發(fā)生電離，即電子擺脫原子的束縛成為自由電子。

不同原子在吸收光譜上有自己的特征頻率譜線，一般在1—10eV。由光子能量E=hv，h=6.626196×10^-34J·s, 1ev=1.6x10^-19j，得到所需頻率范圍為0.24×10^15—0.24*10^16, 包括部分可見(jiàn)光及部分紫外線的范圍。

分子的激發(fā)與電離：

分子同樣會(huì)吸收光子被激發(fā)和電離。由于分子中除了電子的相對(duì)原子核的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還有分子中各原子的微小震動(dòng)及整個(gè)分子繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)，即分子有轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，振動(dòng)光譜及電子光譜，而前兩者的能級(jí)間隔△E較小。分子的吸收譜范圍在0.05—10eV. 頻率范圍為0.12×10^14-0.24*10^16，包含部分紅外線，可見(jiàn)光，部分紫外線的范圍。

物體中的分子和原子的熱運(yùn)動(dòng)：分子的熱運(yùn)動(dòng)，指一切物質(zhì)的分子都在不停地運(yùn)動(dòng)，且是無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。分子的熱運(yùn)動(dòng)跟物體的溫度有關(guān)，物體的溫度越高，其分子的運(yùn)動(dòng)越快。所以稱(chēng)為分子熱運(yùn)動(dòng)。

分子的熱運(yùn)動(dòng)的典型現(xiàn)象是擴(kuò)散，比如把冷水和熱水放在一起，冷和熱的水分子互相擴(kuò)散，并且熱分子把能量傳遞給冷分子，很快他們就結(jié)合成了溫水。

有些電磁波的頻率，比如紅外線，它還不能穿透原子和分子被其吸收，但可以穿透了原子分子的間隙中，主要引起分子動(dòng)能增加，即增加熱運(yùn)動(dòng)能量，產(chǎn)生熱效應(yīng)。

05、一些電磁波的應(yīng)用情況

X射線在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：

短波長(zhǎng)的X射線能夠穿透肉體,但是會(huì)被骨頭吸收。如果膠卷放在病人身體的另一邊,穿透過(guò)來(lái)的X光會(huì)和膠卷起反應(yīng),而那些被骨頭阻隔了光的膠卷的部分則不會(huì)起反應(yīng)。于是人體內(nèi)骨頭的圖像就可以通過(guò)這種方式形成,但是現(xiàn)代的X射線設(shè)備通常會(huì)使用電子探測(cè)器來(lái)代替膠卷。人體組織也可以吸收一定程度的X射線，所以除了骨頭以外的圖像也經(jīng)常用于醫(yī)學(xué)診斷。參考數(shù)字化醫(yī)用X射線攝影系統(tǒng)，最大輸出功率:≥25KW。

紫外線殺菌消毒：

紫外線殺菌消毒原理是利用適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結(jié)構(gòu),造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡和(或)再生性細(xì)胞死亡,達(dá)到殺菌消毒的效果。

參考紫外線消毒燈功率約30W，在電壓為220V、相對(duì)濕度為60%、溫度為20℃時(shí),輻射的253.7nm紫外線強(qiáng)度(使用中的強(qiáng)度)應(yīng)不低于70μW/?cm2。

紅外線治療：

“特定電磁波譜”（TDP）是由特定的加熱器對(duì)治療板產(chǎn)生的波長(zhǎng)范圍在2-25μm（紅外線），強(qiáng)度范圍（28-35mw/cm2）內(nèi)分布的特定電磁波，當(dāng)人體匹配接收后與體內(nèi)細(xì)胞所含相同物質(zhì)產(chǎn)生諧振，因而可增強(qiáng)微循環(huán)作用，促進(jìn)新陳代謝，產(chǎn)生對(duì)人體病變的修復(fù)，使病患者能迅速康復(fù)，非病患者能提高自身的抵抗能力。

微波爐：

微波爐是利用食物在微波場(chǎng)中吸收微波能量而使自身加熱的烹飪器具。在微波爐微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波在微波爐腔建立起微波電場(chǎng)，并采取一定的措施使這一微波電場(chǎng)在爐腔中盡量均勻分布，將食物放入該微波電場(chǎng)中，由控制中心控制其烹飪時(shí)間和微波電場(chǎng)強(qiáng)度，來(lái)進(jìn)行各種各樣的烹飪過(guò)程。

微波爐乃是利用其內(nèi)部的磁控管，將電能轉(zhuǎn)變成微波，以2450MHz的振蕩頻率穿透食物，當(dāng)微波被食物吸收時(shí)，食物內(nèi)之極性分子（如水、脂肪、蛋白質(zhì)、糖等）即被吸引以每秒鐘24億5千萬(wàn)次的速度快速振蕩，這種震蕩的宏觀表現(xiàn)就是食物被加熱了。

微波加熱的原理簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)是：當(dāng)微波輻射到食品上時(shí)，食品中總是含有一定量的極性分子（如水、脂肪、蛋白質(zhì)、糖等），極性分子的正負(fù)電荷中心，即使在外電場(chǎng)不存在時(shí)也是不重合的，這種極性分子的取向?qū)㈦S微波場(chǎng)而變動(dòng)。由于食品中極性分子的這種運(yùn)動(dòng)，以及相鄰分子間的相互作用，因此，食品的溫度也就上升了。微波爐里的輻射量很大，可以令放在里面有水分和油脂的物體產(chǎn)生熱量把食物煮熟，它以每秒24.5億次的頻率，深入食物5cm進(jìn)行加熱，加速分子運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考微波爐的功率范圍一般為500～1000瓦。

微波通信：

這是我們比較熟悉的領(lǐng)域，也是日常生活中接觸最多的，從電臺(tái)，電視，到手機(jī)等。目前的移動(dòng)通信頻段也在逐漸提高，2代通信在2GHz以下，3/4代通信FDD 3GHz以下,TDD 4GHz以下,到現(xiàn)在剛建設(shè)起來(lái)的5代通信頻率已達(dá)5GHz。

在5代通信剛起步的階段，各大廠商就開(kāi)始研究毫米波了。即將出世的下一代WiFi標(biāo)準(zhǔn)802.11ay運(yùn)行于60GHz頻譜上，即波長(zhǎng)5mm。據(jù)說(shuō)蘋(píng)果下一代手機(jī)將支持該標(biāo)準(zhǔn)。

目前的手機(jī)發(fā)射信號(hào)功率在23/26dBm, 即0.2/0.4瓦。

06、電磁波輻射對(duì)人體的影響

以上說(shuō)了那么多，都是客觀性的描述，是想讓大家理性客觀的思考，并通過(guò)類(lèi)比，自己得出一些判斷。

好了，電磁波給我們的生活帶來(lái)的便利是不可否認(rèn)的，那么下面再來(lái)說(shuō)一下電磁波輻射的危害。

廣義的電磁輻射通常是指電磁波頻譜而言。狹義的電磁輻射是指電器設(shè)備所產(chǎn)生的輻射波，通常是指紅外線以下部分。而X射線及γ射線等通常被認(rèn)為是放射性的高能輻射。

低頻的電磁波雖不像X射線、伽馬射線等高能電磁輻射，能夠進(jìn)入分子結(jié)構(gòu)，包括蛋白質(zhì)、DNA等的結(jié)構(gòu)，對(duì)人體直接造成傷害，引起人體病變，各種癌癥，但這絕對(duì)不等于低頻輻射對(duì)人體就沒(méi)有傷害。

電磁輻射危害人體的機(jī)理主要是通過(guò)熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等。

熱效應(yīng)：

電磁波引起的內(nèi)能增加，溫度升高。如紅外線和可見(jiàn)光可以在人體的表層引起發(fā)熱，前面紅外線治療的熱效應(yīng)及微波率的原理。熱效應(yīng)主要對(duì)應(yīng)高頻輻射。

非熱效應(yīng)：

非熱效應(yīng)是指除熱效應(yīng)以外的其他效應(yīng)，如電效應(yīng)、磁效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)等。

人體的器官和組織都存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界某些頻率電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)可能遭到破壞，從而對(duì)人體的機(jī)能產(chǎn)生影響。微波干擾生物電(如心電、腦電、肌電、神經(jīng)傳導(dǎo)電位、細(xì)胞活動(dòng)膜電位等)的節(jié)律，會(huì)導(dǎo)致心臟活動(dòng)、腦神經(jīng)活動(dòng)及內(nèi)分泌活動(dòng)等一系列障礙。在微波電磁場(chǎng)的作用下，生物體內(nèi)的一些分子將會(huì)產(chǎn)生變形和振動(dòng)，使細(xì)胞膜功能受到影響，使細(xì)胞膜內(nèi)外液體的電狀況發(fā)生變化，引起生物作用的改變，進(jìn)而可影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)等。

長(zhǎng)時(shí)間的低頻輻射對(duì)人體的傷害比高頻輻射更強(qiáng)，因?yàn)榈皖l輻射的頻段0-300Hz與人體內(nèi)部的組織機(jī)體之間的傳輸頻率相同，會(huì)對(duì)內(nèi)部通訊形成干擾。同時(shí)，低頻輻射還會(huì)改變?nèi)四X中的水分子的晶體結(jié)構(gòu)，這樣對(duì)于青少年人腦未發(fā)育完全的人來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期處于低頻輻射環(huán)境中會(huì)是一個(gè)很?chē)?yán)重的隱患。

手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備也有低頻輻射的。

累積效應(yīng)：

電磁輻射對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前再次受到輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積。對(duì)于長(zhǎng)期接觸高能電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會(huì)誘發(fā)想不到的病變，應(yīng)引起警惕！

電磁波應(yīng)用的發(fā)展非常迅速，而其對(duì)人體的影響是慢性的，可能很多危害還沒(méi)有明顯暴露出來(lái)，但已有很多相關(guān)的統(tǒng)計(jì)觀察結(jié)果。

之前有關(guān)專(zhuān)家介紹，我國(guó)使用的移動(dòng)電話的發(fā)射頻率均在800～1000兆赫之間，其輻射劑量可達(dá)600微瓦，超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10多倍，而超量的電磁輻射會(huì)造成人體神經(jīng)衰弱、食欲下降、心悸胸悶、頭暈?zāi)垦５取半姶挪ㄟ^(guò)敏癥”，甚至引發(fā)腦部腫瘤。

電磁波污染對(duì)人體危害的例子多有發(fā)現(xiàn)，只不過(guò)其影響程度與所受到的輻射強(qiáng)度及積累的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，目前尚未較大范圍地反映出來(lái)，所以還沒(méi)有引起人們的普遍重視。

有關(guān)研究表明，電磁波的致病效應(yīng)隨著磁場(chǎng)振動(dòng)頻率的增大而增大，頻率超過(guò)10萬(wàn)赫茲以上，可對(duì)人體造成潛在威脅。在這種環(huán)境下工作生活過(guò)久，人體受到電磁波的干擾，使機(jī)體組織內(nèi)分子原有的電場(chǎng)發(fā)生變化，導(dǎo)致機(jī)體生態(tài)平衡紊亂。一些受到較強(qiáng)或較久電磁波輻射的人，已有了病態(tài)表現(xiàn)，主要反映在神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)方面。如乏力、記憶衰退、失眠、容易激動(dòng)、月經(jīng)紊亂、胸悶、心悸、白細(xì)胞與血小板減少或偏低、免疫功能降低等。

有科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究證明：長(zhǎng)期接受電磁輻射會(huì)造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽(tīng)力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘、粗糙，甚至導(dǎo)致各類(lèi)癌癥等；男女生殖能力下降、婦女易患月經(jīng)紊亂、流產(chǎn)、畸胎等癥。

1998年世界衛(wèi)生組織調(diào)查顯示，電磁輻射對(duì)人體有五大危害：?

1．電磁輻射是心血管疾病、糖尿病、癌突變的主要誘因；??

2．電磁輻射對(duì)人體生殖系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成直接傷害；

3．電磁輻射是造成孕婦流產(chǎn)、不育、畸胎等病變的誘發(fā)因素；??

4．電磁輻射直接影響兒童組織發(fā)育、骨骼發(fā)育、視力下降；肝臟造血功能下降，嚴(yán)重者可導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫落。

5．電磁輻射可使男性性功能下降，女性?xún)?nèi)分泌紊亂，月經(jīng)失調(diào)。

權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，經(jīng)常在顯示器前工作的人群中，上述疾病的發(fā)病率明顯高于普通人群。

另外，每個(gè)人的情況也不一樣，可能與生活習(xí)慣，狀態(tài)及一些其他環(huán)境因素有關(guān)，有的人沒(méi)什么影響，有的人卻會(huì)造成嚴(yán)重影響，比如之前我認(rèn)識(shí)的一個(gè)人大學(xué)畢業(yè)不久就得了腦瘤，其他方面因素暫且不論，但醫(yī)生認(rèn)為和手機(jī)輻射有關(guān)系，他平時(shí)習(xí)慣將手機(jī)放在枕頭下面睡覺(jué)。但其實(shí)那時(shí)候他使用手機(jī)也就一兩年的時(shí)間而已。

07、電磁波防護(hù)

電磁波防護(hù)的三大原則：

1.距離防護(hù)（與電磁波發(fā)射設(shè)施設(shè)備保持一個(gè)相對(duì)安全的距離）。2.時(shí)間防護(hù)（不在電磁波發(fā)射設(shè)施設(shè)備開(kāi)啟時(shí)進(jìn)入安全的距離內(nèi)）。3.屏蔽防護(hù)（依靠屏蔽設(shè)施電磁波的影響）。依靠三大原則可以有效的降低或避免生活中常見(jiàn)的電磁波的影響。

家中常用的電器也有不同的防范辦法。目前主流的電視、電腦顯示器已經(jīng)全部采用液晶顯示本身產(chǎn)生的電磁波能級(jí)很低，在使用時(shí)與人體已經(jīng)保持有一定距離無(wú)需另行采取防護(hù)措施；而老式的顯像管電視和顯示器應(yīng)當(dāng)設(shè)置至少1至2米的安全距離。手機(jī)是目前我們生活中常用的設(shè)備，撥打和接聽(tīng)手機(jī)時(shí)，而應(yīng)該用手持或放置于距離人體五十公分處，盡量采用耳機(jī)或免提方式接聽(tīng)。電磁爐和微波爐在開(kāi)始使用時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離（至少大于1米）。電熱毯在完成加熱后應(yīng)當(dāng)關(guān)閉后方可上床睡覺(jué)，切忌不可長(zhǎng)期在通電開(kāi)啟的電熱毯上逗留。目前常用的WIFI設(shè)備開(kāi)啟時(shí)距離人體1米以上即可。對(duì)于在寒冷天氣下使用的電加熱的家電（如取暖器）應(yīng)當(dāng)設(shè)置0.5米以上的安全使用距離，避免燙傷和電磁輻射。

我本人是做射頻通信相關(guān)工作的，也就是微波頻段，所以也會(huì)對(duì)這個(gè)頻段的輻射相對(duì)敏感一些。在這里也想給同行朋友們一點(diǎn)個(gè)人建議，也是基于以上3點(diǎn)原則的：1.條件允許的話盡量穿屏蔽服。2.接好設(shè)備設(shè)好參數(shù)再發(fā)射信號(hào)，讀取數(shù)據(jù)后立刻關(guān)掉，方便的話甚至在中間調(diào)整參數(shù)時(shí)也要關(guān)掉信號(hào)。3. 將被測(cè)設(shè)備盡量放到離自己遠(yuǎn)的位置。4. 將被測(cè)設(shè)備輻射最小的方向?qū)χ约骸?.工作盡量串換開(kāi)，減少連續(xù)處受到大功率輻射的時(shí)間。若需連續(xù)調(diào)試，中間偶爾起來(lái)走動(dòng)一下。

08、最后想說(shuō)的話

當(dāng)我聽(tīng)說(shuō)WiFi即將做到60GHz的時(shí)候,我第一反應(yīng)是，頻率這么高了，好恐怖啊,要知道，我們現(xiàn)在WIFI的頻率是2.4GHz和5GHz，而且60GHz的幾次諧波就是紅外線了。但我發(fā)現(xiàn)好像只有我一個(gè)人有這方面的擔(dān)心。大家都在想，它有多厲害，我上網(wǎng)速度能快到什么程度。技術(shù)是也一直對(duì)更高頻更高功率，信號(hào)強(qiáng)度，速率有著迫切的追求。這令我感到有些擔(dān)憂(yōu)。

有的人將4根8根天線的WiFi路由器放在屋子里，不間斷的開(kāi)著，有的人手機(jī)一天24小時(shí)不離身邊，白天12+小時(shí)不離手，一有空就在玩手機(jī)等等。

我想說(shuō)，最好的防范，就是增強(qiáng)防范意識(shí)。我們享受科技的同時(shí)，要正確使用，不要過(guò)分依賴(lài)，要養(yǎng)成好的習(xí)慣。當(dāng)然這可能很難，我能感同身受，就像有人明知熬夜不好卻很難戒掉一樣。但是只要有意識(shí)的去改，相信總有辦法做好的。

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