Относится ли видимый свет к электромагнитным излучениям

Хотя в вакууме электромагнитные волны всех частот распространяются одинаково — со скоростью света, их взаимодействие с веществом очень сильно зависит от частоты (а равным образом от длины волны и энергии кванта). По характеру взаимодействия с веществом излучение делят на диапазоны: гамма-излучение, рентген, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны, которые вместе образуют электромагнитный спектр. Сами эти диапазоны в свою очередь разделяют на поддиапазоны, причем в науке нет единой устоявшейся традиции такого деления. Тут многое зависит от применяемых технических средств для генерации и регистрации излучения. Поэтому в каждой сфере науки и техники поддиапазоны определяют по-своему, а нередко даже сдвигают границы основных диапазонов.

Из всего спектра человеческий глаз способен улавливать излучение только в очень узком диапазоне видимого света. От одного его края до другого частота излучения (а равно длина волны и энергия квантов) меняется менее чем в два раза. Для сравнения самые длинные радиоволны в 10 14 раз длиннее видимого излучения, а самые энергичные гамма-кванты — в 10 20 энергичнее. Тем не менее, на протяжении многих тысяч лет большую часть информации об окружающем мире люди черпали из диапазона видимого излучения, границы которого определяются свойствами светочувствительных клеток человеческой сетчатки.

Разные длины волн видимого света воспринимаются человеком как разные цвета — от красного до фиолетового. Традиционное деление видимого диапазона спектра на семь цветов радуги является культурной условностью. Никаких четких физических границ между цветами нет. Англичане, например, обычно делят радугу на шесть цветов. Известны и другие варианты. За восприятие всего разнообразия цветов и оттенков видимого света отвечают всего три различных типа рецепторов, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цвету. Это позволяет воспроизводить практически любой цвет, смешивая на экране эти три основных цвета.

Для приема видимого света от далеких космических источников используют вогнутые зеркала, которые собирают излучение с большой площади практически в одну точку. Чем крупнее зеркала, тем мощнее телескоп. Зеркала должны изготавливаться с чрезвычайно высокой точностью — отклонения формы поверхности от идеальной не должны превышать десятой доли длины волны — 40 нанометров, то есть 0,04 микрона. И такая точность должна сохраняться при любых поворотах зеркала. Это определяет высокую стоимость больших телескопов. Диаметр зеркал самых крупных оптических инструментов — телескопов Кека на Гавайях — 10 метров.

Хотя атмосфера прозрачна для видимого света (отмечено голубыми стрелками на плакате), она всё же создает серьезные помехи для наблюдений. Даже если забыть про облака, атмосфера немного искривляет лучи света, что снижает четкость изображения. Кроме того, сам воздух рассеивает падающий свет. Днем это голубое свечение, вызванное рассеянным светом Солнца, не позволяет вести астрономические наблюдения, а ночью — рассеянный свет звезд (и в последние десятилетия искусственная засветка неба наружным освещением городов, автомобилями и т. п.) ограничивает видимость самых бледных объектов. Справиться с этими трудностями позволяет вынос телескопов в космос. Телескоп «Хаббл» по земным меркам имеет очень скромные размеры — диаметр 2,24 метра, однако благодаря заатмосферному размещению он позволил сделать множество первоклассных астрономических открытий.

Ультрафиолетовое излучение

С коротковолновой стороны от видимого света располагается ультрафиолетовый диапазон, который делят на ближний и вакуумный. Как и видимый свет, ближний ультрафиолет проходит через атмосферу. Органами чувств человек его не воспринимает, но на коже ближний ультрафиолет вызывает появление загара. Это защитная реакция кожи на определенные химические нарушения под действием ультрафиолета. Чем короче длина волны, тем большие нарушения может вызывать ультрафиолетовое излучение в биологических молекулах. Если бы весь ультрафиолет проходил через атмосферу, жизнь на поверхности Земли была бы невозможна. Однако выше некоторой частоты атмосфера перестает пропускать ультрафиолетовое излучение, поскольку энергии его квантов становится достаточно для разрушения (диссоциации) молекул воздуха. Одним из первых ультрафиолетовый удар принимает на себя озон, за ним следует кислород. Вместе атмосферные газы предохраняют поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое называют вакуумным, поскольку оно может распространяться только в пустоте (вакууме). Верхний предел вакуумного ультрафиолета — 200 нм. С этой длины волны начинает поглощать ультрафиолет молекулярный кислород (O2).

Спектр электромагнитных волн.

Телескопы для ближнего ультрафиолетового излучения строятся по тем же принципам, что и для видимого диапазона. В них тоже используются зеркала, покрытые тонким отражающим металлическим слоем, но изготавливать их надо с еще большей точностью. Ближний ультрафиолет можно наблюдать с Земли, вакуумный — только из космоса.

3.3. Рентгеновские лучи

Рентгеновское излучение (рентгеновские лучи) – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между УФ- и гамма-излучением (Прохоров, 1988, том 4). 18

Сначала Г. Мѐллер (1927) на дрозофиле, а затем Л. Стадлер (1928) на ячмене и кукурузе убедительно продемонстрировали мутагенное действие рентгеновского излучения. Радиационные повреждения генетического материала являются не прямыми, а лишь потенциальными источниками возникновения мутаций, поскольку процесс индуцированного мутагенеза непосредственно связан с метаболизмом повреждѐнной клетки, в которой действуют различные системы репарации. Мутации, возникающие под влиянием рентгеновских лучей, в гораздо большей степени характеризуются пониженной жизнеспособностью и наличием стерильности. Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощѐнной дозе излучения (Дубинин, 1966). Способно проникать через мягкие ткани и потому используется для просвечивания организма на предмет установления патологий (раковых опухолей, отѐков, травм костей) (Аннабел, 1998).

3.4. Ультрафиолетовые волны

Часть солнечного излучения, способного проникать к поверхности Земли. Способно сжигать живые клетки, но в небольших дозах оказывают стимулирующее действие на организм (синтез и превращение в коже витамина D, загар – выработка меланина). Способность ультрафиолетовых (УФ) лучей вызывать мутации была обнаружена в начале 30-х годов в исследованиях на дрозофиле и цветковых растениях. УФ-лучи довольно сильный физический мутаген, особенно для одноклеточных организмов. ДНК максимально адсорбирует УФ с длиной волны 254-260 нм. Эта же величина соответствует максимуму мутагенности УФ, что указывает на прямую связь процесса индукции предмутационных повреждений ДНК с поглощением УФ еѐ азотистыми основаниями УФ лампы используют для подсветки специальных материалов и стерилизации научного оборудования (рис. 2). Действие УФ облучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи (загар) приводит к ожогам. Длительное действие УФ способствует развитию меланомы и различных видов рака кожи. 19

Рис. 2 Ультрафиолетовые лампы и стерилизационное оборудование УФ оказывает бактерицидное действие на атмосферу. УФ излучение неощутимо для глаз человека, но при воздействии вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Так, например, 1 августа 2008 года десятки россиян повредили сетчатку глаза во время солнечного затмения. Они жаловались на резкое снижение зрения и пятно перед глазами (Аннабел, 1998).

Спектр

Человеческий глаз воспринимает свет разной длины волны как впечатление различных цветов (рис. 1).

Спектр видимого света

  • фиолетовый от 380 нм до 436 нм;
  • синий от 436 нм до 495 нм;
  • зеленый от 495 нм до 566 нм;
  • желтый, от 566 нм до 589 нм;
  • оранжевый 589 нм — 627 нм;
  • красный от 627 нм до 780 нм.

Белый свет — это смесь всех цветов. Вы можете увидеть это, разложив свет в призме или посмотрев на радугу, которая возникает в результате дисперсии белого света на капельках воды в облаках.

Как получается, что мы видим мир в красках? Когда белый свет падает на тело, часть излучения поглощается, а часть отражается от его поверхности. Если тело поглощает свет от красного до зеленого и отражает синий и фиолетовый свет, то при рассмотрении в белом свете оно будет иметь оттенок синего или фиолетового, в зависимости от соотношения этих цветов в отраженном свете.

Видимый свет лишь слегка поглощается как атмосферой Земли, так и водой. Эта особенность чрезвычайно важна для жизни на Земле. Ему мы обязаны не только способностью видеть окружающее нас пространство, но и самим происхождением жизни на Земле. Жизнь не могла бы существовать без фотосинтеза, для которого необходим свет.

Свет имеет волновую природу, т.е. он подвержен различным физическим явлениям, характерным для волн, таким как дифракция или интерференция. Но в то же время он имеет корпускулярную природу — он состоит из фотонов, элементарных частиц с нулевым зарядом и массой покоя. Отсутствие массы покоя означает, что фотон не существует в состоянии покоя, он может двигаться только со скоростью света.

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте волны и обратно пропорциональна длине электромагнитной волны:

E = h * ν = ( h * c ) / λ, где

где ν — частота волны, λ — длина волны, c = 3 * 10 8 — скорость света, h — постоянная Планка, h = 6,63*10- 34 Дж*с = 4,14*10 -15 эВ·c.

Смешивая вместе красные, синие и зеленые лучи света, можно получить любой цвет. Смешивание света равной интенсивности этих трех цветов дает белый свет (рис. 2). Изменяя пропорцию каждого цвета, можно получить другой цвет. Явление создания новых цветов путем наложения лучей видимого света разной длины называется аддитивным синтезом.

Аддитивный синтез цвета

Чувствительность человеческого глаза к цветам обусловлена наличием в сетчатке трех типов фоторецепторов, называемых колбочками. Каждый тип колбочек чувствителен к разным цветам света: красному, зеленому и синему. В зависимости от соотношения этих трех цветов, регистрируемых колбочками, в мозге формируется впечатление о полученном цвете.

Центр области видимого света находится на длине волны около 555 нм, что соответствует желто-зеленому цвету. К свету этого цвета чувствительность глаза наиболее высока. Кривая чувствительности глаза стремится к нулю как на длинноволновой, так и на коротковолновой стороне (рис. 3).

Чувствительность глаз к свету разной длины волны

Все современные мониторы, телевизоры, цифровые камеры и подобные устройства работают по принципу аддитивного смешивания цветов. Комбинируя цвета RGB (красный, зеленый, синий) в любом количестве комбинаций, можно получить широкий спектр производных цветов на экране.

Источники.

Источником видимого света может быть пламя свечи, газ в люминесцентной лампе или зажженная лампочка, а также отражающий солнечный свет объект.

Установленные нормы ЭМИ для человека

Каждый орган в нашем теле вибрирует. Благодаря вибрации вокруг нас создается электромагнитное поле, содействующее гармоничной работе всего организма. Когда на наше биополе воздействуют другие магнитные поля, это вызывает в нем изменения. Иногда организм справляется с влиянием, иногда – нет. Это становится причиной ухудшения самочувствия.

Даже большое скопление людей создает электрический заряд в атмосфере. Полностью изолироваться от электромагнитного излучения невозможно. Есть допустимый уровень ЭМИ, который лучше не превышать.

Вот безопасные для здоровья нормы:

  • 30-300 кГц, возникающие при напряженности поля 25 Вольт на метр (В/м),
  • 0,3-3 МГц, при напряженности 15 В/м,
  • 3-30 МГц – напряженность 10 В/м,
  • 30-300 МГц – напряженность 3 В/м,
  • 300 МГц-300 ГГц – напряженность 10 мкВт/см 2 .

При таких частотах работают гаджеты, радио- и телеаппаратура.

Воздействие электромагнитных лучей на человека

Что такое электромагнитное излучение и как оно влияет на человека

Нервная система чрезвычайна чувствительна к влиянию электромагнитных лучей: нервные клетки уменьшают свою проводимость. В результате ухудшается память, притупляется чувство координации.

При воздействии ЭМИ на человека не только подавляется иммунитет – он начинает атаковать организм.

ВАЖНО! Для беременных женщин электромагнитное излучение представляет особую опасность: снижается скорость развития плода, появляются дефекты в формировании органов, велика вероятность преждевременных родов.

Что такое электромагнитное излучение и вредно ли оно в быту

Электромагнитное излучение — это энергия, которая передается через электромагнитные волны, такие как радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и . Это излучение происходит от различных источников, включая Солнце, электрические и магнитные поля, атомные реакции и технологические устройства, например мобильные телефоны и компьютеры. Соответственно, среди видов электромагнитного излучения выделяют: радиоволны; микроволны; инфракрасное излучение; видимый свет; ультрафиолетовое излучение; рентгеновское излучение; гамма-излучение.

Электромагнитное излучение может по-разному влиять на живые организмы в зависимости от дозы, частоты и других характеристик излучения. В малых дозах, таких как, например, свет, электромагнитное излучение не опасно. Однако как только мы переходим к более высоким уровням излучения, например инфракрасным лучам, ультрафиолетовым, рентгеновским и , которые обладают более высокой частотой и энергией, оно может стать опасным.

Излучение в больших дозах может воздействовать на организмы негативно, вызывая ионизацию, повреждение ДНК-клеток, повышение риска заболеваний, таких как рак, изменение давления, нервной деятельности и т. д.

Вредны ли бытовые приборы с электромагнитным излучением

Один из часто используемых бытовых приборов — микроволновая печь . Как она работает? Микроволны в ней производятся с помощью электронной трубки. Они генерируются только при включении в сеть, прекращают свое существование после прекращения подачи электроэнергии и поэтому не остаются в пище. Кроме того, такие волны не обладают достаточной энергией для того, чтобы разрушать молекулы и вызывать раковые заболевания. Поэтому при правильном использовании микроволновая печь не опасна для здоровья. Однако если позволить микроволнам проникать внутрь упаковок или контейнеров, которые не предназначены для использования с микроволнами, то это может приводить к выделению токсичных веществ из этих материалов.

Другой часто используемый бытовой прибор — мобильный телефон . Он излучает сигналы, которые представляют собой форму неионизирующего электромагнитного излучения. И так как телефоны используются часто, вызывает беспокойство тот факт, что ваш мозг теоретически может поглощать часть этой энергии. Так ли это? Эти электромагнитные волны гораздо слабее, чем ионизирующее излучение вроде рентгеновских лучей, ультрафиолетового и , которые способны проникать через ткани организма и наносить вред клеткам, меняя структуру ДНК. Неионизирующее излучение не обладает достаточной энергией, чтобы напрямую причинить вред структуре ДНК на клеточном уровне. Иными словами, излучение, которое испускается от телефона, находится на безопасном уровне.

Если вы хотите проверить, насколько безопасен используемый вами прибор, то можете посмотреть на удельный коэффициент поглощения (Specific Absorption Rate — SAR) электромагнитной энергии. Это показатель электромагнитной энергии, которая поглощается в тканях тела человека во время пользования устройством. Производители обязаны сообщать, каков максимальный уровень SAR, излучаемый их товаром. Эту информацию можно найти в интернете или же в инструкции по пользованию телефоном.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Piccy.info - Free Image Hosting

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Piccy.info - Free Image Hosting

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Piccy.info - Free Image Hosting

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Еще в 19 веке английский ученый Майкл Фарадей развил идею электромагнитного поля и показал возможность создания электрогенераторов и двигателей. Наблюдения американского изобретателя Томаса Эдисона за искрой между полюсами индуктора подтолкнули немецкого физика Генриха Герца к открытию электромагнитных волн. А 7 мая 1895 года русский физик и электромеханик Александр Попов продемонстрировал на заседании Русского физико-химического общества свое новое изобретение — «грозоотметчик».

Позже, придумывая радио, русский ученый Александр Попов и не догадывался о том влиянии, которое могут оказывать на человека излучаемые этим устройством электромагнитные волны. Хотя история искусственных электромагнитных волн берет свое начало гораздо раньше.

До середины XX века мировое ученое сообщество просто-напросто не обращало внимания на электромагнитное загрязнение. Было распространено мнение, что «слабые» поля с частотами менее 300 Гц, типичные для нашего окружения, близки к магнитному полю Земли и не могут представлять опасности для человека.

Тревогу настало время бить тогда, когда в 60-х годах начали появляться первые сообщения о головных болях, повышенной утомляемости, болях в области сердца, головокружении и бессоннице у людей, которые работали на силовых подстанциях и подвергались воздействию низкочастотных электромагнитных полей в течение рабочего дня.

Известно, что для электромагнитных волн характерны определенные свойства, о которых впервые заговорил Максвелл. Эти свойства обуславливаются различиями и зависимостью от параметра длины. Именно в соответствии с этими параметрами волны электромагнитных полей подразделяются на диапазоны, которые, в свою очередь, имеют достаточно условную шкалу, поскольку расположенные рядом частоты накладывают свои свойства друг на друга.

К таковым относятся:

· высокая проникающая способность;

· быстрая скорость растворения в веществе;

· негативное и благотворное влияние на человека.

Принцип действия

Электромагнитное излучение имеет энергию, основной характеристикой которой является ее напряженность. Существует постоянное и переменное поле электромагнитных волн.

Первое — характеризуется напряженностью, которая обуславливается силой, оказывающей каталитическое действие на токовый проводник. В качестве единицы напряжения выступает ампер. Переменная разновидность совмещает в себе магнитную и электрическую разновидности магнитных полей , которые расширяются в пространстве в виде волн. [2]

Область распространения включает в себя три зоны:

1) ближнюю — индукционную;

2) промежуточную — интерференционную;

3) дальнюю — волновую.

Существует несколько его разновидностей:

· Видимый свет . Это излучение, способное восприниматься человеческим зрением. Волновая длина достаточно короткая и варьируется в пределах 380–780 нанометров.

· Инфракрасное . Представляет собой что-то среднее между световым излучением и волнами радио.

· Радиоволны . Отличаются наибольшей длиной и вмещают в себя все разновидности излучения, волны которых характеризуются длиной от полумиллиметра.

· Ультрафиолетовое . Излучение, приносящее вред живому организму.

· Рентгеновское . Производится электронными частицами и нашло широкое применение в медицине.

· Гамма-излучение . Имеет самую короткую длину волн, представляя высокий уровень опасности для человеческого организма.

электромагнитное излучение.png

Применение и влияние

Свое широкое применение электромагнитное излучение получило только в конце 19-го века, когда активно развивалась радиосвязь, посредством которой стало возможно общение на далеком расстоянии.

В качестве главных электромагнитных источников выступают крупные объекты промышленного масштаба, а также различные электрические линии передач. Помимо этого, рассматриваемый вид излучения получил активное применение в военной сфере. Там они представлены радарами и другими электрическими приборами, имеющих сложное устройство. [2]

В медицинской области для лечения разнообразных болезней применяется инфракрасное излучение. Кроме этого:

· посредством рентгеновского обследования становится возможным выявление внутренних повреждений в человеческом организме;

· лазер позволяет проводить операции, которые требуют ювелирной точности и т. п.

Однако, несмотря на перечисленную выше пользу, электромагнитное излучение может спровоцировать возникновение ряда негативных признаков:

Повышенное воздействие определенных видов электромагнитных волн способно привести к повреждениям органов, расположенных внутри, и мозговой центральной нервной системы, что впоследствии чревато психическими расстройствами.

Во избежание столь отрицательных влияний существуют определенные стандарты, которые регулируют безопасность электромагнитного воздействия. Так для каждого из видов электромагнитного излучения разработаны конкретные документы регулирующего характера в виде гигиенических норм и радиационных стандартов.

Электромагнитное излучение влияет на человеческий организм и остается до конца неизученным, по причине чего рекомендуется свести к минимуму его воздействие.

Достоинства и недостатки

Главным преимуществом ЭМИ является его активное применение в медицинской сфере. Посредством рентгеновского и инфракрасного излучений становится возможным обследование внутренних органов с последующим выявлением вероятных заболеваний.

электромагнитное излучение.png

К недостатку же электромагнитного излучения следует отнести негативное воздействие на организм человека в случаях, когда это влияние превышает нормы. По возможности его необходимо избегать. Более того, известен накопительный эффект биологического влияния излучения: чем он длительней, тем более негативнее последствия. [2]

Многолетнее воздействие способно привести к:

· серьезным сбоям в гормональной системе;

· болезням крови и т. п.

Особенности

Простым обывателям может быть непонятна схожесть между разными, на первый взгляд, объектами электромагнитного излучения, к примеру:

· печка, от которой исходит тепло;

Первые объекты — электромагнитные источники, вторые — представлены приемниками. Также отличается и влияние определенных видов излучения на живой организм, к примеру:

электромагнитное излучение.png

· рентген и излучение гамма-частицами провоцируют повреждение тканевых структур и внутренних органов;

· видимый свет при определенных условиях может негативно повлиять на зрение;

· инфракрасные лучи могут оказывать чрезмерный нагрев на организм;

· при этом радиоволны практически никак не ощущаются.

Однако перечисленные выше отличия выступают различными аспектами одного явления. Электромагнитное излучение обладает волнами, которые имеют схожую распространительную скорость в пространстве. При этом количество колебаний в течение временной единицы может измеряться в широких диапазонных значениях. Окружающее нас пространство насыщено электромагнитным излучением, которое связано не только с радиоволнами, но и с окружающими телами. [2 ]

Нормативные документы по электромагнитным излучениям

1. Федеральный Закон РФ № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

2. СанПИН 001-96 «Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях».

3. СанПИН 2.1.2.1002-2000 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям».

4. СанПИН 2.1.8/2.2.4.1383-03 «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов» и т. д. [ 3 ]

Список литературы

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий