光学基础知识大讲堂

——第3期：详解电磁辐射

何卓铭

电磁辐射作为一种看不见、摸不着的场，是电磁波能量传递的一种方式。而我们生活着的地球环境中，便充斥着大量的电磁辐射，不过不用害怕，只有当电磁辐射达到一定程度的时候，才会对人体造成危害。作为一档正规的科普类系列文章，还是有必要首先科普下什么是电磁波的，好吧，如无需求请跳过！

电磁波

电磁波，是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，比如太阳光便是一种部分可见的电磁波。我们先从最熟悉的波段开始讲起，可见光波长范围为：400~750 nm，红橙黄绿青蓝紫，波长从大小排列，红光波长最大，紫光波长最短，是我们人眼唯一能够看到的电磁波。电磁波波长越短，频率越大，能量也就越强，想想紫外线把你晒脱皮吧。

好吧，接着以可见光为界限，先往波长更小的方向开始讲。比可见光紫光波长小的是紫外光，一般来说波长是10~400 nm，几十纳米我们通常也称为深紫外区；再接下去是X射线，波长范围为0.001~10 nm，几纳米我们通常称为软X射线；最后一种是γ射线，波长小于0.001 nm。众所周知，γ射线其中一个用途是用作手术刀(俗称γ刀)，用来切除肿瘤。X射线的话，由于其强穿透性的特性，经常用作安检以及胸透等。

接下来，再往波长大的方向介绍。比可见光红光波长大的就是红外区(又有近红外和远红外之分)，近红外波长范围为750~2500 nm，远红外波长为2.5~1000 μm (注意：单位改成了μm)；然后就是微波波段了(微波相对比较好记)，分别包括分米波、厘米波、毫米波，波长为各自dm、cm、mm量级；然后就是无线电波(m量级、km量级等)，由于波长较长，绕射能力非常强，主要用于广播、电视等通信中。补充：还有一种常用的电磁波：太赫兹波，波长为30~3000 μm，处于远红外区和微波区之间，正是由于这个独特的区域，导致其即具有光学特性，又具有电子特性，是一个重要的前沿交叉领域，也有很广泛的应用。

图1电磁波分类(图片来源于网络)

电磁辐射

了解了什么是电磁波，可以知道在日常生活中，我们生活周围就包含着大量的电磁辐射，无论是来自太阳、雷电等天然电磁辐射，还是例如发射塔、核电站等人为电磁辐射。一般来说，电磁辐射从能量的角度可以分为二种：1、电离性辐射，例如γ射线、X射线、部分紫外线，由于这些电磁波的波长短，其光子携带的能量非常高，高到足以破坏分子间的化学键；2、非电离型辐射，比如可见光、红外、微波、无线电波等，这些电磁波的光子能量不足以破坏化学键，它对人体的影响不像电离性辐射一样表现为即时伤害型的，而是累积型的。为此，国家很早也出台了电磁辐射防护规定(GB 8702-1988)，相应频段都有一定的时间、辐射强度限制。而电磁辐射，由于日常生活中使用频率的差别，例如手机、微波炉、电脑、WiFi辐射会有较高频率存在各种各样的谣言，下面让小编再带你详细了解下吧。手机辐射

手机是目前生活中使用最频繁的电子设备，没有之一，手机辐射自然也是我们最关注的电磁辐射。2015年曾有研究所测试了6款手机的辐射量，iPhone 6 Plus的辐射量最高，比吸收率( SAR ) 达到0.58W，美国辐射保护与测量委员会(NCRP)和美国电气电子工程师协会(IEEE)所制定的美标为SAR不大于1.6，而我国的标准采用世卫组织推荐的欧标，SAR不大于2.0。显然，手机辐射值显然远低于国家和国际标准。正常来说，手机辐射不会影响人身健康，这本就是科学界共识，当然也没有直接证据证明在标准值内的手机辐射就不会产生影响，毕竟累积型的谁也说不清楚。微波炉辐射

微波炉，也是日常生活中普遍使用的家用电器，加热食物方便快捷。作为一档正规的科普类系列文章，也有必要科普下微波炉的原理，好吧，你要是不想看直接跳过。微波炉原理：顾名思义，微波炉是在微波场中快速加热食物。当电能转化成微波辐射到食品上，食物中的水分子会在微波电场中形成定向运动，然后通过快速变化微波电场方向，使得分子间快速摩擦，从而产生热量。正常情况下，微波炉的内部屏蔽装置几乎隔离了电磁辐射，而且目前的微波炉都有保护措施，开门会自动触发停止微波炉运作。而微波炉使用的是微波波段，频率远低于X射线等，微波炉致癌也是无稽之谈。当然，安全起见，微波炉运作的时候，请远离它总是不会错的。电脑和WiFi路由器辐射

以无线路由器TP-LINK为例，其电磁辐射测试(紧贴机身)结果一般在20~30 μW/cm2之间(国家标准为40 μW/cm2)，而且电磁辐射在空气中衰减非常大，所以完全没有必要担心。至于计算机辐射，我觉得相比于担心辐射对人体的影响，还不如多关心关心你的眼睛疲劳和视力问题。

关于谣言

三人成虎、谣言止于智者都是中国古代关于谣言的一些典故。在互联网高速发展的信息大爆炸时代，微信、微博等社交媒体上充斥着大量的信息(谣言)，真假难辨。而关于谣言，小编总结了其两大特性：可信性和可接受性。可信性非常好理解，如果一个谣言太过于荒谬，要么是来搞笑的，要么就是在侮辱大众的智商。可接受性，就是对于谣言的接受程度。比如孕妇防辐射衣，商家宣传电脑辐射对孕妇什么什么不好，对小孩有啥啥啥影响。难道你要让一个孕妇去调研下电脑辐射达到多少μW/cm2，然后再对比下国家标准看是不是超标。别闹，大家都很忙的，几百块钱的东西买来求个心安，况且二胎也还可以用的！好吧，这就是接受成本，如果一件防辐射衣要几万块钱，那估计还真有人会出来辟谣。而小编正在做的科普，就是为了提高谣言的可接受程度，从而不用再考虑可接受性问题(顿时小编内心如下图

)！

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