關于電磁波的探討

董子良 肖偉成

（上海民航新時代機場設計研究院有限公司，上海 200131）

1 電磁波的產生

電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可以說是一體兩面，變化的電場會產生磁場（即電流會產生磁場），變化的磁場則會產生電場。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。

2 電磁波的性質

電磁波頻率低時，主要借由有形的導電體才能傳遞。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有能量輻射出去；電磁波頻率高時即可以在自由空間內傳遞，也可以束縛在有形的導電體內傳遞。在自由空間內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、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠，但在戶外時，我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱，這就好比是"電磁輻射借由輻射現象傳遞能量"的原理一樣。

電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強度與距離的平方成反比，波本身帶動能量，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（磁場）強度方向相同，其量值最大兩點之間的距離，就是電磁波的波長λ，電磁每秒鐘變動的次數便是頻率f。三者之間的關系可通過公式c=λf。

通過不同介質時，會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。機械波與電磁波都能發生折射、反射、衍射、干涉,因為所有的波都具有波粒兩象性.折射、反射屬于粒子性；衍射、干涉為波動性。

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動形態。這里的運動形態又可分為：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），它反映了波源振動的強弱。

周期：波源振動一次所需要的時間叫做周期，用字母T表示，單位是秒（s）；

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

波長：波在一個周期內傳播的距離叫做波長，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、波速、頻率、周期的關系是：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。

（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：無線電波、微波、光（包括紅外線、可見光和紫外線）、X射線和γ射線等。其中無線電波的波段表見下：

（4）人類應用電磁波傳播信息的歷史經歷了以下變化：

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

4.1 電磁環境標準及相關規定。為控制現代生活中電磁波對環境的污染，保護人們身體健康，1989年12月22日我國衛生部頒布了《環境電磁波衛生標準》(GB9175－88)，規定居住區環境電磁波強度限制值：長、中、短波應小于lOV/m，超短波應小于5V/m，微波應小于10μW/cm2。我國有關部門還制訂了《電視塔輻射衛生防護距離標準》，國家環保局也頒布了《電磁輻射環境保護管理辦法》。

4.2 電磁波防護措施。根據電磁波隨距離衰減的特性，為減少電磁波對居民的危害，應使發射電磁功率較大、可能產生強電磁波的工作場所和設施，如電視臺、廣播電臺、雷達通信臺站、微波傳送站等，盡量設在遠離居住區的遠郊區縣或地勢高的地區。必須設置在城市內、鄰近居住區域和居民經常活動場所范圍內的設施，如變電站等，應與居住區間保持一定安全防護距離，保證其邊界符合環境電磁波衛生標準的要求。同時，對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行電磁屏蔽，將電磁輻射能量限制在規定的空間之內。

4.3 高壓特別是超高壓輸電線路應遠離住宅、學校、運動場等人群密集區。使用電腦時，應選用低輻射顯示器，并保持人體與顯示屏正面不少于75cm的距離，側面和背面不少于90cm，最好加裝屏蔽裝置。

4.4 應嚴格控制移動通信基站的密度，確保設置在市區內的各種移動通信發射基站天線高于周圍建筑，在幼兒園、學校校舍、醫院等建筑周圍一定范圍內不得建立發射天線。

4.5 為減輕家庭居室內電磁污染及其有害作用，應經常對居室通風換氣，保持室內空氣暢通。科學使用家用電器:例如，觀看電視或家庭影院、收聽組合音響時，應保持較遠距離，并避免各種電器同時開啟；使用電腦或電子游戲機持續時間不宜過長等。

4.6 使用手機電話時，盡量減少通話時間；手機天線頂端要盡可能偏離頭部，盡量把天線拉長；在手機電話上加裝耳機等。

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和蛋白質的食物，如西紅柿、瘦肉、動物肝臟、豆芽等；經常喝綠茶。這些飲食措施，可在一定程度上起到積極預防和減輕電磁輻射對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識的一種新的環境污染，現在人們對電磁輻射仍處于認識和研究階段。由于它看不見、摸不著、不易察覺，所以容易引起人們的疑慮。另外，有些關于電磁輻射的報道不太客觀、缺乏科學性，導致了不必要的誤解和恐慌。一般地說，判定電磁輻射是否對居住環境造成污染，應從電磁波輻射強度、主輻射方向、與輻射源的距離、持續時間等幾方面綜合考慮。所以，在加強電磁防護同時，對電磁波污染問題也應采取科學的態度，客觀分析、嚴肅對待，切不可人云亦云，不負責的盲目夸大，造成人們認識的混亂。當然，隨著科學技術水平的發展，人們對電磁波污染及其危害的認識會逐漸深人，許多謎底終將被揭開。

[1]鄧新華，劉新芽.介質層中電磁波的能量中心運動方程.南昌大學物理學系、南昌大學物理學系.江西南昌，期刊，南昌大學學報 (理科版)，2004-06-15.