辐射及其应用和对我们生活的影响 课程论文

西南交通大学本科毕业设计（论文）第页西南交通大学本科毕业设计（论文）第PAGEII页摘要辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。电离辐射拥有足够高能量的辐射。非电离辐射之能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。非电离辐射对生物活组织的影响被研究的时间并不长。不同的非电离辐射可产生不同之生物学作用。太阳辐射太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。在医学方面辐射和放射性物质被用于诊断，治疗和研究。在通信现代通信系统使用各种形式的电磁辐射，在科学中，研究人员利用放射性原子的年龄来确定的材料，曾经是一个活的有机体的一部分。通过测量放射性碳的量，它们包含在一个过程中，这样的材料可以推定的年龄称为放射性碳年代测定。虽然辐射的应用对我们生活带来了很多方面的方便，但我们不能避免辐射的危害。辐射能被物体吸收时发生热的效应，物体吸收的辐射能不同，所产生的温度也不同。因此，辐射是能量转换为热量的重要方式。辐射传热（radiantheattransfer）指依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量传递的过程，是一种非接触式传热，在真空中也能进行。物体发出的电磁波，理论上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇到的温度范围内，有实际意义的是波长位于0.38～1000μm之间的热辐射，而且大部分位于红外线(又称热射线)区段中0.76～20μm的范围内。所谓红外线加热，就是利用这一区段的热辐射。研究热辐射规律，对于炉内传热的合理设计十分重要，对于高温炉操作工的劳动保护也有积极意义。当某系统需要保温时，即使此系统的温度不高，辐射传热的影响也不能忽视。如保温瓶胆镀银，就是为了减少由辐射传热造成的热损失。关键词：辐射；辐射问题；电离辐射；非电离辐射；辐射应用；辐射对我们生活的影响（危害）。

目录摘要 II第1章绪论 11.1本论文的背景和意义 51.2本论文的主要内容 5第2章辐射 72.1辐射及其分类72.1.1辐射72.1.2辐射能量 72.1.3辐射的分类82.2辐射的应用 132.3辐射对我们生活的影响142.4防辐射15参考16第1章绪论1.1本论文的背景和意义随着高科技时代的发展，各式各样的电子产品接踵而来，让我们应接不暇。这些高科技产品给我们带来方便之余，同时也带给我们很大的伤害。生活中，我们每天和不同的电子设备打交道，如：手机、电脑、冰箱、空调、微波炉、电热毯等。这些都在无形中放射出不同程度的辐射，而科学表明这些设备释放出的电磁辐射危害了我们的健康。本论文的主要目的是让人拥有对于辐射的知识，给人们介绍防辐射的基本知识。1.2本论文的主要内容辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R)计算。辐射有一个重要特点，就是它是“对等的”。不论物体（气体）温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但某些物质的辐射可能会带来危害。电离辐射拥有足够高能量的辐射电离辐射可以把原子电离。非电离辐射之能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量热辐射，是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式。它不依赖任何外界条件而进行。它是热的三种主要传导方式之一。辐射的应用：辐射在医学、科学通信方面的用用。辐射对我们生活带来的危害。辐射2.1辐射及其分类2.1.1辐射辐射指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R)计算。辐射有一个重要特点，就是它是“对等的”。不论物体（气体）温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但某些物质的辐射可能会带来危害。2.1.2辐射能量电磁波中电场能量和磁场能量的总和叫做电磁波的能量,也称为辐射能.太阳辐射以光速（c=3×108米／秒）射向地球，同时它具有微粒和波动这二者的特性。我们特别要提到这些，是因为在自然地理系统中，对于辐射能的接受和贮存，都离不开辐射能的这些特性。如绿色植物进行光合作用，所吸收的能量就是以光量子的形式进行的。正是由于辐射能的这种量子特性，因此量子能量的大小取决于波长和频率.2.1.3辐射的分类一般可依其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射或非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。电离辐射具有足够的能量可以将原子或分子电离化，非电离辐射则否。辐射活性物质是指可放射出电离辐射之物质。电离辐射主要有三种：α、β及γ辐射（或称射线）。一般普遍将这个名词用在电离辐射。电离辐射具有足够的能量可以将原子或分子电离化，非电离辐射则否。辐射活性物质是指可放射出电离辐射之物质。电离辐射主要有三种：α、β及γ辐射（或称射线）。电离辐射有α、β及γ辐射α粒子是一种放射性粒子，由两个质子及两个中子组成，并不带任何电子，亦即等同于氦-4的内核，或电离化后的氦-4，He2+。β粒子指当放射性物质发生β衰变，所释出的高能量电子，其速度可达至光速的90%。在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中，原子核内一个质子转变为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，即β粒子负β粒子由高能电子组成。此高能电子可穿透数厘米厚金属。负β粒子由β衰变产生，原子核中的一粒中子衰变成为一粒质子，过程当中释放出一粒负β粒子及一粒反电中微子。正β粒子由正电子组成。由于正电子是反粒子，正β粒子可与物质湮灭，生成伽玛射线。中子可根据其速度而被分类。高能(高速)中子具电离能力，深入穿透物质。中子是唯一一种能使其他物质带放射性之电离辐射。此过程被称为“中子激发”。“中子激发”被医疗界，学术界及工业广泛应用于生产放射性物质。高能中子可以在空气中行进极长距离。中子辐射需要以富有氢核之物质掩蔽，例如混凝土和水。核反应堆是常见之中子放射源，以水作为有效之中子掩蔽物。X射线是波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30PHz到30EHz））的电磁波，具波粒二象性。电磁波的能量以光子(波包)的形式传递。当X射线光子与原子撞击，原子可以吸收其能量，原子中电子可跃迁至较高电子轨态，单一光子能量足够高(大于其电子之电离能)时可以电离此原子。一般来说，较大之原子有较大机会吸收X射线光子。人体软组织由较细之原子组成而骨头含较多钙原子，所以骨头较软组织吸引较多X射线。故此，X射线可以用作检查人体结构。伽马射线是频率高于1019赫兹的电磁波光子。伽马射线不具有电荷及静质量，故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。伽马射线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原子核阻停，例如铅或乏铀。非电离辐射之能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。非电离辐射对生物活组织的影响被研究的时间并不长。不同的非电离辐射可产生不同之生物学作用。太阳辐射，太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十亿分之一，但却是地球大气运动的主要能量源泉。到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时，地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量，称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数值不同。世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15～4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.4～0.76微米），7%在紫外光谱区（波长0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长（约3～120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多，在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎绝迹，在可见光谱区减少至40%，而在红外光谱区增至60%。天文辐射的时空变化特点是：①全年以赤道获得的辐射最多，极地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产生差异，在地球表面出现热带、温带和寒带气候；②天文辐射夏大冬小，它导致夏季温高冬季温低。大气对太阳辐射的削弱作用包括大气对太阳辐射的吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大气时，0.29μm以下的紫外线几乎全部被吸收，在可见光区大气吸收很少。在红外区有很强的吸收带。大气中吸收太阳辐射的物质主要有氧、臭氧、水汽和液态水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和尘埃等。云层能强烈吸收和散射太阳辐射，同时还强烈吸收地面反射的太阳辐射。云的平均反射率为0.50～0.55。经过大气削弱之后到达地面的太阳直接辐射和散射辐射之和称为太阳总辐射。就全球平均而言，太阳总辐射只占到达大气上界太阳辐射的45%。总辐射量随纬度升高而减小，随高度升高而增大。一天内中午前后最大，夜间为0；一年内夏大冬小。电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。因此，人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此，只有处于可见光频域以内的电磁波，才是可以被人们看到的。热辐射，是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式。它不依赖任何外界条件而进行。它是热的三种主要传导方式之一。任何物体在发出辐射能的同时，也不断吸收周围物体发来的辐射能。一物体辐射出的能量与吸收的能量之差，就是它传递出去的净能量。物体的辐射能力（即单位时间内单位表面向外辐射的能量），随温度的升高增加很快。辐射能被物体吸收时发生热的效应，物体吸收的辐射能不同，所产生的温度也不同。因此，辐射是能量转换为热量的重要方式。辐射传热（radiantheattransfer）指依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量传递的过程，是一种非接触式传热，在真空中也能进行。物体发出的电磁波，理论上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇到的温度范围内，有实际意义的是波长位于0.38～1000μm之间的热辐射，而且大部分位于红外线(又称热射线)区段中0.76～20μm的范围内。所谓红外线加热，就是利用这一区段的热辐射。研究热辐射规律，对于炉内传热的合理设计十分重要，对于高温炉操作工的劳动保护也有积极意义。当某系统需要保温时，即使此系统的温度不高，辐射传热的影响也不能忽视。如保温瓶胆镀银，就是为了减少由辐射传热造成的热损失。一般说来，当一物体受到其他物体投来的辐射（能量为Q）时,其中被吸收转为热能的部分为QA,被反射的部分为QR，透过物体的部分为QD,显然这些部分与总能量之间有下式所示的关系：QA+QR+QD=Q如果把A=QA/Q称为吸收率，R=QR/Q称为反射率,D=QD/Q称为穿透率，则有：A+R+D=1若物体的A=1，R=D=0，即到达该物体表面的热辐射的能量完全被吸收，此物体称为绝对黑体,简称黑体。若R=1，A=D=0,即到达该物体表面的热辐射的能量全部被反射；当这种反射是规则的，此物体称为镜体；如果是乱反射，则称为绝对白体。若D=1，A=R=0，即到达物体表面的热辐射的能量全部透过物体，此物体称为透热体。实际上没有绝对黑体和绝对白体，仅有些物体接近绝对黑体或绝对白体。2.2辐射的应用医学方面辐射和放射性物质被用于诊断，治疗和研究。例如，X-射线，通过肌肉等软组织，但停止致密材料。此属性的X射线，使医生找到断骨和定位可能生长在体内的癌症。[]医生也可以找到某些疾病通过注射一种放射性物质和监测作为物质发出的辐射通过身体移动用于癌症治疗的辐射称为电离辐射，因为它形成在组织细胞的离子穿过，因为它位置被驱逐出来电子从原子中。这可以杀死细胞或改变基因，使细胞不能生长。被称为非电离辐射，如无线电波，微波和光波的其他形式的。他们没有尽可能多的能量，并不能电离细胞。在通信

所有的现代通信系统中使用的电磁辐射的形式。中的辐射强度的变化表示在声音的变化，图片，或其他的信息被传输。例如，一个人的声音可以被发送作为无线电波或微波的通过使波变化相对应的声音的变化在科学

研究人员使用放射性原子的年龄来确定的材料，曾经是一个活的有机体的一部分。这种材料可以估算出的放射性碳量测定它们包含的一个过程被称为放射性碳测年的年龄。环境科学家使用放射性原子，被称为示踪原子，以确定污染物在环境中所采取的途径。

辐射被使用，以确定在一个过程中的材料的组合物被称为中子活化分析。在这个过程中，科学家的物质与粒子称为中子轰击样品。样品中的一些的原子吸收中子和成为放射性。科学家们可以识别样品中的元素，通过学习所发射的辐射。2.3辐射对我们生活的影响我们都知道，只要是一些电子产品都是有很大的辐射的，对人身体的伤害比较大。比如一些孕妇在怀孕期间要是经常接触一些辐射比较大的设备的时候，她们的孩子出生后可能是畸形的，这可以看出辐射对我们人体的危害有多么大随着核能和核技术在工农业生产、医疗卫生、科学研究和国防中的大量应用，受照射的人员越来越多，辐射的危害已不容忽视。长期受辐射照射，会使人体产生不适，严重的可造成人体器官和系统的损伤，导致各种疾病的发生，如：白血病、再生障碍性贫血、各种肿瘤、眼底病变、生殖系统疾病、早衰等。辐射也分好几种，比如手机，电脑，等。2.4防辐射手机基站辐射对人身体影响在市区内的许多居民楼上都安装有手机基站。部分市民担心这样的装置所产生的电磁辐射是否会对人体产生危害。其实，这个问题，大家没必要担心。手机辐射