Електромагнітні поля та електромагнітні випромінювання

 

1. Електричні і магнітні поля та електромагнітні випромінювання промислової частоти і радіочастотного діапазону

2. ІЧ випромінювання

3. Ультрафіолетове випромінювання (УФВ)

4. Лазерне випромінювання

Література

 

 

Електромагнітна сфера нашої планети визначається, в основному, електричним (Е=120-150 В/м) і магнітним (Н=24-40 А/м) полями Землі, атмосферним електричним радіовипромінюванням Сонця і галактик, а також полями штучних джерел. Діапазон природних і штучних полів дуже широкий: починаючи від постійних магнітних і електростатичних полів і кінчаючи ренгенівським і гамма-випромінюванням частотою 3*1021 Гц і вище. Кожний з діапазонів електромагнітних випромінювань по-різному впливає на розвиток живого організму. У відмінність від світлового, інфрачервоного й ультрафіолетового випромінювань ще не знайдено відповідних рецепторів для ЕМВ інших діапазонів. Маються деякі факти про безпосереднє сприйняття клітинами мозку ЕМВ радіочастотного діапазону, про вплив низькочастотних ЕМВ на функції головного мозку, які вимагають додаткового підтвердження.

Джерелами електромагнітних випромінювань радіочастот є потужні радіостанції, генератори надвисоких частот, установки індукційного і діелектричного нагрівання, радари, вимірювальні і контролюючі пристрої, дослідницькі установки, високочастотні прилади і пристрої в медицині та побуті.

Джерелом електростатичного поля й електромагнітних випромінювань у широкому діапазоні частот (понад – та інфранизькочастотному, радіочастотному, інфрачервоному, видимому, ультрафіолетовому, рентгенівському) є персональні електронно-обчислювальні машини (ПЕОМ і відеодисплейні термінали (ВДТ) на електронно-променевих трубках, які використовуються як у промисловості та наукових дослідженнях, так і в побуті. Небезпеку для користувачів являє електромагнітне випромінювання монітора в діапазоні частот 20 Гц-300 МГц і статичний електричний заряд на екрані.

Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь-які електроустановки і струмопроводи промислової частоти. Чим більше струм, що протікає в них, тим вище інтенсивність полів.

 

 

Інфрачервоне випромінювання (теплове) виникає скрізь, де температура вище абсолютного нуля, і є функцією теплового стану джерела випромінювання. Більшість виробничих процесів супроводжується виділенням тепла, тепло виділяється виробничим устаткуванням і матеріалами. Нагріті тіла віддають своє тепло менш нагрітим трьома способами: теплопровідністю, тепловипромінюванням, конвекцією. Дослідження показують, що близько 60% тепла, що втрачається, приходиться на частку тепловипромінювання. Промениста енергія, проходячи простір від нагрітого тіла до менш нагрітого, переходить у теплову енергію в поверхневих шарах тіла, що опромінюється. У результаті поглинання випромінюваної енергії підвищується температура тіла людини, конструкцій приміщень, устаткування, що в значній мірі впливає на метеорологічні параметри (приводить до підвищення температури повітря в приміщенні).

Джерела ІЧ випромінювання поділяються на природні (природна радіація сонця, неба) і штучні – будь-які поверхні, температура яких вища порівняно з поверхнями, що опромінюються. Для людини це все поверхні t> 36-37C.

По фізичній природі ІЧ випромінювання явояє собою потік матеріальних часток, яким притаманні квантові і хвильові властивості. ІЧ випромінювання охоплює область спектра з довжиною хвилі 0. 78... 540 мкм. Енергія кванта лежить у межах 0. 0125... 1. 25 еВ.

За законом Стефана-Больцмана інтегральна щільність випромінювання, Вт/м2, абсолютно чорного тіла пропорційна четвертому степеню його абсолютної температури

 

Таблиця

Ступінь чорності матеріалів

Матеріалt0СE

Алюміній225 – 5750. 039 – 0. 057

Сталь луджена250. 043 – 0. 064

Азбестовий картон240. 96

Цегла червона200. 93

 

Випромінювальною здатністю чи спектральною щільністю енергетичної світимості тіла називають величину Ew, чисельно рівну поверхневій щільності потужності теплового випромінювання тіла в інтервалі частот одиничної ширини (спектральна характеристика теплового випромінювання)

 

Ew=dw/dv, Дж/м2.

 

Випромінювальною здатністю тіла в напрямку нормалі.

 

Щільність променистого потоку qr на відстані r від теплового джерела обернено пропорційна квадрату відстані

 

qr= q1/r2 = (0. 91S (T1 /100) 4 – (T2 /100) 4) / r2,

 

де q1 – щільність променистого потоку на відстані одиниці довжини від випромінювача;

S – площа випромінюваної поверхні;

T1 – температура випромінюючої поверхні, К;

T2 – температура сприймаючої поверхні, К.

 

На практиці випромінювання є інтегральним, тому що тіла випромінюють одночасно різні довжини хвиль. Однак максимум випромінювання завжди відповідає хвилям визначеної довжини. В міру збільшення температури тіла довжина хвилі зменшується. Між T і  виконується співвідношення Вина:

 

макс * Т = b,

 

де b = 0. 002898 м*град.

 

Спектр теплового випромінювання твердих і рідких тіл суцільний і характеризується діапазоном довжин хвиль випромінювання і довжиною хвиль max, що відповідає максимуму інтенсивності випромінювання. Гази, що мають не менше трьох атомів у молекулі (вуглекислий газ, водяна пара та ін.), мають випромінюючу і поглинаючу здатність, а спектр випромінювання їх носить смугастий характер.

 

 

Ультрафіолетові промені в електромагнітному спектрі розташовуються між тепловою і проникаючою радіацією і носять риси як тієї, так і іншої. Довжина хвилі 390-6 нм з енергією кванта 3, 56-123 еВ. За способом генерації вони відносяться до теплової частини випромінювання, а по дії на поглинаючі тіла – ближче підходять до проникаючій радіації, хоча викликають також і тепловий ефект. Іонізуюча радіація при дії на людину викликає іонізацію, а УФВ