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輻射，指的是電磁波的空間傳播。前文已經(jīng)介紹過，電磁波并不神秘，是日常生活中常見且為人們所熟悉的事物，例如太陽光和無線電波；電磁波與其他事物產(chǎn)生相互作用也是需要條件的，沒必要無緣由地對其產(chǎn)生恐懼。 本文將討論如何隔離電磁波，如何防輻射，并解釋為何孕婦不需要穿著防輻射服，為何電腦跟前不需要放一盆仙人掌等問題。這里屏蔽室等實例所針對的電磁波，是指頻率低于可見光的電磁波，也就是大家平時盲目擔心的“輻射”，X射線等高頻電磁波對人體的影響詳見前文所述。
宇宙間充滿了輻射 電磁場的物質(zhì)性電磁波，是由交變的電場和磁場形成，電場和磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)，不是物理工作者為了表達方便虛構出來的概念。電磁場攜帶有能量、動量和角動量，就 跟普通的物體一樣。電磁場攜帶能量很好理解；磁場攜帶動量可以由1901年的光壓實驗證明，那個實驗發(fā)現(xiàn)了光對一個平面也能產(chǎn)生壓力；電磁場攜帶角動量的 實驗可以通過觀測一個同軸夾層電容器在磁場中放電后的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)。同大家所理解的物質(zhì)一樣，電磁場不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它可以分布在空間各個角 落。如果電磁場不隨時間變化，空間中能量分布不隨時間改變，就是靜電場、靜磁場；如果電磁場隨時間變化，將能量有規(guī)律地傳向別處，就是電磁波。仙人掌對電 磁波空間分布的影響，就跟水中的石頭不會影響半米外水的密度分布一樣。仙人掌防電腦輻射的能力，跟豬蹄防電腦輻射的能力一樣。 如何隔離電磁場靜電場的屏蔽稱為靜電屏蔽。許多精密儀器的外殼是金屬的，這是因為當導體殼靜電平衡并且殼內(nèi)無帶電體時，電荷只分布在殼體上，并且導體殼內(nèi)部處處無 電場。在實踐中，一個非封閉的金屬網(wǎng)就可以很好地實現(xiàn)靜電屏蔽。靜磁場的屏蔽稱為靜磁屏蔽。靜磁屏蔽則困難很多，需要用封閉的高磁導率材料做成封閉腔體。 電磁場的屏蔽跟前兩者不太一樣，它屏蔽的不是一個“場”的分布，而是傳播，它的基本原理是讓電磁波在穿過屏蔽體時發(fā)生衰減，即能量損耗。這種損耗可以分成 兩個部分：反射損耗和吸收損耗。 當電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時會發(fā)生反射，穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗。電磁波在屏蔽材料中傳播 時，一部分能量轉(zhuǎn)化為熱量，損失的這部分能量稱為吸收損耗。屏蔽層總是兩個面，所以反射損耗會發(fā)生兩次，并且多次反射還將增加電磁波在屏蔽層內(nèi)部的行進距 離，增加吸收耗散。如果想要防輻射，就需要增加這兩個耗散。反射耗散的問題比較復雜，以人體為例，太陽光會在皮膚上反射，但是X射線可以穿過人體。見以下 示意圖，不同材料、不同頻率下的情況不一樣。吸收耗散要求高磁化率、高電導率、屏蔽層厚度大。通常屏蔽層是使用高磁化率的材料。
圖中縱軸為反射率，橫軸為頻率，依照一個簡化了模型模擬。對于同樣的材料遇到不同頻率的電磁波，根據(jù)頻率增加，材料對于電磁波先是可以穿透（T），吸收（A），反射（R），再可以穿透（T）。 高精度實驗室使用的電磁屏蔽室有拼裝式和焊接式，不管怎么設計，被電磁屏蔽的對象一定是完全環(huán)繞在內(nèi)的。如下圖所示，波遇到障礙物時，將偏離直線傳 播，這種現(xiàn)象稱為波的衍射。高頻電磁波的波長很容易到達微米級別，如果屏蔽層有肉眼可見的隙縫，那么高頻的電磁波能輕易將其穿過。下圖中的屏蔽室為了操作 方便，設有出入門，該門需要與殼體有很好的連接，一般在門或門框上采用特定結(jié)構加入金屬簧片、內(nèi)置海綿芯的金屬絲網(wǎng)條等有彈性的導電材料。對于手機信號， 好的屏蔽室能衰減十萬倍的能量強度。
電磁屏蔽室 關于防輻射服首先，衣服有穿有脫，不能完全封閉，而空間中的電磁波可能來自四面八方，便能從衣服的空隙中自由進出；其次，市面上的“防輻射”服就一層薄銅網(wǎng)，無法有效隔離電磁波，即使不考慮封閉性的問題，要想防輻射，至少也得一層幾毫米厚的金屬板，前后兩片，共二十斤，順便防子彈。 最后，給迷信防輻射服有效果的人們兩種可能性：
以上兩種可能的正確性有待檢驗，但這種推理至少比現(xiàn)在市面上防輻射服的原理靠譜。 （作者：鎖相） |
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