常常看到有准妈妈说从哪儿哪儿听说了电吹风、插线板的辐射很大。 又有哪个机构做了什么测试,给出了什么辐射大小排行榜。 那么,是不是真的辐射大对人体的影响就大呢。 今天,我就来讲讲关于辐射的评价问题。(本文需要具有高中物理基础,不懂得可以直接跳过中间看结论) 首先,说一下辐射的概念。大家习惯上喜欢把日常接触的辐射分为电磁辐射和核辐射,这其实并不是一种科学的分类。 不过人们日常生活能够理解,所以也就习惯成自然了。 从科学上说辐射是能量传播的一种方式,包括各种有能量的实物粒子(如电子、阿尔法粒子、中子等)以及光子。 电子、阿尔法粒子、中子这些平时接触不到,所以下面我主要说光子。 光子其实就是电磁波,因为它本身就具有波粒二象性(高中物理有讲)。 既然是波,它就存在两个重要的参数,即频率和振幅(即强度)。 不同频率的电磁波对外的表现形式不一样,下面的图就给出了不同频率的电磁波谱。 从上面的图中我们可以看出,我们通常所说的电磁辐射其实只是频率小于红外线的电磁辐射。 讲完了辐射的概念,就可以说说电磁波的波粒二象性问题。 如何理解波粒二象性呢。打个不恰当的比喻,电磁波就像一个没有重量的能量球,在没碰到东西之前,它就蹦蹦跳跳地往前走,它蹦的高度就是振幅,每秒钟蹦的次数就是频率,这就是波的特性。但是一旦碰到了东西,这个能量球就变成了一个橡皮球,要么被弹开,要么粉身碎骨变成更多的小球,这就是粒子性的表现。 电磁波作为波以频率和振幅表示,作为粒子则以光子能量和强度表示。光子的能量就相当于橡皮球碰上地板时候的动能,强度则表示有多少个橡皮球。单个光子能量和电磁波频率是成正比的,而光子的强度则表现为电磁波的振幅。 讲完了和辐射有关的几个重要参数,再来说说辐射和人体的作用。 人体是由细胞组成的。细胞的基础是分子。分子又是原子通过化学键连接而成。化学键可以形象地理解为一个猴皮筋。 虽然人体整个看起来是完整的,但是从微观角度看,分子之间是存在很大的缝隙的。所以,当辐射到达人体的时候,一部分会以波的形式从分子间的缝隙穿过,而另一部分则会以粒子的形式与分子发生碰撞。 以波的形式穿过的部分,由于其电磁场的作用,会引起体内的极性分子(关于极性分子的概念可以度娘)跟着发生方向的改变。即电磁感应效应。由于在这个过程中,分子没有发生变化,细胞仍然能够正常工作和复制,所以对人体不会有明显的影响。 而以粒子形式与分子发生碰撞的部分则分为两种情况。碰撞主要是与原子核外的电子进行,而核外电子的变动就是影响化学键。形象一点的描述就是,分子是一个由猴皮筋把几个小球串在一起,而辐射就是一个小球来撞这个猴皮筋。 当小球的能量比较小(即光子能量小)的时候,猴皮筋会振动,从而导致它拴着的小球跟着一起振动,即分子振动。 由于猴皮筋会自我恢复,所以只要单个小球打不断猴皮筋,再多的小球也不会把猴皮筋打断。 也就是说,只要辐射频率(也就是单个光子的能量)达不到打断分子化学键的门槛,不管辐射有多大,辐射也最多只会导致分子振动。分子振动会产生热。这就是辐射的热效应。同样在这个过程中,分子本身没有发生变化,细胞仍然能够正常工作和复制,所以对人体不会有明显的影响。 而当小球的能量非常大的时候,单个小球就会把猴皮筋打断,即分子断裂。在人体内,有一种特殊的分子在控制着细胞的复制,那就是DNA分子。DNA分子保证了细胞复制的时候是一模一样的复制。而如果被辐射打断的分子刚好是DNA分子的时候,细胞复制的基础就发生了改变,这时候要么细胞不能正常复制,要么复制出了变异的细胞(即癌细胞)。这就是辐射的基因效应。也就是说,只要辐射频率(也就是单个光子的能量)达到了打断分子化学键的门槛,不管辐射有多小,也可能导致细胞变异或死亡。当然,细胞和猴皮筋还是有一定差异的,细胞是具有自我修复功能的,猴皮筋则不会。所以虽然小量的高能辐射有可能导致细胞变异或死亡,但是只要在细胞的自我修复范围内,对身体也不会有影响的。 当电磁波频率很低,小于微波的时候,由于光子能量很低,不足以破坏分子的化学键,甚至分子的振动都很小,因此对人体的影响主要是电磁感应效应。日常电器,包括电脑、电吹风、电磁炉、插线板的辐射都属于这个范围。 当电磁波频率适中,位于微波到紫外线之间时,光子能量能够引起较大的分子振动,而又不会引起化学键断裂,因此对人体的影响主要是热效应。可见光(太阳光)正是位于这个频率区间,所以晒太阳能让我们感到温暖。只要没有产生烧焦的现象,就不会影响身体健康。 当电磁波频率更高,达到紫外线或X射线和伽马射线时,光子能量足够引起分子断裂,就有可能引起癌变甚至是遗传疾病了。当然癌变的概率是和辐射的量有很大关系的。 从上面的分析我们可以得到以下结论: 1、辐射的大小不是评价辐射对人体影响的关键指标,主要要看辐射的频率。 2、日常电器,包括电脑、电吹风、电磁炉、插线板的辐射,都是低频辐射,对人体的影响主要是电磁感应效应。对人体不会有明显的影响。 3、微波、可见光、手机等辐射属于中频辐射,对人体的影响主要是热效应。只要没有产生烧焦的现象,就不会影响身体健康。 4、紫外线或X射线和伽马射线能量较高,能够引起分子断裂,有可能引起癌变甚至是遗传疾病,应该加以注意。(但也不要谈虎色变,和辐射量也有关系的。) |
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