Elektromagnetilise kiirguse mõju inimkehale. Kasulik teave kodumajapidamiste elektromagnetkiirguse allikate kohta

Artikli sisu

ELEKTROMAGNETILINE KIIRGUS, elektromagnetlained, mida ergastavad erinevad kiirgavad objektid – laetud osakesed, aatomid, molekulid, antennid jne. Olenevalt lainepikkusest gammakiirgus, röntgenikiirgus, ultraviolettkiirgus, nähtav valgus, infrapunakiirgus, raadiolained ja madalsagedus elektromagnetilised võnked.

Võib tunduda üllatav, et väliselt nii erinev füüsikalised nähtused neil on ühine alus. Tõepoolest, mis on ühist tükil radioaktiivsel materjalil, röntgenitorul, elavhõbedagaaslahenduslambil, taskulambipirnil, soojal pliidil, raadiosaatejaamal ja elektriliiniga ühendatud vahelduvvoolugeneraatoril? Nagu aga filmi, silma, termopaari, teleantenni ja raadiovastuvõtja vahel. Esimene loend koosneb aga elektromagnetkiirguse allikatest ja teine ​​​​vastuvõtjatest. Mõju erinevad tüübid ka kiirgus inimkehale on erinev: gamma- ja röntgenkiirgus tungivad sellesse, põhjustades kudede kahjustusi, nähtav valgus tekitab silmas visuaalse tunde, infrapunakiirgus, langedes inimese kehale, soojendab seda ning raadiolained ja madal -sageduslikud elektromagnetvõnked ei mõjuta inimkeha üldse.on tunda. Vaatamata nendele ilmsetele erinevustele on kõik need kiirgusliigid sisuliselt sama nähtuse erinevad aspektid.

Allika ja vastuvõtja vaheline interaktsioon seisneb formaalselt selles, et allika mis tahes muutusega, näiteks selle sisselülitamisel, toimub vastuvõtjas mõningane muutus. See muutus ei toimu kohe, vaid mõne aja pärast ja on kvantitatiivselt kooskõlas ideega, et miski liigub allikast vastuvõtjani väga suure kiirusega. Keeruline matemaatiline teooria ja tohutu hulk eksperimentaalseid andmeid näitavad, et elektromagnetilist interaktsiooni allika ja vaakumi või eraldunud gaasiga eraldatud vastuvõtja vahel saab kujutada lainetena, mis levivad valguse kiirusel allikast vastuvõtjani. Koos.

Levikiirus vabas ruumis on kõigil tüüpidel sama elektromagnetlained gammakiirgusest madala sagedusega laineteni. Kuid võnkumiste arv ajaühikus (st sageduses f) varieerub väga laias vahemikus: mõnest võnkumisest sekundis madalsageduslike elektromagnetlainete puhul kuni 1020 võnkeni sekundis röntgeni- ja gammakiirguse korral. Kuna lainepikkus (st külgnevate lainetippude vaheline kaugus; joonis 1) on antud l = c/f, varieerub see ka laias vahemikus – mitmest tuhandest kilomeetrist madala sagedusega võnkumiste korral kuni 10–14 meetrini röntgeni- ja gammakiirguse puhul. Seetõttu on elektromagnetlainete ja aine vastasmõju nende spektri erinevates osades nii erinev. Ja ometi on kõik need lained üksteisega seotud, nagu ka seotud veelaine, tiigipinna lained ja tormised ookeanilained, mis samuti oma teel olevaid objekte erineval moel mõjutavad. Elektromagnetlained erinevad oluliselt veepinnal ja helist selle poolest, et neid saab vaakumi või tähtedevahelise ruumi kaudu allikast vastuvõtjasse edastada. Näiteks vaakumtorus tekkiv röntgenikiirgus mõjutab sellest kaugel asuvat fotofilmi, samas kui kapoti all asuva kella heli ei kuule, kui kapoti alt õhku välja pumbata. Silm tajub Päikeselt tulevaid nähtava valguse kiiri ja Maal asuv antenn tajub raadiosignaale miljonite kilomeetrite kaugusel. kosmoselaev. Seega ei ole elektromagnetlainete levimiseks vaja materiaalset keskkonda, nagu vesi või õhk.

Elektromagnetilise kiirguse allikad.

Vaatamata füüsikalistele erinevustele erutavad seda kiirgust kõigis elektromagnetkiirguse allikates, olgu selleks radioaktiivne aine, hõõglamp või televiisorisaatja, kiirendusega liikuvad elektrilaengud. Allikaid on kahte peamist tüüpi. "Mikroskoopilistes" allikates hüppavad laetud osakesed aatomites või molekulides ühelt energiatasemelt teisele. Seda tüüpi radiaatorid kiirgavad gamma-, röntgen-, ultraviolett-, nähtavat ja infrapuna- ning mõnel juhul ka pikema lainepikkusega kiirgust (viimase näiteks on 21 cm lainepikkusele vastav joon vesiniku spektris, mis mängib olulist rolli roll raadioastronoomias). Teist tüüpi allikaid võib nimetada makroskoopilisteks. Nendes teostavad juhtide vabad elektronid sünkroonseid perioodilisi võnkumisi. Elektrisüsteemil võib olla väga erinevaid konfiguratsioone ja suurusi. Seda tüüpi süsteemid tekitavad kiirgust vahemikus millimeetrist kuni pikimate laineteni (elektriliinides).

Gammakiired eralduvad spontaanselt aatomituumade lagunemise ajal radioaktiivsed ained nagu raadium. Sel juhul tekivad tuuma struktuuri muutuste keerulised protsessid, mis on seotud laengute liikumisega. Tekitatud sagedus f määrab energia erinevus E 1 Ja E 2 tuuma kaks olekut: f=(E 1 – E 2)/h, Kus h on Plancki konstant.

Röntgenkiirgus tekib siis, kui metallianoodi (antikatoodi) pinda pommitatakse vaakumis suure kiirusega elektronidega. Anoodimaterjalis kiiresti aeglustades kiirgavad need elektronid nn katkematut spektrit, millel on pidev spekter ja anoodi aatomite sisestruktuuri ümberkorraldamine, mis toimub elektronide pommitamise tulemusena, mille tulemusena aatomielektronid lähevad madalama energiaga olekusse, sellega kaasneb nn iseloomuliku kiirguse emissioon, mille sagedus määrab anoodimaterjal.

Samad elektroonilised üleminekud aatomis annavad ultraviolett- ja nähtava valguse kiirgust. Mis puutub infrapunakiirgusse, siis tavaliselt on see elektronstruktuurile vähe mõju avaldavate muutuste tulemus, mis on seotud peamiselt võnkumiste amplituudi muutumisega ja pöördemoment molekuli impulss.

Elektriliste võnkumiste generaatorites on ühte või teist tüüpi "võnkeahel", milles elektronid sooritavad sundvõnkumisi sagedusega, mis sõltub selle konstruktsioonist ja suurusest. Kõrgeimaid millimeeter- ja sentimeetrilainetele vastavaid sagedusi tekitavad klüstronid ja magnetronid – metallõõnsusresonaatoritega vaakumseadmed, milles võnkumisi ergastab elektronvoolud. Madalama sagedusega generaatorites koosneb võnkeahel induktiivpoolist (induktiivsus L) ja kondensaator (mahtuvus C) ja seda ergastab toru või transistori ahel. Sellise vooluringi loomulik sagedus, mis on madalal summutusel resonantsilähedane, on antud .

Muutuvad väljad edastamiseks kasutatavad väga madalad sagedused elektrienergia, tekitavad elektrimasinate voolugeneraatorid, milles magnetite pooluste vahel pöörlevad traadimähiseid kandvad rootorid.

Maxwelli teooria, eeter ja elektromagnetiline vastastikmõju.

Kui tuulevaikse ilmaga kalapaadist mingil kaugusel möödub ookeanilaev, hakkab paat mõne aja pärast lainetes ägedalt kõikuma. Selle põhjus on kõigile selge: liinilaeva ninaosast jookseb mööda veepinda kühmude ja lohkude jadana laine, mis jõuab kalapaadini.

Kui Maa tehissatelliidile paigaldatud ja Maale suunatud antennis ergastatakse spetsiaalse generaatori abil elektrilaengute võnkumisi, ergastatakse Maal (ka mõne aja pärast) vastuvõtuantennis elektrivoolu. Kuidas edastatakse interaktsioon allikast vastuvõtjasse, kui nende vahel pole materiaalset keskkonda? Ja kui vastuvõtjasse saabuvat signaali saab kujutada mingisuguse langeva lainena, siis mis laine see on, mis võib vaakumis levida ja kuidas võivad tekkida kühmud ja lohud sinna, kus midagi pole?

Teadlased on pikka aega mõelnud nendele küsimustele seoses Päikeselt vaatleja silma leviva nähtava valgusega. Suurema osa 19. sajandist füüsikud nagu O. Fresnel, I. Fraunhofer, F. Neumann püüdsid leida vastust selles, et ruum ei ole tegelikult tühi, vaid täidetud teatud keskkonnaga (“helendav eeter”), millel on elastsuse omadused. tahke keha. Kuigi selline hüpotees aitas selgitada mõningaid nähtusi vaakumis, põhjustas see ületamatuid raskusi valguse läbimise probleemis kahe meediumi, nagu õhk ja klaas, piiri. See ajendas Iiri füüsikut J. McCullaghi elastse eetri ideed tagasi lükkama. 1839. aastal tegi ta ettepaneku uus teooria, milles postuleeriti meediumi olemasolu, mille omadused erinevad kõigist teadaolevatest materjalidest. Selline meedium ei pea vastu kokkusurumisele ja nihkele, vaid peab vastu pöörlemisele. Nende kummaliste omaduste tõttu ei äratanud McCullaghi eetrimudel esialgu erilist huvi. 1847. aastal demonstreeris Kelvin aga analoogia olemasolu elektriliste nähtuste ja mehaanilise elastsuse vahel. Lähtudes sellest, aga ka M. Faraday ideedest elektri- ja magnetvälja jõujoonte kohta, pakkus J. Maxwell välja teooria elektrilised nähtused, mis tema sõnul "eitab tegevust eemalt ja omistab elektrilise tegevuse pingetele ja rõhkudele mõnes kõikehõlmavas keskkonnas ning need pinged on samad, millega insenerid tegelevad, ja keskkond on täpselt see keskkond, milles , nagu arvatakse, valgus levib." 1864. aastal sõnastas Maxwell võrrandisüsteemi, mis hõlmas kõiki elektromagnetilisi nähtusi. On tähelepanuväärne, et tema teooria sarnanes paljuski McCullaghi veerand sajandit varem välja pakutud teooriaga. Maxwelli võrrandid olid nii laiahaardelised, et neist tuletati Coulombi, Ampere, elektromagnetilise induktsiooni seadused ja järgnes järeldus, et elektromagnetiliste nähtuste levimiskiirus langeb kokku valguse kiirusega.

Pärast seda, kui Maxwelli võrrandid anti rohkem lihtne vorm(peamiselt tänu O. Heaviside'ile ja G. Hertzile) said väljavõrrandid elektromagnetilise teooria tuumaks. Kuigi need võrrandid ise ei vajanud Maxwelli tõlgendust, mis põhines ideedel eetri pingete ja rõhkude kohta, oli selline tõlgendus üldiselt aktsepteeritud. Võrrandite vaieldamatut edu erinevate elektromagnetiliste nähtuste ennustamisel ja seletamisel peeti kinnituseks mitte ainult võrrandite, vaid ka nende tuletamise ja tõlgendamise aluseks olnud mehaanilise mudeli kehtivusele, kuigi see mudel oli täiesti ebaoluline. matemaatiline teooria. Faraday väljaliinid ja voolutorud koos deformatsioonide ja nihketega on muutunud eetri olulisteks atribuutideks. Energiat peeti salvestatuks pingelises keskkonnas ja G. Poynting esitas 1884. aastal selle voolu vektorina, mis nüüd kannab tema nime. 1887. aastal demonstreeris Hertz eksperimentaalselt elektromagnetlainete olemasolu. Hiilgavate katsete seerias mõõtis ta nende levimiskiirust ja näitas ka, et neid saab peegelduda, murda ja polariseerida. 1896. aastal sai G. Marconi raadioside patendi.

Mandri-Euroopas töötati Maxwellist sõltumatult välja kaugtegevuse teooria – täiesti erinev lähenemine elektromagnetilise vastastikmõju probleemile. Maxwell kirjutas selle kohta: „Saksamaal suuri edusamme saavutava elektriteooria kohaselt mõjuvad kaks laetud osakest üksteisele vahemaa tagant jõuga, mis Weberi sõnul sõltub nende suhtelisest kiirusest ja toimib vastavalt teooriale, mis põhineb Gaussi ideedel ja mille arendasid välja Riemanni, Lorentzi ja Neumanni, mitte kohe, vaid mõne aja pärast, sõltuvalt kaugusest. Selle teooria, mis selgitab sellistele silmapaistvatele inimestele igasuguseid elektrilisi nähtusi, jõudu saab hinnata ainult seda uurides. Teooria, millest Maxwell rääkis, töötas kõige täielikumalt välja Taani füüsik L. Lorentz skalaari ja vektoriga aeglustunud potentsiaalide abil, peaaegu sama, mis tänapäeva teoorias. Maxwell lükkas tagasi idee viivitatud tegevusest distantsil, olgu see siis potentsiaal või jõud. "Need füüsilised hüpoteesid on täiesti võõrad minu ideedele asjade olemuse kohta," kirjutas ta. Riemanni ja Lorentzi teooria oli aga tema teooriaga matemaatiliselt identne ning lõpuks nõustus ta, et pikamaa teooria kasuks on veenvamaid tõendeid. Tema omas Traktaat elektrist ja magnetismist (Traktaat elektrist ja magnetismist, 1873) kirjutas ta: „Ei tohi tähelepanuta jätta, et me oleme meediumi toimimise teoorias astunud vaid ühe sammu. Pakkusime, et see on pingeseisundis, aga ei selgitanud üldse, mis pingega on tegu ja kuidas seda hoitakse.

1895. aastal ühendas hollandi füüsik H. Lorentz varajased piiratud teooriad püsilaengute ja voolude vastastikuse mõju kohta, mis eeldasid l. Lorentzi teooriat aeglustavaid potentsiaale ja mille lõi peamiselt Weber. üldine teooria Maxwell. H. Lorentz pidas ainet sisaldavaks elektrilaenguid, mis erinevatel viisidelüksteisega suheldes tekitavad nad kõiki teadaolevaid elektromagnetilisi nähtusi. Selle asemel, et aktsepteerida distantsilt aeglustunud tegevuse kontseptsiooni, mida kirjeldavad Riemanni ja L. Lorentzi aeglustunud potentsiaalid, lähtus ta eeldusest, et laengute liikumine loob elektromagnetilise valdkonnas, mis on võimeline levima läbi eetri ning kandma hoogu ja energiat ühest laengusüsteemist teise. Kuid kas elektromagnetvälja levimiseks elektromagnetlaine kujul on vaja sellise keskkonna olemasolu nagu eeter? Arvukad katsed, mille eesmärk oli kinnitada eetri olemasolu, sealhulgas "eetri kaasahaaramise" katse, andsid negatiivse tulemuse. Pealegi osutus hüpotees eetri olemasolust vastuolus relatiivsusteooria ja valguse kiiruse püsivuse positsiooniga. Järeldust võib illustreerida A. Einsteini sõnadega: "Kui eetrit ei iseloomusta ükski konkreetne liikumisolek, siis vaevalt on mõtet seda tutvustada kui mingit erilist olemust koos ruumiga."

Elektromagnetlainete emissioon ja levik.

Kiirendusega liikuvad elektrilaengud ja perioodiliselt muutuvad voolud mõjuvad üksteisele mingite jõududega. Nende jõudude suurus ja suund sõltuvad sellistest teguritest nagu laenguid ja voolusid sisaldava piirkonna konfiguratsioon ja suurus, voolude suurus ja suhteline suund, keskkonna elektrilised omadused ning muutused laengu kontsentratsioonis ja voolujaotuses. allikast. Keerukuse tõttu üldine seadistus probleem, jõudude seadust ei saa esitada ühe valemi kujul. Struktuur, mida nimetatakse elektromagnetväljaks ja mida soovi korral võib pidada puhtalt matemaatiliseks objektiks, määratakse antud allika tekitatud voolude ja laengute jaotuse järgi, võttes arvesse interaktsiooni kujuga määratud piirtingimusi. piirkond ja materjali omadused. Kui tegemist on piiramatu ruumiga, siis neid tingimusi täiendab eriline piirtingimus - kiirgusseisund. Viimane tagab välja "õige" käitumise lõpmatuseni.

Elektromagnetvälja iseloomustab tugevuse vektor elektriväli E ja magnetinduktsiooni vektor B, millest igaühel on mis tahes ruumipunktis teatud suurusjärk ja suund. Joonisel fig. 2 kujutab skemaatiliselt elektromagnetlainet vektoritega E Ja B, levib telje positiivses suunas X. Elektri- ja magnetväljad on omavahel tihedalt seotud: need on ühe elektromagnetvälja komponendid, kuna muutuvad Lorentzi teisenduste käigus üksteiseks. Vektorvälja nimetatakse lineaarselt (tasaseks) polariseerituks, kui vektori suund jääb kõikjal fikseerituks ja selle pikkus perioodiliselt muutub. Kui vektor pöörleb, kuid selle pikkus ei muutu, siis öeldakse, et väljal on ringpolarisatsioon; kui vektori pikkus perioodiliselt muutub ja see pöörleb, siis nimetatakse välja elliptiliselt polariseeritud.

Elektromagnetvälja seost seda välja säilitavate võnkevoolude ja laengutega saab illustreerida suhteliselt lihtsa, kuid väga selge näitega antennist nagu poollaine dipool (joonis 3). Kui keskele lõigatakse peenike traat, mille pikkus on pool kiirguse lainepikkusest ja lõikele on ühendatud kõrgsagedusgeneraator, siis rakendatav vahelduvpinge hoiab vibraatoris ligikaudu siinuselise voolujaotuse. Ajahetkel t= 0, kui voolu amplituud saavutab maksimaalse väärtuse ja positiivsete laengute kiirusvektor on suunatud ülespoole (negatiivne - allapoole), on antenni mis tahes punktis laeng selle pikkuseühiku kohta võrdne nulliga. Pärast perioodi esimest kvartalit ( t =T/4) positiivsed laengud koonduvad antenni ülemisele poolele ja negatiivsed laengud alumisele poolele. Sel juhul on vool null (joonis 3, b). Hetkel t = T/2 pikkusühiku laeng on null ja positiivsete laengute kiirusvektor on suunatud allapoole (joonis 3, V). Seejärel jaotatakse kolmanda kvartali lõpuks tasud ümber (joonis 3, G) ja selle lõppemisel lõpeb kogu võnkeperiood ( t = T) ja kõik näeb välja nagu joonisel fig. 3, A.

Selleks, et signaal (näiteks ajas muutuv vool, mis juhib raadiovastuvõtja valjuhääldit) leviks kaugele, peab saatja kiirgus olema moduleerida näiteks saateantennis oleva voolu amplituudi muutmisega vastavalt signaalile, millega kaasneb elektromagnetvälja võnkumiste amplituudi moduleerimine (joonis 4).

Saateantenn on saatja see osa, kus elektrilaengud ja voolud võnkuvad, kiirgades ümbritsevasse ruumi elektromagnetvälja. Antennil võib olla väga erinevaid konfiguratsioone, olenevalt sellest, millist elektromagnetvälja vormi soovite saada. See võib olla üks sümmeetriline vibraator või sümmeetriliste vibraatorite süsteem, mis asuvad üksteisest teatud kaugusel ja tagavad vajaliku suhte voolude amplituudide ja faaside vahel. Antenn võib olla sümmeetriline vibraator, mis asub suhteliselt suure tasase või kumera metallpinna ees, mis toimib reflektorina. Sentimeeter- ja millimeeterlainete vahemikus on eriti efektiivne metalltoru-lainejuhiga ühendatud sarvekujuline antenn, mis täidab ülekandeliini rolli. Lühikese antenni voolud lainejuhi sisendis kutsuvad esile selle vahelduvvoolu sisepind. Need voolud ja nendega seotud elektromagnetväli levivad mööda lainejuhti sarveni.

Antenni konstruktsiooni ja selle geomeetriat muutes on võimalik saavutada selle erinevates osades selline vooluvõnkumiste amplituudide ja faaside suhe, nii et kiirgus mõnes suunas võimendub ja teistes sumbub (suundantennid).

Mis tahes tüüpi antennist suurte vahemaade korral on elektromagnetväli üsna lihtne: mis tahes punktis on elektrivälja tugevuse vektorid. E ja magnetvälja induktsioon IN võnkuma faasis üksteisega risti asetsevates tasapindades, vähenedes pöördvõrdeliselt kaugusega allikast. Sel juhul on lainefrondil kasvava sfääri kuju ja energiavoo vektor (Poyntingi vektor) on suunatud piki selle raadiusi väljapoole. Poyntingi vektori integraal kogu sfääri ulatuses annab kogu ajakeskmise kiirgusenergia. Sel juhul levivad valguse kiirusel radiaalsuunas levivad lained allikast mitte ainult vektorite võnkumisi. E Ja B, aga ka välja hoogu ja selle energiat.

Elektromagnetlainete vastuvõtt ja hajumise nähtus.

Kui juhtiv silinder asetatakse kaugallikast leviva elektromagnetvälja tsooni, on selles indutseeritud voolud võrdelised elektromagnetvälja tugevusega ja lisaks sõltuvad silindri orientatsioonist. langeval lainefrondil ja elektrivälja tugevuse vektori suunal. Kui silinder on traadi kujul, mille läbimõõt on lainepikkusega võrreldes väike, on indutseeritud vool maksimaalne, kui juhe on vektoriga paralleelne E langev laine. Kui traat lõigatakse keskelt läbi ja saadud klemmidele on ühendatud koormus, siis antakse sellele energiat, nagu raadiovastuvõtja puhul. Selle juhtme voolud käituvad samamoodi nagu saateantenni vahelduvvoolud ja seetõttu kiirgab see välja ka ümbritsevasse ruumi (st langev laine on hajutatud).

Elektromagnetlainete peegeldumine ja murdumine.

Saateantenn on tavaliselt paigaldatud kõrgele maapinnast. Kui antenn asub kuivas liivases või kivises alal, käitub maapind nagu isolaator (dielektrik) ja antenni poolt selles indutseeritud voolud on seotud aatomisisese vibratsiooniga, kuna siin pole vabu laengukandjaid, nagu juhtides ja ioniseeritud gaasides. Need mikroskoopilised vibratsioonid loovad maapinna kohal peegelduva välja maa pind elektromagnetlaine ja lisaks muuta maapinnale siseneva laine levimissuunda. See laine liigub väiksema kiirusega ja tavalise suhtes väiksema nurga all kui langev laine. Seda nähtust nimetatakse murdumiseks. Kui laine langeb maapinna alale, millel on koos dielektrikuga ka juhtivad omadused, siis üldpilt murdunud laine tundub palju keerulisem. Nagu varemgi, muudab laine piirpinnal suunda, kuid nüüd levib väli maapinnas nii, et võrdsete faaside pinnad ei lange enam kokku võrdse amplituudiga pindadega, nagu tavaliselt tasapinna puhul. Laine. Lisaks väheneb kiiresti lainete võnkumiste amplituud, kuna juhtivuselektronid annavad kokkupõrgete käigus oma energia aatomitele. Selle tulemusena muundub lainete võnkumiste energia kaootilise soojusliikumise energiaks ja hajub. Seetõttu ei saa lained seal, kus maa juhib elektrit, sügavale tungida. Sama kehtib ka merevesi mis teeb raadioside allveelaevadega keeruliseks.

Maa atmosfääri ülemistes kihtides on ioniseeritud gaasi kiht, mida nimetatakse ionosfääriks. See koosneb vabadest elektronidest ja positiivselt laetud ioonidest. Maalt saadetavate elektromagnetlainete mõjul hakkavad ionosfääri laetud osakesed võnkuma ja kiirgama omaenda elektromagnetvälja. Laetud ionosfääri osakesed interakteeruvad saadetud lainega ligikaudu samal viisil kui dielektrilised osakesed ülaltoodud juhul. Ionosfääri elektronid ei ole aga seotud aatomitega, nagu dielektriku puhul. Nad reageerivad elektriväli saadetud laine ei ole hetkeline, vaid teatud faasinihkega. Selle tulemusel levib laine ionosfääris mitte väiksema nurga all, nagu dielektrikus, vaid tavalise suhtes suurema nurga all kui maapinnalt saadetud langev laine ja laine faasikiirus ionosfääris osutub olema suurem kui valguse kiirus c. Kui laine langeb teatud kriitilise nurga all, muutub murdunud kiire ja normaalse vaheline nurk sirge lähedaseks ning langemisnurga edasisel suurenemisel peegeldub kiirgus Maa poole. Ilmselgelt tekitavad sel juhul ionosfääri elektronid välja, mis kompenseerib murdunud laine välja vertikaalsuunas ja ionosfäär toimib peeglina.

Kiirguse energia ja impulss.

Kaasaegses füüsikas tehakse valik Maxwelli elektromagnetvälja teooria ja viivitatud kaugtegevuse teooria vahel Maxwelli teooria kasuks. Niikaua kui meid huvitab ainult allika ja vastuvõtja vastastikune mõju, on mõlemad teooriad võrdselt head. Kaugtegevuse teooria ei anna aga mingit vastust küsimusele, kus on energia, mille allikas on juba välja lasknud, kuid mida vastuvõtja pole veel vastu võtnud. Maxwelli teooria kohaselt kannab allikas energiat elektromagnetlainele, milles see asub, kuni see kantakse üle laine neelanud vastuvõtjale. Samal ajal järgitakse igal etapil energia jäävuse seadust.

Seega on elektromagnetlainetel energia (nagu ka impulss), mis paneb meid pidama neid sama reaalseteks kui näiteks aatomeid. Päikesel paiknevad elektronid ja prootonid edastavad energiat elektromagnetkiirgusele, peamiselt spektri infrapuna-, nähtava- ja ultraviolettkiirguse piirkondades; Umbes 500 sekundi pärast Maale jõudnuna vabastab see selle energia: temperatuur tõuseb, taimede rohelistes lehtedes toimub fotosüntees jne. 1901. aastal mõõtis P.N.Lebedev eksperimentaalselt valguse rõhku, kinnitades, et valgusel pole mitte ainult energiat, vaid ka hoogu (pealegi on nendevaheline seos Maxwelli teooriaga kooskõlas).

Footonid ja kvantteooria.

19. ja 20. sajandi vahetusel, kui tundus, et elektromagnetkiirguse ammendav teooria on lõpuks üles ehitatud, esitas loodus veel üks üllatus: selgus, et lisaks Maxwelli teoorias kirjeldatud laineomadustele avaldab kiirgus ka osakeste omadusi ja mida tugevam, seda lühem on lainepikkus. Need omadused tulevad eriti esile fotoelektrilise efekti (elektronide väljalöömine metalli pinnalt valguse toimel) fenomenis, mille avastas 1887. aastal G. Hertz. Selgus, et iga väljutatud elektroni energia sõltub sagedusest n langevat valgust, kuid mitte selle intensiivsust. See näitab, et valguslainega seotud energia edastatakse diskreetsete osadena – kvantidena. Kui langeva valguse intensiivsust suurendada, suureneb ajaühikus väljalöökide arv, kuid mitte igaühe energia. Teisisõnu, kiirgus edastab energiat teatud minimaalsetes osades – nagu valgusosakesed, mida nimetati footoniteks. Footonil ei ole puhkemassi ega laengut, kuid selle spinn ja impulss on võrdsed hn/c, ja energia võrdne hn; see liigub vabas ruumis ühtlase kiirusega c.

Kuidas saab elektromagnetkiirgus omada kõiki lainete omadusi, mis avalduvad interferentsis ja difraktsioonis, kuid fotoefekti korral käituda osakeste voona? Praegu võib selle duaalsuse kõige rahuldavama seletuse leida kvantelektrodünaamika keerulisest formalismist. Kuid isegi sellel keerukal teoorial on oma raskused ja selle matemaatiline järjepidevus on küsitav. OSAKESTE ELEMENTARY; FOTOELEKTRILINE EFEKT; KVANTMEHAANIKA; VEKTOR.

Makroskoopilistes millimeetri- ja pikemate elektromagnetlainete kiirgamise ja vastuvõtmise probleemides ei mängi kvantmehaanilised efektid õnneks tavaliselt olulist rolli. Näiteks sümmeetrilise vibraatorantenni kiirgavate footonite arv on nii suur ja igaühe poolt kantav energia nii väike, et võib unustada diskreetsed kvantid ja eeldada, et kiirguse emissioon on pidev protsess.

Füüsika

"Elektromagnetilise mõju

kiirgus inimkehale

Töö lõpetatud

1. "A" kursuse üliõpilane

Erialad 050709

Bryukhanova Xenia

Ust-Labinsk

Sissejuhatus

1. Elektromagnetväli ja selle omadused

2. Elektromagnetilise kiirguse allikad

3. Elektromagnetilise kiirgusega kokkupuute mehhanism

4. Elektromagnetilise kiirguse mõju

5. Mobiiltelefonidest lähtuvate elektromagnetiliste kiirte mõju inimkehale

6. Kaasaegsete elektroonikaseadmete mõju

Järeldus

Kõik ained kiirgavad pidevalt elektromagnetlaineid. Kiirgusspekter hõlmab laia lainepikkuste vahemikku: sadade meetrite pikkustest raadiolainetest kuni kõva kosmilise kiirguseni lainepikkusega 10-12m. Looduslik elektromagnetiline spekter hõlmab lainepikkusi 0,00000000000001 meetrit kuni 100 000 kilomeetrini. Soojus(infrapuna)kiirgust kiirgavad kehad teatud temperatuurivahemikus. Mida kõrgem on kehatemperatuur, seda lühem on lainepikkus ja seda suurem on kiirguse intensiivsus.

Infrapuna kütteseade on ideaalne kõikjal, kus on vaja lokaalset pinnakütet. Olles täiesti kahjutu infrapuna kütteseadmed pakkuda tõhusat kütet.

Eluprotsessis viibib inimene pidevalt Maa elektromagnetvälja (EM) toimepiirkonnas. Sellist välja, mida nimetatakse taustaks, peetakse normaalseks ja see ei kahjusta inimeste tervist.

Erinevad meie elus nii kindlalt kinnistunud "nutikad" masinad (arvutid, mobiiltelefonid, mikrolaineahjud, televiisorid) on tegelikult võimelised inimesele palju rohkem kurja tegema, kui esmapilgul tundub.

Laiaulatuslikud uuringud elektromagnetkiirguse mõju kohta inimeste tervisele maailmas alustati eelmise sajandi 60. aastatel. Magnet- ja elektromagnetväljade kahjulike mõjude kohta on kogunenud suur kliiniline materjal. Juba sel ajal tehti ettepanek võtta kasutusele uued haigused "Raadiolaine haigus" või "Krooniline mikrolainete kahjustus". Hiljem leidsid Venemaa teadlaste tööd, et kõige tundlikum elektromagnetväljade mõju suhtes on inimese närvisüsteem. Läbiviidud tööde tulemusi kasutati sanitaartehnika väljatöötamisel normatiivdokumendid Venemaal.

Seetõttu tuleb arvestada elektromagnetilise kiirguse mõjuga inimkehale asjakohane .

Sihtmärk meie kokkuvõttest: õppige tundma elektromagnetkiirgusega kokkupuute mehhanismi ja tagajärgi.

Seadsime endale järgmise ülesandeid :

analüüsida selleteemalist kirjandust;

tuvastada kiirguse mõju mehhanism

kirjeldada selle mõju tagajärgi.

Õppeobjekt on elektromagnetkiirgus.

Referaat tehti MOU alusel koos süvaõppega inglise keeles nr 120 Samara.

Joon.1 EMW vahemik

Elektromagnetväli (EMF) – liikumise füüsiline väli elektrilaengud kus toimub nendevaheline suhtlus. EMF-i erilised ilmingud on elektri- ja magnetväljad. Kuna muutuvad elektri- ja magnetväljad tekitavad vastavalt magnet- ja elektrivälju ruumi naaberpunktides, levivad need kaks omavahel ühendatud välja ühe EMF-i kujul. EMF-i iseloomustavad võnkesagedus f (või periood T = 1/f), amplituud E (või H) ja faas

Elektriliinid, tugevad raadiosaateseadmed loovad elektromagnetvälja, mis ületab mitu korda lubatavat taset. Inimeste kaitsmiseks on välja töötatud spetsiaalsed sanitaarstandardid (mõju reguleerib GOST 12.1.006-84 elektromagnetiline kiirgus inimese kohta), sealhulgas need, mis keelavad tugevate kiirgusallikate lähedusse elamute ja muude rajatiste ehitamise.

Sageli on ohtlikumad nõrga elektromagnetkiirguse allikad, mis toimivad pikka aega. Nende allikate hulka kuuluvad peamiselt audio-videotehnika, kodumasinad. Mobiiltelefonid, mikrolaineahjud, arvutid ja televiisorid avaldavad inimesele kõige suuremat mõju.

Telefonid ja mikrolaineahjud töötavad enamasti lühikest aega (keskmiselt 1–7 minutit), telerid ei tekita olulist kahju, sest asuvad tavaliselt publikust eemal. Personaalarvutitest lähtuva elektromagnetilise kiirguse probleem on üsna terav mitmel põhjusel:

arvutil on korraga kaks kiirgusallikat (monitor ja süsteemiplokk)

arvutikasutaja on praktiliselt ilma jäetud kaugtöö võimalusest

Väga kaua aega mõju

Mängukonsoolid ehk teleriga ühendatavad digiboksid võivad kaasa tuua veelgi tõsisemad tagajärjed. Põhiprobleem taandub sel juhul asjaolule, et telerid kiirgavad võimsamat välja, kuid lapsed (digiboksi kasutajate põhikategooria) ei pääse lühikeste juhtmete, mööbli paigutuse või pildi tõttu ekraanist piisavalt kaugele. muutub lihtsalt väga väikeseks. Eriti ohtlikud on vanad televiisorid (kodumaised "Rassvet", "Rubin") - nende EM-taust on mitu korda kõrgem kui tänapäevastel maailmabrändidel (Sony, LG, Panasonic jne). Pärast sellise teleka ees veedetud 5-8 tundi (mis pole meie peredes sugugi haruldane) lööb laps palavikku, temperatuur tõuseb kiiresti, tekib peavalu. Sel juhul tuleks lapsed kohe EM-väljakult välja viia, soovitavalt õue. Sümptomid kaovad kiiresti pärast EM-kiirguse peatamist.

Praegu registreeritud elektromagnetlainete sagedusvahemik ulatub 0 kuni 3*10 22 Hz. See vahemik vastab elektromagnetlainete spektrile, mille lainepikkus varieerub vahemikus 10–14 m kuni lõpmatuseni. Lainepikkuse järgi jaguneb elektromagnetlainete spekter tinglikult kaheksaks vahemikuks. Erinevates vahemikes kiiratavate sageduste erinevus tuleneb mikroskoopiliste kiirgusallikate erinevusest. Elektromagnetilise kiirguse peamised allikad tänapäeva inimese elus on:

elektritransport - trammid, trollid, elektrirongid.

elektriliinid - linnavalgustus, kõrgepingeliinid.

kodumajapidamises kasutatavad elektriseadmed.

tele- ja raadiojaamad - ringhäälinguantennid.

satelliit- ja mobiilside - ringhäälinguantennid.

personaalarvutid.

Kõik loetletud allikad loovad elektri- ja magnetvälju erinevas sagedusvahemikus 0 kuni 1000 Hz. Sel juhul tekivad sellised magnetinduktsiooni B, μT ja elektrivälja tugevuse E, V/m väärtused, mis mõnel juhul ületavad piiri tunduvalt lubatud normid(PDN).

EM-lained muudavad töökeskkonna keskkonda, täites õhu positiivselt laetud ioonidega. Sellised ioonid on inimestele kahjulikud, seetõttu tuleb ruumi ventileerida ja parim lahendus oleks osta Chizhevsky lühtri nime all tuntud seade, praegu on modifikatsioone üsna vähe. Chizhevsky lühter on negatiivselt laetud ioonide allikas (rahvale rohkem tuntud kui "mägiõhu efekt"), mis on kasulikud inimeste tervisele.

Kui loomulik elektromagnetväli on püsinud praktiliselt konstantsena aastatuhandeid, siis tehislike elektromagnetväljade tase on aastaga tunduvalt tõusnud. viimastel aastakümnetel.

Tehislike elektromagnetväljade allikad on: madala sagedusega elektromagnetväljad, mida kasutatakse tööstuslik tootmine (kuumtöötlus); kõrgsagedusväljad (raadioside, meditsiin, TV, ringhääling); mikrolaine elektromagnetväljad (radar, navigatsioon, meditsiin, mobiilside) jne.

Elektromagnetväljade kasutamine tööstuses parandab oluliselt töötingimusi, kuid see tekitab mitmeid probleeme personali kaitsmisel nende mõjude eest. Elektromagnetväljad on kõikehõlmavad, võimelised liikuma valguse kiirusel ja meeled neid ei tuvasta. Inimese meeled ei taju vaadeldavas sagedusvahemikus elektromagnetvälju, inimene ei suuda ise kontrollida kiirgustaset ja hinnata lähenevat ohtu.

Inimese elektromagnetilise kiirgusega kokkupuute määr sõltub kiirguse intensiivsusest, sagedusest ja toime kestusest.

Inimese pikaajaline kokkupuude suure intensiivsusega elektromagnetväljadega põhjustab üsna tugevat stressiseisundit, suurenenud väsimust, uimasust, unehäireid, peavalu, hüpertensiooni, valu südamepiirkonnas. Kokkupuude mikrolaineväljadega võib põhjustada muutusi veres, silmahaigusi.

Elektromagnetkiirguse liigid ja allikad.

Elektri- ja magnetvälja kombinatsiooni nimetatakse elektromagnetväljaks (EMF). Elektromagnetkiirgus (EMR) on omavahel seotud ja omavahel seotud vahelduvad elektri- ja magnetväljad, mis levivad ruumis piiratud kiirusega ja mis ei saa eksisteerida üksteiseta. Neil on laine- ja kvantomadused.

Laineomaduste hulka kuuluvad elektromagnetkiirguse levimiskiirus ruumis (C), väljavõnkumiste sagedus (f) ja lainepikkus (λ). Igat tüüpi elektromagnetilise kiirguse levimiskiirus atmosfääris on ligikaudu 300 000 km sekundis.

EMF-i allikad on looduslikud: atmosfääri elekter, kosmilised kiired, päikesekiirgus. Kunstlikud: generaatorid, trafod, antennid, lasersüsteemid, mikrolaineahjud, arvutimonitorid jne. Tööstusliku sagedusega elektromagnetväljade allikad on kõik elektriseadmed, elektriliinid.

Muutuv EMF on kombinatsioon kahest omavahel seotud väljast: elektrilisest (E, V/m) ja magnetväljast (H, A/m).

EMF omadused: lainepikkus λ, [m]; võnkesagedus f, [Hz]; levimiskiirus C, m/s.

Elektromagnetlainete pikkus on väga erinev: suurusjärgus 103 m (raadiolained) kuni 10-8 cm (röntgenikiirgus). Valgus on elektromagnetlainete laias spektris tähtsusetu osa. Sellegipoolest avastati just selle väikese spektriosa uurimisel ka teisi ebatavaliste omadustega kiirgusi.

Üksikute kiirguste vahel pole põhimõttelist erinevust. Kõik need on elektromagnetlained, mida tekitavad kiiresti liikuvad laetud osakesed. Elektromagnetlained tuvastatakse lõpuks nende toimel laetud osakestele. Kiirgusskaala üksikute piirkondade vahelised piirid on väga meelevaldsed.

Erineva lainepikkusega kiirgused erinevad üksteisest oma tootmismeetodi (antenni kiirgus, soojuskiirgus, kiirete elektronide aeglustusaegne kiirgus jne) ja registreerimisviiside poolest.

Kõiki loetletud elektromagnetkiirguse liike tekitavad ka kosmoseobjektid ning neid uuritakse edukalt rakettide, tehismaasatelliitide ja kosmoselaevade abil. Eelkõige puudutab see röntgen- ja gammakiirgust, mida atmosfäär neelab tugevalt.

Kui lainepikkus väheneb, põhjustavad lainepikkuste kvantitatiivsed erinevused olulisi kvalitatiivseid erinevusi.

Erineva lainepikkusega kiirgused erinevad üksteisest suuresti aine poolt neeldumise poolest. Lühilainekiirgus (röntgenikiirgus ja eriti g-kiirgus) neeldub nõrgalt. Ained, mis on optiliste lainepikkuste suhtes läbipaistmatud, on nendele kiirgustele läbipaistvad. Elektromagnetlainete peegeldustegur sõltub ka lainepikkusest. Kuid peamine erinevus pikalaine- ja lühilainekiirguse vahel on see, et lühilainekiirgus paljastab osakeste omadused.

raadiolained

f = 105-1011 Hz

Saadakse võnkeahelate ja makroskoopiliste vibraatorite abil.

Omadused: Erineva sagedusega ja erineva lainepikkusega raadiolained neelduvad ja peegelduvad meedias erineval viisil, neil on difraktsiooni- ja interferentsiomadused.

Kasutusala: raadioside, televisioon, radar.

Kui muud asjad on võrdsed, on ioniseeriva kiirguse doos seda suurem, mida pikem on kokkupuuteaeg, s.t. annus koguneb aja jooksul. Ekspositsiooniajaga seotud doosi nimetatakse kiirgustasemeks ja seda mõõdetakse röntgenites tunnis (R/h).

Väline kiirgus mõjutab kogu inimkeha.

Inimkeha taustkiirgus koosneb Maa looduslikust kiirgusfoonist (kosmiline kiirgus, pinnases, ehitusmaterjalides, vees ja õhus leiduvate looduslike radioaktiivsete elementide kiirgus; toidu ja veega kehasse sattuvate radioaktiivsete looduslike elementide kiirgus, fikseeritakse kudedes ja säilitatakse inimkehas kogu eluks) ja kunstlikud kiirgusallikad (meditsiinis - röntgen, fluorogramm, laser; tööstuses - tuumakütuse tsükli ettevõtted; igapäevaelus - arvutid, televiisorid, helendavad kellad numbrilauad).

Keskmine kokkupuutedoos kõigist looduslikest allikatest on 200 mR/aastas, tehisallikatest 150-300 mR/aastas. Üldiselt on taustvalgus 500 mR/aastas.

Lennukiga 8 km kõrgusel lennates on lisaekspositsioon 1,35 μR/aastas.

Ekraanist 2,5 meetri kaugusel asuv värviteler kiirgab 0,0025 mikroR / tunnis, 5 cm kaugusel ekraanist - 100 mikroR / tunnis.

Keskmine kiirguse ekvivalentdoos meditsiiniuuringutes on 25 - 40 mR/aastas.

Elektromagnetilise kiirguse mõju inimesele.

Elektromagnetväljade (EMF) mõju inimesele sõltub välja intensiivsusest, lainepikkusest, kokkupuuteajast ja keha funktsionaalsest seisundist.

Välja tungimise sügavus elusorganismi oleneb lainepikkusest. Pikalaineline EMF tungib sügavale kehasse, paljastades seljaaju ja aju. Mikrolaine EMF-id kulutavad oma energiat peamiselt naha pinnakihis, põhjustades termilisi efekte. Kõige rohkem kannatavad selle all elundid, mida ei kaitse rasvakiht, veresoonkonnavaesed (silmad, aju, neerud, sapi- ja põis, munandid). Liigne soojus eemaldatakse kehast termoregulatsiooni abil. Kuid alates teatud väärtusest, mida nimetatakse soojusläveks, ei tule keha tekkiva soojuse eemaldamisega toime ja kehatemperatuur tõuseb. Sel juhul on termilise läve väärtus, mida madalam, seda kõrgem on EMF-i sagedus. Näiteks detsimeeterlainete puhul on soojuslävi 40 mW / cm2 ja millimeeterlainete puhul 7 mW / cm2.

Pidev kokkupuude EMF-iga toob kaasa närvi-, endokriin- ja kardiovaskulaarsüsteemi funktsionaalsed häired, inimese vererõhk langeb, pulss aeglustub, refleksid on pärsitud, vere koostis muutub. Termiline kokkupuude võib põhjustada keha ja üksikute elundite ülekuumenemist, nende funktsionaalse aktiivsuse häireid. Mikrolaine EMF põhjustab termilise katarakti (silma läätse hägunemine). Subjektiivselt väljendub EMF-i kokkupuute ilming suurenenud väsimuses, peavalus, ärrituvuses, õhupuuduses, unisuses, nägemiskahjustuses ja palavikus.

Elektromagnetväljadega kokkupuute lubatavad tasemed on toodud standardis GOST 12.1.006-84 "Raadiosageduste elektromagnetväljad. Lubatavad tasemed töökohtadel ja nõuded seirele." GOST 12.1.006-84 määrab elektromagnetvälja energiavoo tiheduse maksimaalsed lubatud väärtused.

Elektromagnetvälja energiavoo tiheduse maksimaalsed lubatud väärtused on - 25 μW/cm2 8 tunni jooksul, 100 μW/cm2 2 tunni jooksul, kusjuures maksimaalne väärtus ei tohi ületada 1000 μW/cm2.

EMF-id sagedusega 60 kHz kuni 300 MHz normaliseeritakse elektriliste ja magnetiliste komponentide jaoks eraldi, kuna nendel sagedustel mõjutab inimest sõltumatult elektri- ja magnetväli. Mikrolainevahemiku (300 MHz - 300 GHz) väljade puhul normaliseeritakse maksimaalne lubatud energiavoo tihedus, mis ei tohiks ületada 10 W / m2.

Kui EMF väärtused töökohal ületavad lubatud väärtusi, on vaja ette näha sobivad inimkaitsemeetodid.

Nõukogude ajal said sõjaväetehastes, uurimisinstituutides, projekteerimisbüroodes kõrgsageduskiirgusega seotud inimesed: kahjulikkuse eest 15% lisatasu, lühemat tööpäeva, pensioniea alandamist.

Keha tundlikkus kõrgsagedusliku kiirguse suhtes algab palju madalamal tasemel kui termiline kokkupuude. Alates suurusjärgust mikrovattide osa ruutsentimeetri kohta; kuni paar millivatti jätkub organismi rõhumise faas, seejärel algab stimulatsiooni faas - organismi üldseisundi või selle üksikute organite tundlikkuse paranemine kõrgsagedusliku kiirguse mõjul ja tiheduse juures. üle 10 mW / cm2, algab uuesti organismi rõhumise faas.

Mobiiltelefon on mitteioniseeriva kiirguse allikas sagedusalas 900 ja 1800 MHz.

Vastavalt mõjule inimkehale jaguneb kõrgsageduskiirgus tinglikult kahte tüüpi:

1) Termiline – inimkeha kudede kuumenemise tõttu avaldub see kõrge kiirgustaseme juures. Kõige enam puutuvad kuumusega kokku meeste silmad (lääts) ja munandid. See on tingitud asjaolust, et neis elundites on vähe veresooni, mistõttu on ülimadala soojuseemalduse tõttu mõjutatud eelkõige silmad ja munandid.

Tuleb märkida, et mobiiltelefoni kiirgustase ei avalda inimesele märgatavat soojuslikku mõju, küll aga võib nägemisteravust vähendada.

2) Mittetermiline (info)mõju - avaldub madala kiirgustaseme juures, kõrgsagedusliku kiirguse interaktsiooni tulemusena inimese bioväljaga. See avaldub kaudselt, keha täiendava stressina, koos teiste negatiivsete mõjudega (ökoloogia, toit, megalinnade elanike vaimne stress). Kokkupuude mitteioniseeriva kiirgusega kipub kehasse kogunema.

See näeb välja selline: mõne aja pärast pärast mobiiltelefoniga vestluse algust hakkab inimkeha end telefoni kiirgava elektromagnetvälja eest kaitsma: see suurendab oma väljade taset. Vestluse lõpus osutub erutatuks inimese bioväli (ergastuse aste ja kestus sõltuvad individuaalsetest omadustest); keha hakkab kohe oma konfiguratsiooni taastama. Sellele järgneb teine ​​kõne, mõju kordub ja nii päevast päeva. Selle tulemusena rakendub järgmise kõne mõju eelmistele.

Ioniseeriva kiirguse mõjul inimkehas täheldatakse muutusi:

1. Primaarne (esinevad koemolekulides ja elusrakkudes);

2. Kogu organismi funktsioonide rikkumine.

Kaitse elektromagnetilise kiirgusega kokkupuute eest.

Isiku kaitsmine elektromagnetväljade kahjulike bioloogiliste mõjude eest põhineb järgmistel põhivaldkondadel: organisatsioonilised meetmed; insener-tehnilised meetmed; terapeutilised ja ennetavad meetmed.

Organisatsioonilised meetmed EMF-i toime eest kaitsmiseks hõlmavad järgmist: kiirgusseadmete töörežiimide valik; kiirguse lubatud taset reguleerivate normatiivaktide väljatöötamine; EMF levialas viibimise koha ja aja piiramine (kaitse kauguse ja ajaga); kõrgendatud elektromagnetväljade tasemega alade määramine ja tarastamine.

Iga elektromagnetenergiat kiirgava paigaldise jaoks tuleb määrata sanitaarkaitsetsoonid, milles elektromagnetvälja intensiivsus ületab maksimaalselt lubatud taseme. Tsoonide piirid määratakse arvutustega iga konkreetse kiirguspaigaldise paigutamise korral maksimaalse kiirgusvõimsusega töötamise ajal ja neid juhitakse instrumentide abil. Tehnilised ja tehnilised kaitsemeetmed põhinevad elektromagnetväljade varjestuse nähtuse kasutamisel otse inimeste viibimiskohtades.

Tööstusliku sagedusega elektriväljast, mida tekitavad jõuülekandesüsteemid, teostatakse elektriliinidele sanitaarkaitsealade kehtestamise ja väljatugevuse vähendamisega elamutes ja kohtades, kus inimesed saavad kaitseekraane kasutades pikemaks ajaks viibida. Kaitse tööstusliku sagedusega magnetvälja eest on praktiliselt võimalik ainult tootearenduse või objektide projekteerimise etapis.

Peamised nõuded elanike ohutuse tagamiseks elektrienergia ülekande- ja jaotussüsteemide tekitatud tööstusliku sagedusega elektrivälja eest on sätestatud sanitaarnormides ja eeskirjades "Elanike kaitsmine õhuliinide tekitatud elektrivälja mõju eest". tööstusliku sagedusega vahelduvvoolust" nr 2971-84.

Praegu on mitmed riigid välja töötanud dokumendid, mis reguleerivad olmeelektroonikaseadmete heitenorme. Rootsist on saanud tunnustatud liider, kelle riiklikest standarditest on saanud maailma standardid. Esimene populaarne Rootsi standard kandis nime MPR 2 (1990). Oma aja jaoks oli MPR 2 väga jäigalt reguleeritud kiirgusstandardid. Kuid TCO standardite ranged normid on muutunud tõeliselt riigiüleseks ja monitoride ja mobiiltelefonide tootjate jaoks auväärseks.

Neid standardeid ajakohastatakse iga kolme aasta järel.

Lühend TSO tähistab "Rootsi ametiühingute föderatsiooni". Standardi väljatöötamise taga on: Föderatsioon ise, Rootsi Looduskaitse Selts, Riiklik Tööstusliku ja Tehnilise Arengu Komitee (NUTEK) ning mõõtmisettevõte SEMKO, millel on sõltumatu sertifitseerimise kaal ja volitus.

Järeldus.

Tänu tehnoloogia, elektroonika kiirele arengule on tehislike elektromagnetväljade tase viimastel aastakümnetel oluliselt kasvanud. Peaaegu kõik meist puutuvad samaaegselt kokku elektromagnetväljadega, ioniseeriv kiirgus, keemilised ained ja muud kahjulikud keskkonnategurid. Kõigi nende tegurite koosmõjul kulgevad protsessid organismis teisiti, kui need kulgeksid ainult looduslike magnetväljade (Maa magnetväli, päikesekiirgus, atmosfäärielekter) mõjul.

Traditsiooniliselt arvati elektromagnetvälja bioloogiliste mõjude käsitlemisel, et peamiseks toimemehhanismiks on kudede "termiline" kahjustus.Sellest lähtuvalt töötati paljudes riikides välja ohutusstandardid. Kuid a. Hiljutiüha rohkem on tõendeid selle kohta, et on olemas ka teisi viise elusorganismi elektromagnetvälja interaktsiooniks välja intensiivsusega, mis ei ole termiliste mõjude jaoks piisav. Nende mõjude kaugemate ilmingute hulka kuuluvad vähi- ja hormonaalsed haigused ning palju muud.

Kontrollküsimused:

1. Kiirgusõnnetus?

2. Kiirguskahjustus?

3. Elektromagnetkiirguse liigid?

4. Elektromagnetiline kaitse?

Kaasaegne teadus on meid ümbritseva maailma poolitanud materiaalne maailm mateeria ja välja kohta.

Kas mateeria suhtleb valdkonnaga? Või eksisteerivad nad paralleelselt ja elektromagnetkiirgus ei mõjuta keskkond ja elusorganismid? Uurime, kuidas elektromagnetkiirgus inimkehale mõjub.

Inimkeha duaalsus

Elu planeedil tekkis küllusliku elektromagnetilise tausta mõjul. Tuhandeid aastaid pole see taust olulisi muutusi läbi teinud. Elektromagnetvälja mõju paljude elusorganismide erinevatele funktsioonidele oli stabiilne. See kehtib nii selle kõige lihtsamate esindajate kui ka kõige paremini organiseeritud olendite kohta.

Inimkonna “küpsedes” hakkas selle fooni intensiivsus aga pidevalt suurenema tänu tehislikele tehisallikatele: õhuliinidele, kodumasinatele, raadiorelee- ja mobiilsideliinidele jne. Võeti kasutusele termin "elektromagnetiline saaste" (smog). Selle all mõistetakse kogu elektromagnetilise kiirguse spektrit, millel on elusorganismidele negatiivne bioloogiline mõju. Milline on elektromagnetväljade mõju mehhanism elusorganismile ja millised võivad olla tagajärjed?

Vastust otsides peame leppima kontseptsiooniga, et inimesel pole mitte ainult materiaalne keha, mis koosneb kujuteldamatult keerulisest aatomite ja molekulide kombinatsioonist, vaid tal on ka veel üks komponent - elektromagnetväli. Just nende kahe komponendi olemasolu tagab inimese ühenduse välismaailmaga.

Elektromagnetilise võrgu mõju inimese väljale mõjutab tema mõtteid, käitumist, füsioloogilisi funktsioone ja isegi elujõudu.

Paljud kaasaegsed teadlased usuvad, et erinevate organite ja süsteemide haigused tekivad väliste elektromagnetväljade patoloogiliste mõjude tõttu.

Nende sageduste spekter on väga lai – gammakiirgusest kuni madalsageduslike elektriliste võnkumisteni, mistõttu võivad nende põhjustatud muutused olla väga mitmekesised. Tagajärgede olemust ei mõjuta mitte ainult kokkupuute sagedus, vaid ka intensiivsus ja aeg. Mõned sagedused põhjustavad termilist ja informatsioonilist mõju, teised aga hävitavad rakutasandil. Sel juhul võivad lagunemissaadused põhjustada keha mürgistust.

Elektromagnetilise kiirguse norm inimesele

Elektromagnetkiirgus muutub patogeenseks teguriks, kui selle intensiivsus ületab paljude statistiliste andmetega kinnitatud inimesele lubatud maksimaalseid norme.

Sagedustega kiirgusallikate puhul:

Selles sagedusalas töötavad raadio- ja televisiooniseadmed, samuti mobiilside. Kõrgepinge ülekandeliinide puhul on läviväärtus 160 kV/m. Neid väärtusi ületav kokkupuude elektromagnetilise kiirgusega võib põhjustada tervisele kahjulikke mõjusid. Elektriliini pinge tegelikud väärtused on 5–6 korda väiksemad kui ohtlik väärtus.

raadiolaine haigus

Juba 60ndatel alanud kliiniliste uuringute tulemusena leiti, et elektromagnetkiirguse mõjul inimesele toimuvad muutused kõigis tema kehas olulisemates süsteemides. Seetõttu tehti ettepanek võtta kasutusele uus meditsiiniline termin - « raadiolaine haigus". Teadlaste sõnul levivad selle sümptomid juba kolmandikule elanikkonnast.

Selle peamised ilmingud - pearinglus, peavalud, unetus, väsimus, keskendumisvõime halvenemine, depressioon - ei ole eriti spetsiifilised, mistõttu on selle haiguse diagnoosimine keeruline.

Kuid tulevikus muutuvad need sümptomid tõsisteks kroonilisteks haigusteks:

• südame rütmihäired;
• veresuhkru taseme kõikumine;
• kroonilised hingamisteede haigused jne.

Elektromagnetilise kiirguse ohutaseme hindamiseks inimesele tuleb arvestada selle mõju erinevatele kehasüsteemidele.

Elektromagnetväljade ja kiirguse mõju inimkehale

1. Väga tundlik elektromagnetiline mõju inimese närvisüsteem. Aju närvirakud (neuronid) väliste väljade "sekkumise" tagajärjel halvendavad nende juhtivust. See võib esile kutsuda tõsiseid ja pöördumatuid tagajärgi inimesele endale ja tema keskkonnale, kuna muutused mõjutavad kõige pühamat – kõrgeimat närviline tegevus. Kuid just tema vastutab kogu konditsioneeritud ja tingimusteta reflekside süsteemi eest. Lisaks halveneb mälu, häirub ajutegevuse koordineerimine kõigi kehaosade tööga. Väga tõenäolised on ka vaimsed häired, kuni hullude ideede, hallutsinatsioonide ja enesetapukatseteni välja. Keha kohanemisvõime rikkumine on täis krooniliste haiguste ägenemist.
2. Väga negatiivne reaktsioon immuunsussüsteem elektromagnetlainete mõjule. Tegemist ei ole mitte ainult immuunsuse pärssimisega, vaid ka immuunsüsteemi rünnakuga oma keha vastu. Sellist agressiivsust seletatakse lümfotsüütide arvu langusega, mis peaks tagama võidu organismi tungiva infektsiooni üle. Need "vaprat sõdalased" langevad ka elektromagnetkiirguse ohvriks.
3. Inimese terviseseisundis mängib esmatähtsat rolli vere kvaliteet. Milline on elektromagnetkiirguse mõju verele? Kõigil selle eluandva vedeliku elementidel on teatud elektrilised potentsiaalid ja laengud. Elektromagnetlaineid moodustavad elektrilised ja magnetilised komponendid võivad põhjustada erütrotsüütide, trombotsüütide hävimist või vastupidi agregatsiooni ja põhjustada ummistusi rakumembraanid. Ja nende toime vereloomeorganitele põhjustab häireid kogu vereloomesüsteemi töös. Keha reaktsioon sellisele patoloogiale on adrenaliini liigsete annuste vabanemine. Kõik need protsessid mõjutavad väga negatiivselt südamelihase tööd, vererõhku, müokardi juhtivust ja võivad põhjustada arütmiaid. Järeldus pole lohutav – elektromagnetkiirgus mõjub südame-veresoonkonnale äärmiselt negatiivselt.
4. Elektromagnetvälja mõju sisesekretsioonisüsteemile põhjustab kõige olulisemate endokriinsete näärmete – hüpofüüsi, neerupealiste, kilpnäärme jne – stimuleerimist. See põhjustab häireid kõige olulisemate hormoonide tootmises.
5. Närvi- ja endokriinsüsteemi häirete üheks tagajärjeks on negatiivsed muutused suguelundite piirkonnas. Kui hinnata elektromagnetkiirguse mõju astet meeste ja naiste seksuaalfunktsioonile, siis on naiste reproduktiivsüsteemi tundlikkus elektromagnetiliste mõjude suhtes palju suurem kui meestel. Seda seostatakse ka rasedate naiste mõjutamise ohuga. Lapse arengu patoloogiad raseduse erinevatel etappidel võivad ilmneda loote arengu kiiruse vähenemises, erinevate organite moodustumise defektides ja isegi enneaegse sünnituseni. Raseduse esimesed nädalad ja kuud on eriti haavatavad. Loode on endiselt lõdvalt platsenta küljes kinni ja elektromagnetiline "šokk" võib katkestada selle ühenduse ema kehaga. Esimese kolme kuu jooksul moodustuvad kasvava loote olulisemad elundid ja süsteemid. Ja väärinformatsioon, mida välised elektromagnetväljad võivad tuua, võib moonutada materjali kandja geneetiline kood- DNA.

Kuidas vähendada elektromagnetkiirguse negatiivset mõju

Ülaltoodud sümptomid viitavad bioloogiline mõju elektromagnetkiirgus inimeste tervisele. Ohtu suurendab asjaolu, et me ei tunneta nende väljade mõju ja negatiivne mõju koguneb aja jooksul.

Kuidas kaitsta ennast ja oma lähedasi elektromagnetväljade ja kiirguse eest? Järgmiste soovituste rakendamine minimeerib elektroonika toimimise tagajärjed kodumasinad.

Meie igapäevaelu hõlmab üha mitmekesisemat tehnoloogiat, mis hõlbustab ja kaunistab meie elu. Kuid elektromagnetkiirguse mõju inimestele ei ole müüt. Mikrolaineahjud, elektrigrillid, mobiiltelefonid ja mõned elektripardlite mudelid on inimesele avaldatava mõju määra poolest meistrid. Nendest tsivilisatsiooni õnnistustest on peaaegu võimatu keelduda, kuid alati tuleks meeles pidada kogu meid ümbritseva tehnoloogia mõistlikku ärakasutamist.

Tehnoloogiline areng on tagakülg. Erinevate elektritoitel seadmete ülemaailmne kasutamine on põhjustanud reostust, millele on antud nimi – elektromagnetiline müra. Selles artiklis käsitleme selle nähtuse olemust, selle mõju inimkehale ja kaitsemeetmeid.

Mis see on ja kiirgusallikad

Elektromagnetkiirgus on elektromagnetlained, mis tekivad magnet- või elektrivälja häirimisel. Kaasaegne füüsika tõlgendab seda protsessi korpuskulaarlaine dualismi teooria raames. See tähendab, et elektromagnetkiirguse minimaalne osa on kvant, kuid samal ajal on sellel sageduslaine omadused, mis määravad selle peamised omadused.

Elektromagnetvälja kiirguse sagedusspekter võimaldab liigitada selle järgmistesse tüüpidesse:

• raadiosagedus (sealhulgas raadiolained);
• termiline (infrapuna);
• optiline (st silmaga nähtav);
• kiirgus ultraviolettspektris ja kõva (ioniseeritud).

Spektrivahemiku (elektromagnetilise emissiooni skaala) üksikasjalik illustratsioon on näha alloleval joonisel.

Kiirgusallikate olemus

Sõltuvalt päritolust liigitatakse maailmapraktikas elektromagnetlainete kiirgusallikad tavaliselt kahte tüüpi, nimelt:

• kunstliku päritoluga elektromagnetvälja häired;
• looduslikest allikatest pärit kiirgus.

Maad ümbritsevast magnetväljast tulev kiirgus, elektrilised protsessid meie planeedi atmosfääris, tuumasüntees päikese sügavustes – kõik need on looduslikku päritolu.

Mis puutub kunstlikesse allikatesse, siis need on erinevate elektriliste mehhanismide ja seadmete tööst põhjustatud kõrvalmõju.

Neist lähtuv kiirgus võib olla madala ja kõrge tasemega. Elektromagnetvälja kiirguse intensiivsus sõltub täielikult allikate võimsustasemetest.

Kõrge EMP allikate näited on järgmised:

• Elektriliinid on tavaliselt kõrgepingelised;
• igat liiki elektritransport, samuti sellega kaasnev infrastruktuur;
• tele- ja raadiotornid, samuti mobiil- ja mobiilsidejaamad;
• pinge muundamise tehased elektrivõrk(eelkõige trafost või jaotusalajaamast tulevad lained);
• liftid ja muud tüüpi tõsteseadmed, kus kasutatakse elektromehaanilist elektrijaama.

Tüüpiliste madala tasemega kiirgust kiirgavate allikate hulka kuuluvad järgmised elektriseadmed:

• peaaegu kõik CRT-ekraaniga seadmed (näiteks: makseterminal või arvuti);
• erinevat tüüpi kodumasinad, triikraudadest kliimasüsteemideni;
• insenertehnilised süsteemid, mis varustavad elektriga erinevaid objekte (see ei tähenda ainult toitekaablit, vaid sellega seotud seadmeid, nagu pistikupesad ja elektriarvestid).

Eraldi tasub esile tõsta meditsiinis kasutatavat spetsiaalset aparatuuri, mis kiirgab kõva kiirgust (röntgeniseadmed, MRI jne).

Mõju inimesele

Arvukate uuringute käigus jõudsid radiobioloogid pettumust valmistavale järeldusele - elektromagnetlainete pikaajaline kiirgus võib põhjustada haiguste "plahvatuse", see tähendab, et see põhjustab inimkehas patoloogiliste protsesside kiiret arengut. Veelgi enam, paljud neist toovad sisse rikkumisi geneetilisel tasemel.

Video: kuidas elektromagnetkiirgus inimesi mõjutab.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

See on tingitud asjaolust, et elektromagnetväljal on kõrge bioloogiline aktiivsus, mis mõjutab elusorganisme negatiivselt. Mõjutegur sõltub järgmistest komponentidest:

• toodetud kiirguse olemus;
• kui kaua ja millise intensiivsusega see jätkub.

Elektromagnetilise iseloomuga kiirguse mõju inimeste tervisele sõltub otseselt lokaliseerimisest. See võib olla kas kohalik või üldine. Viimasel juhul toimub ulatuslik kiiritamine, näiteks elektriliinide tekitatud kiirgus.

Seega viitab kohalik kiiritamine mõjule teatud kehaosadele. Elektroonilisest kellast väljuv või mobiiltelefon elektromagnetlained, mis on kohaliku mõju suurepärane näide.

Eraldi on vaja märkida kõrgsagedusliku elektromagnetilise kiirguse termiline mõju elav aine. Välja energia muundatakse soojusenergia(molekulide vibratsiooni tõttu) on see efekt erinevate ainete soojendamiseks kasutatavate tööstuslike mikrolainekiirguse emitterite töö aluseks. Vastupidiselt eelistele tootmisprotsessid, termiline mõju inimkehale võib olla kahjulik. Radiobioloogia seisukohalt ei ole soovitatav viibida "soojade" elektriseadmete läheduses.

Arvestada tuleb sellega, et igapäevaelus puutume regulaarselt kokku kiirgusega ja seda ei juhtu mitte ainult tööl, vaid ka kodus või linnas liikudes. Aja jooksul bioloogiline mõju koguneb ja tugevneb. Elektromagnetilise müra kasvuga suureneb aju iseloomulike haiguste arv või närvisüsteem. Pange tähele, et radiobioloogia on üsna noor teadus, seetõttu ei ole elektromagnetkiirguse kahjusid elusorganismidele põhjalikult uuritud.

Joonisel on kujutatud tavapäraste kodumasinate tekitatud elektromagnetlainete taset.

Pange tähele, et väljatugevuse tase väheneb kaugusega oluliselt. See tähendab, et selle mõju vähendamiseks piisab, kui liikuda allikast teatud kaugusele.

Elektromagnetvälja kiirguse normi (normatiivsuse) arvutamise valem on näidatud asjakohastes GOST-ides ja SanPiN-ides.

Kiirguskaitse

Tootmises kasutatakse kiirguse eest kaitsva vahendina aktiivselt neelavaid (kaitse)ekraane. Kahjuks ei ole selliste seadmetega kodus võimalik end elektromagnetvälja kiirguse eest kaitsta, kuna see pole selleks mõeldud.

• elektromagnetvälja kiirguse mõju vähendamiseks peaaegu nullini tuleks eemalduda elektriliinidest, raadio- ja teletornidest vähemalt 25 meetri kaugusele (tuleb arvestada allika võimsusega);
• kineskoopkuvari ja teleri puhul on see kaugus palju väiksem - umbes 30 cm;
• elektroonilisi kellasid ei tohiks asetada padja lähedale, nende optimaalne kaugus on üle 5 cm;
• mis puudutab raadioid ja mobiiltelefone, siis ei ole soovitatav neid lähemale kui 2,5 sentimeetrit tuua.

Pange tähele, et paljud teavad, kui ohtlik on kõrgepingeliinide läheduses seista, kuid samal ajal ei pea enamik inimesi tavalisi kodumasinaid oluliseks. Kuigi piisab, kui panna süsteemiüksus põrandale või teisaldada, ja kaitsete ennast ja oma lähedasi. Soovitame teil seda teha ja seejärel mõõta tausta arvutist elektromagnetvälja kiirgusdetektori abil, et visuaalselt kontrollida selle vähenemist.

See nõuanne kehtib ka külmiku paigutuse kohta, paljud panevad selle köögilaua lähedale, praktiline, kuid ohtlik.

Ükski tabel ei suuda näidata täpset ohutut kaugust konkreetsetest elektriseadmetest, kuna heitkogused võivad olenevalt seadme mudelist ja tootjariigist erineda. Hetkel puudub ühtne rahvusvaheline standard, seega in erinevad riigid standardid võivad oluliselt erineda.

Kasutades saate kiirguse intensiivsust täpselt määrata spetsiaalne seade- Fluxmeter. Venemaal vastuvõetud standardite kohaselt ei tohiks maksimaalne lubatud annus ületada 0,2 μT. Mõõtmiseks soovitame korteris kasutada ülaltoodud seadet elektromagnetvälja kiirgusastme mõõtmiseks.

Püüdke vähendada kiirgusega kokkupuute aega ehk ärge viibige kaua töötavate elektriseadmete läheduses. Näiteks pole üldse vaja toidu valmistamise ajal pidevalt elektripliidi või mikrolaineahju juures seista. Elektriseadmete osas näete, et soe ei tähenda alati ohutut.

Lülitage elektriseadmed alati välja, kui neid ei kasutata. Inimesed jätavad sageli erinevad seadmed sisselülitatuks, arvestamata, et sel ajal kiirgab elektriseadmetest elektromagnetkiirgust. Lülitage sülearvuti, printer või muu varustus välja, kiirgusega kokkupuude pole vajalik, pidage meeles oma ohutust.