Общая характеристика электромагнитных излучений

Природными источниками электромагнитных полей (ЭЖ1) являются: атмосферное электричество, излучение солнца, электрическое и магнитное поля Земли, космические излучения. Техногенные, искусственные источники — это трансформаторы, теле- и радиоаппаратура, компьютеры, генераторы, линии электропередач, источники света, радиационные объекты и др. Процесс распространения: свободного ЭМП имеет характер волны, при этом в каждой точке пространства происходят гармонические колебания напряженности электрического Е (В/м) и магнитного Н (А/м) полей. Этим электромагнитные волны отличаются от механических колебаний, где волновой процесс означает передачу колебаний от одних частиц среды к другим.

Изменение напряженности электрического поля влечет за собой изменение напряженности магнитного поля, и наоборот. Благодаря этому периодическое изменение электрического и магнитного полей является причиной возникновения электромагнитных волн. Электромагнитное излучение распространяется от источника, пока не будет поглощено веществом и не преобразуется в какой-либо другой вид энергии. Длина волны λ (м) связана со скоростью распространения колебаний С (м/с) и частотой f (Гц) соотношением

(4.22)

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме и в воздухе составляет С = 3∙10⁸ м/с, а в веществе она существенно меньше и зависит от его диэлектрической проницаемости.

На рис. 4.9 показана зависимость напряженности электрического поля Е в функции от времени t и расстояния Х, а также функциональная зависимость напряженности магнитного поля Н, причем Е_а и Н_а — амплитудные максимальные значения напряженности, λ — длина волны, Т — период колебаний. Векторы Е и Н колеблются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

При распространении ЭМП в вакууме или воздухе

(4.23)

Рис. 4.9. Зависимость напряженности электрического поля от времени (а)

и расстояния (б)

Направление движения потока энергии определяется вектором Умова-Пойтинга

(4.24)

Кроме волновой модели процесс существования ЭМП описывается квантовой моделью, согласно которой процесс взаимодействия электромагнитных излучений с веществом можно рассматривать как действие совокупности большого числа элементарных частиц — фотонов или квантов. С помощью волновой модели описывается процесс распространения волн, а также такие явления, как отражение, преломление, дифракция, интерференции, а квантовая модель позволяет представлять процессы поглощения и генерации излучения.

Спектр электромагнитных колебаний условно делят на три участка (рис. 4.10): радиоизлучения, оптические и ионизирующие фотонные.

Рис. 4.10. Спектр электромагнитных колебаний

Эти виды электромагнитных колебаний оцениваются различными параметрами, численные значения которых отражают их степень влияния на человека.