关于电磁波的探讨

董子良 肖伟成

（上海民航新时代机场设计研究院有限公司，上海 200131）

1 电磁波的产生

电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可以说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。

2 电磁波的性质

电磁波频率低时，主要借由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是"电磁辐射借由辐射现象传递能量"的原理一样。

电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。

其速度等于光速c（每秒3×10八次方）。在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。

通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波与电磁波都能发生折射、反射、衍射、干涉,因为所有的波都具有波粒两象性.折射、反射属于粒子性；衍射、干涉为波动性。

3 电磁波及其传播：

3.1 波的基本特征：所有的波都是在传播周期性变化的运动形态。这里的运动形态又可分为：凹凸相间和疏密相间两种。

3.2 振幅：我们把波源偏离平衡位置的最大距离叫做振幅，用字母A表示，单位是米（m），它反映了波源振动的强弱。

周期：波源振动一次所需要的时间叫做周期，用字母T表示，单位是秒（s）；

频率：波源每秒内振动的次数叫做频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz）。频率与周期反映了振动的快慢。

波长：波在一个周期内传播的距离叫做波长，用λ表示，单位是米（m）

波速：波的传播速度，用字母v表示，单位是米/秒（m/s）。

3.3 波长、波速、频率、周期的关系是：v＝λf。

3.4 电磁波：

（1）电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。

（2）电磁波在真空中的传播速度（即光速），c＝3×108m/s。

（3）电磁波谱：

从电磁波谱图可知，电磁波包括了：无线电波、微波、光（包括红外线、可见光和紫外线）、X射线和γ射线等。其中无线电波的波段表见下：

（4）人类应用电磁波传播信息的历史经历了以下变化：

①传播的信息形式从"文字→声音→图像"；

②传播的信息量"由小到大"；

③传播信息的速度"由慢到快"。

4 电磁波的防护

4.1 电磁环境标准及相关规定。为控制现代生活中电磁波对环境的污染，保护人们身体健康，1989年12月22日我国卫生部颁布了《环境电磁波卫生标准》(GB9175－88)，规定居住区环境电磁波强度限制值：长、中、短波应小于lOV/m，超短波应小于5V/m，微波应小于10μW/cm2。我国有关部门还制订了《电视塔辐射卫生防护距离标准》，国家环保局也颁布了《电磁辐射环境保护管理办法》。

4.2 电磁波防护措施。根据电磁波随距离衰减的特性，为减少电磁波对居民的危害，应使发射电磁功率较大、可能产生强电磁波的工作场所和设施，如电视台、广播电台、雷达通信台站、微波传送站等，尽量设在远离居住区的远郊区县或地势高的地区。必须设置在城市内、邻近居住区域和居民经常活动场所范围内的设施，如变电站等，应与居住区间保持一定安全防护距离，保证其边界符合环境电磁波卫生标准的要求。同时，对电磁波辐射源需选用能屏蔽、反射或吸收电磁波的铜、铝、钢等金属丝或高分子膜等材料制成的物品进行电磁屏蔽，将电磁辐射能量限制在规定的空间之内。

4.3 高压特别是超高压输电线路应远离住宅、学校、运动场等人群密集区。使用电脑时，应选用低辐射显示器，并保持人体与显示屏正面不少于75cm的距离，侧面和背面不少于90cm，最好加装屏蔽装置。

4.4 应严格控制移动通信基站的密度，确保设置在市区内的各种移动通信发射基站天线高于周围建筑，在幼儿园、学校校舍、医院等建筑周围一定范围内不得建立发射天线。

4.5 为减轻家庭居室内电磁污染及其有害作用，应经常对居室通风换气，保持室内空气畅通。科学使用家用电器:例如，观看电视或家庭影院、收听组合音响时，应保持较远距离，并避免各种电器同时开启；使用电脑或电子游戏机持续时间不宜过长等。

4.6 使用手机电话时，尽量减少通话时间；手机天线顶端要尽可能偏离头部，尽量把天线拉长；在手机电话上加装耳机等。

4.7 另外，可每天服用一定量的维生素C或者多吃些富含维生素C的新鲜蔬菜，如辣椒、柿子椒、香椿、菜花、菠菜等；多食用新鲜水果如柑橘、枣等。饮食中也注意多吃一些富含维生素A、C和蛋白质的食物，如西红柿、瘦肉、动物肝脏、豆芽等；经常喝绿茶。这些饮食措施，可在一定程度上起到积极预防和减轻电磁辐射对人体造成伤害的作用。

电磁波辐射是近三四十年才被人们认识的一种新的环境污染，现在人们对电磁辐射仍处于认识和研究阶段。由于它看不见、摸不着、不易察觉，所以容易引起人们的疑虑。另外，有些关于电磁辐射的报道不太客观、缺乏科学性，导致了不必要的误解和恐慌。一般地说，判定电磁辐射是否对居住环境造成污染，应从电磁波辐射强度、主辐射方向、与辐射源的距离、持续时间等几方面综合考虑。所以，在加强电磁防护同时，对电磁波污染问题也应采取科学的态度，客观分析、严肃对待，切不可人云亦云，不负责的盲目夸大，造成人们认识的混乱。当然，随着科学技术水平的发展，人们对电磁波污染及其危害的认识会逐渐深人，许多谜底终将被揭开。

[1]邓新华，刘新芽.介质层中电磁波的能量中心运动方程.南昌大学物理学系、南昌大学物理学系.江西南昌，期刊，南昌大学学报 (理科版)，2004-06-15.