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光的故事——談談電磁波

文/張國瑞

談這個問題可以說是一句成語的最佳詮釋:「積非成是」,也讓我驚訝於我們這樣重視升學考試的國家,一個最基礎的物理觀念怎會弄到變成一種恐懼症,大家談電磁波色變,並且把所有的能夠跟「電」扯上關係的通通一竿子打進去,我還聽過有人在問捷運的電車會不會致癌,真的無限上綱到莫此為甚了。

這個問題我不是在網路上查資料,因為上面的資料太過於南轅北轍,不從基礎的觀念瞭解起難以分辨資料的真假,所以我是從高中基礎物理課本讀起,因我高中念的是社會組,物理課都不知道在做些什麼,現在再來補過囉!

首先當然要瞭解一下「電磁波」到底是什麼東西?我不想引用什麼資料或者拿課本上的文字貼上來,因為那可能會讓大家覺得難以下嚥,我試著用我自己的講法來呈現,跟大家分享我的心得。

所謂「眼見為憑」,人類眼睛能夠看到的電磁波就是光線,也就是所謂的「可見光」(紅橙黃綠藍靛紫),有沒有覺得可以瞭解了,紅橙黃綠藍靛紫就是電磁波,如果沒有電磁波,那雨後天晴的七色彩紅就不會出現了。

而紅橙黃綠藍靛紫之間的差異呢?這可以從我們生火取暖或者烤肉的火光顏色來瞭解,剛點著或者快熄滅的時候炭都是紅色的,代表火不旺燃燒不完全釋放的能量少,而火燒得旺起來火光顏色就會偏藍,代表完全燃燒釋放高能量,紅橙黃綠藍靛紫這七個顏色的順序也就代表著能量和電磁波頻率高低的順序,相對能量低溫度低就會偏紅色,溫度高釋放能量多則顏色會偏藍。

講到這裡,您會不會發現一件事情很蹊蹺,「電磁波致癌」這句話可以用「光線會致癌」來翻譯完全不能說有錯喔!那糟了,我們都不能出門了,只能挖個地洞躲起來過日子!

既然有所謂的「可見光」,那應該還有「不可見光」,是嗎?是的。比紅色頻率低的我們叫做紅外線,比紫色頻率高的我們叫做紫外線,嗯,這兩個名詞是不是也還算熟悉呢?頻率和能量高的紫外線就真的會致癌了,氣象預報經常會提醒我們紫外線過量,而紫外線致的癌是皮膚癌,沒辦法導致腦瘤囉。

好,再往上走,比紫外線更強的是X光,這才是真的能夠穿透人體的電磁波,我們去醫院做檢查,就是利用X光的穿透能力來察看內臟或者骨頭有沒有問題,如果手機的電磁波就能穿透,那我們就拿手機起來照身體做健康檢查就好了,何必跑去醫院花大錢做健檢呢?

在醫院照X光時,我們得要穿著重重的防護鉛衣,就是因為萬一人體暴露於過量的X光,會造成穿透性的傷害,不只是腦瘤吧,因為X光能夠打斷生物的遺傳物質也就是基因,恐怕各式各樣的癌症都有可能會產生。

再上去還有Gamma設限,這種高能電磁波人一碰到就會死掉嗎?並沒有耶,癌症的放射治療就有用到Gamma設限,可見電磁波有益還是有害端賴的是如何運用,連高危險的X和Gamma設限都可以應用在對人有益的用途了。

來往下走囉,紅色之外比紅色頻率要低的顧名思義就叫做紅外線,紅外線的特點就是幾乎可等同於熱,任何高於攝氏零下273度的物體都會發出紅外線,也就是說你我都是會發射電磁波(紅外線)的物體,因為我們都有37度左右的體溫,遠高過零下273度,我們要躲電磁波的話得要躲自己耶,怎麼辦呢?

比紅外線頻率更低的是微波和無線電波,這就是手機和電視廣播使用的電磁波,也就是經常被傳說會導致腦瘤的東西囉,但奇怪的是這個頻率比可見光和紅外線還要低的波段,卻被說成具有X光的殺傷力,能夠穿透頭骨導致腦瘤,真的還蠻奇怪的!

一隻小小的可能只值幾千塊的手機,有的連電池都撐不了一兩天,要它做那麼大的事情發出那麼大的能量實在為難了現代科技,這麼冷的天氣,不是很有效率的電熱水器,想要水熱一點都很困難,洗澡還會覺得很冷耶!最好的電熱水器能夠做到的也只是把你燙傷,造成不了腦瘤啦,要無線電波造成腦瘤,那可能就像想用衛生紙捲把人打成腦震盪一樣的高難度,大家就不用擔這個心囉。

背景資料:光是一種能量,是由於電荷加速而發出的,這種能量在部分為電、部分為磁的波中傳播,這種波就稱為電磁波。人們將電磁波依照使用的特性給予不同的波段名稱:依照頻率低往高主要有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線與γ射線。發現的順序則是可見光、紅外線(1800)、紫外線(1801)、無線電波(1888)、X射線(1895)、γ射線(1900),最後於 1930年產生微波。


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