

电离辐射与电磁辐射知识
1. 电离辐射是一种可以把物质电离的辐射,电离辐射对生物是危险的。不是所有的辐射都是电离辐射。
2. 电磁辐射的另一个通俗名字叫电磁波,高能量(高频率)电磁辐射是电离辐射,只有这部分电磁辐射是危险的。
我们先来看看电磁波是怎样根据频率来分类的:
首先是长波(Long radio waves),波长超过 1 千米,频率低于 300kHz,如果按照频率分类长波要包含低频(30k - 300kHz),甚低频(3k - 30kHz),特低频(300 - 3kHz),超低频(30 - 300Hz)和极低频(小于 30Hz)。这些低频电磁波主要是在一些奇怪的领域,比如地质探测潜艇通讯之类……交流电产生的电磁波辐射(50Hz / 60Hz)也是在这个范围内的。长波中频率相对较高的被称为低频频段(30kHz - 300kHZ)的电磁波被用于一些卫星定位系统和无线校时。
至于高压电的辐射问题,在这里再补充几句好了。无论是多少千伏还是多少万伏的高压电线,变电站,高压电塔,变压器,还是家里用的电线,以及所有没有提到的和能源用电有关的设备,它们的工作频率在中国都是 50 赫兹(50Hz)。这种频率的电磁辐射的波长长达 6 千千米,按照电磁辐射发射天线的理论分析,想要发射这种波长的电磁辐射,那么其天线的尺寸也要达到上千千米才能做到。所以对于 50 Hz 的输电设施来说,只能在其很近距离的周围产生感应电磁场,很难做到向外辐射能量。
然后是无线电波(Radio waves),也称为射频波(RF - Radio frequency)。波长范围1毫米至1千米,频率范围 300kHz 至 300GHz。图中可见其相对较低频率段包括无线电通讯常用的调幅(AM)以及调频(FM)频率范围。无线电波中频率较高部分(频率 300MHz 至 300GHz 部分)也称为微波(Microwave)。无线电波主要用途是通讯。额外提一点就是微波有个很有名的用途就是微波炉。
再之后是红外线(IR - Infrared),其波长在 760 纳米至 1 毫米之间,频率则是 300GHz 至 430THz,另外鉴于越往后的频率越高,为了避免出现T往上的P/E/Z/Y造成困扰,之后会用科学计数法来表示频率:430THz 也就是 4.3E14(4.3乘以10的14次方,也就是乘以100,000,000,000,000,而4.3E14 就是430,000,000,000,000)。红外线更多的被用于监测热源。
再之后是可见光(Visible spectrum),波长范围 380 纳米至 780 纳米,频率在 1E14 Hz量级。可见光就是红橙黄绿蓝靛紫……
可见光之后是紫外线(UV Ultraviolet),波长范围 10 纳米至 400 纳米,频率在 1E14 至 1E16 Hz量级。自然界紫外线主要来自恒星辐射。
后两种超高频率电磁波则分别是 X 射线(X Ray)以及频率高的伽玛射线(γ Ray)。X 射线来自电子产生能量变化时以电磁波形式释放的能量,伽马射线来自原子核从高能激态到低能基态过程中以电磁波形式释放的能量。实际上 X 射线和伽玛射线是有一部分频率重合的,只是由于二者的成因不同因而命名也不同。同时由于这两种电磁波的波长极短,可通过原子间空隙,因而可以穿透物体。
从波长小于 150 纳米开始的电磁波,也就是频率超过 1.9E15 赫兹的电磁波,可以使物质电离,也就是说小波长,也就是高频率的一部分紫外线,X 射线以及伽玛射线属于之前提过的电离辐射。
然后就是电离辐射了。
电离辐射包括上面说过的这三种高能电磁波,同时还包含:α射线(α粒子)、β射线(β粒子)、中子等高能粒子流,而被称为宇宙射线的高能粒子射线则两者皆有。电磁波的电离能力,随着电磁波谱变化,电磁波谱中的γ射线、X射线几乎可以电离任何原子或分子。电磁波的频率愈高,能量愈强,电离能力愈强。
非电离辐射是指与X射线相比之下波长较长的电磁波,由于其能量低,不能引起物质的电离,故称为非电离辐射。如近紫外线与可见光、红外线、微波和无线电波等电离能力较弱的电磁波。