融券卖出为零:微波有关的故事

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 07:56:58

不太明白原话和回复是想说什么物理规律,摸索思路怀疑是说辐射某种波长电磁波的能力,不知道是不是这个问题?

物体辐射电磁波的机制有很多种,普通人一般不熟悉的,所以经常把最广义的“辐射”理解成那些可以造成人体伤害的特定波长或者特定功率密度的辐射,这个科普应该专门做一次,让公众理解辐射的定义,搞物理的应该能够讲的比较系统,可以帮忙带进辐射门。

我只架个桥说一点。

中学的物理课开始讲到一点点“辐射”的知识,主要是波长接近可见光波段的部分,最多的教学内容是热辐射的机制(黑体辐射,参见网上的介绍),能够看成黑体的物体通过温度的升高来辐射电磁波,具体例子是白炽灯的钨丝、煤球、屋子的墙壁等等(太阳在严格意义上说不能算,有非黑体辐射的成份)。

这类辐射源可以同时发射不同波长的电磁波,而且波长基本上算连续变化的,只是在特定温度的时候,其中某个波长附近的辐射占主要地位,在功率谱上叫做辐射峰。温度越高,实际辐射的波长范围越宽,辐射峰也越向短波长方向移动,移动到可见光波段时人就能够觉得很亮了,还有颜色的变化。

所以拿块铁放在火上烧,能够感觉到铁块越来越烘人(发出红外波段的电磁波),再逐渐看得出自己发出红光(辐射波长范围扩大到可见光的长波端了),再越来越红亮(辐射峰逐渐靠近红光波段),再变橙红、橙黄、黄白,越来越耀眼(辐射峰向短波段移动,但是远远还没有到达,只是可见光的成份在增加);而且铁块烘人越来越厉害(温度越高,辐射功率越大,红外辐射还占主要成份,热效应很强)。

大家有经验通过观察铁块发光的颜色和亮度来判断温度,就是因为温度和辐射功率、各种波长成份的比例有特定的关系,铁匠和炼钢师父见多了就有更多经验,能够看一眼就准确知道温度是多少,现在要注意的是他们经常满头满身的大汗,因为铁块钢水不但发射可见光,而且同时发射更大功率的红外线!

大家从这些情况可以想到了——很多物体在发热的时候会同时辐射多种波长的电磁波,而且温度越高,可以辐射的波长就越短。
短波长的电磁波的光子具有更高的能量,搞到一定程度就能够直接破坏分子的化学键,就有普通人最关心的那种“辐射”的有害作用了。其实光子能量可以高到破坏原子的结构,当然那个波长需要非常短,比x射线还短,地球上一般难有。

但是要注意电磁波辐射不仅仅靠光子能量的高低来产生破坏作用,也能够靠一定时间内输入的总能量来破坏。
大家冬天烤火时可以发现,蜡烛的火焰那么白亮,但是烘不暖,一大盆木炭只是发出暗红的光,坐得很远也烤得脸部发烫(所以烤火的人经常脸上红彤彤的),考得近时裤子都被烤焦了。
原因是什么?木炭发出的可见光比普通白炽灯弱得多,但是发出的红外线有很大的功率,用电炉的烤火效果来比较,可以发现一盆旺旺的木炭等于几千上万瓦的电炉,电能变成什么了?变成红外辐射了,红外线最大的特点是频率近似分子原子的很多种共振频率(不是所有种类,分子共振模式非常多,暂时不扯先),让物体吸收红外辐射能量非常高效快速,当然热得快了。

然后必须扯到散热问题,散热比吸热慢时,物体就会不停升温,温度高到一定程度,分子的能级改变,化学键扛不住了,发生化学分解,或者是不同的分子在高温条件下开始能够进行一些反应,各种中间产物也这样反应,红外辐射虽然一般不能靠光子的能量直接破坏很多常见分子,却通过提高温度来创造反应条件,让分子互相打架,造成间接的破坏。
所以波长比较长的电磁波辐射在最后也可能产生有害作用,但是注意主要是间接的,需要加热物体到一定程度,还要战胜散热机制,所以冬天晒太阳如果排除紫外线这类短波辐射的影响,一般是无害的,虽然从辐射谱的特征看,等于人用大概5800摄氏度的电炉来烤火,这个温度下钢铁都已经沸腾了(沸点才大约2750度),人却在懒洋洋地打盹,依靠的就是离太阳很远,单位面积上红外线辐射的功率密度不很高,而且有低温的空气传导对流来散热,身体也在大约37摄氏度条件下辐射红外线放走能量,热量不能积累太多,温度不高。
太阳能热水器故意把自己的散热、红外辐射搞得尽量不好,总想热能有进不出,温度自然会上升比较高了;汽车玻璃上设计反光膜,又不愿妨碍可见光的进出,就挖空心思主要反射红外线,不吸收这种热能,刚得到就尽量丢出去,所以车厢里面温度比较低。
放大镜本来是为折射可见光设计的,但是红外线因为波长比较接近可见光,镜子材料正好也可以折射它,在投射面上提高单位面积的输入功率密度,同样的面积,没有明显改变得散热条件,热能自然可以积累更多,温度升得更高(然后才通过对流和辐射的加强达到能量出入的平衡点)。

以上是常见的黑体辐射情况,要注意现在说的辐射是专门讲电磁波的,但是“辐射”一词查定义就知道还可以用在其它现象上,泛泛地说某种形式的能量从一个什么东西那里跑出来,传播到远处。人乱喊乱叫也是在辐射,打嗝也是,心脏搏动也是,只是辐射的东西是声波。现在听到“有辐射”还马上害怕吗?要看具体情况,有可能而已,如果太响太难听的话。

说点微波炉的具体问题。

微波是对一种电磁波的技术应用方面的定义,因为有些专业的人主要研究它,不想理会其它种类的电磁波,就用波长来作为标志特指,一般说来比玩电报雷达的人喜欢的“无线电波”更短些(通讯时反射绕射效果不好,容易被水分子吸收而衰减,所以经常被无视),比烤面包烤火的人喜欢的“红外线”更长些(用加热的办法不好大功率发射,热效应针对的分子共振频率太挑剔,经常纯属路过,所以不是大众情人)。
要不要怕它?满世界的辐射之中有一种“宇宙背景辐射”,峰值波长刚好在微波范围,最可怕的是跑到哪里有有它在发飊,所以是宇宙流的背景,其它辐射可以想办法屏蔽就是不能屏蔽它,所以才被发现,小强听了都要尖叫起来,其实辐射的功率密度小得天崩地裂,不说出来的话至少大部分人根本就不知道。

微波的小故事

二战的时候,飞机轰炸已经变成常用的打击手段,而且不愿告诉对方什么时候要打哪里,飞得快飞得远,丢的炸弹也很多,各国就研究开发防空警戒的技术。
以前靠人在地上目视和听声音来监视敌机,飞机越飞越高,机场也越来越在后方,人眼力扛不住了,声波辐射的绕射和衰减又太厉害,敌机经常是看不见又听不明白,必须采用新技术了。
不久之前,无线电通讯技术已经热门起来,靠电磁波在地面和电离层之间反射、绕射来远距离传播,普通物体对它的吸收衰减比较弱,但是波长太长,不方便准确定位和测距。人们就在有关科学的基础上继续研究,开发了更短波长的电磁波发射接收技术,重点在当场搞明白飞机舰艇的定向测距,英文的描述的专门简称音译过来,就叫“雷达”了,用非热辐射的机制发射那种被叫做“无线电波”的电磁波,但是和原来用的“无线电波”不同,波长更加短,也容易被很多物体反射,可以传播很远,而且直线传播的能力更强,可以用来直照目标又迅速反射回来,定位和测距的精度大大提高。

发现微波加热用途的一些八卦阵

雷达负责随时监视敌人,玩雷达的人要值班,工作条件和家里自然不一样,乱放东西是经常的事,后来有人把夜宵什么的放在雷达的某些部件附近,过一阵来拿发现食物变热了,也有人发现站在雷达的某些部件附近就发热。这些位置有很强的电磁波辐射,有些值班的人就形成一种习惯,故意把食物放在这里热一下再吃。
这个八卦的真实性未作考证,但是理论上是行得通的。雷达为了探测很远的目标,电磁波发射功率很高,比家庭微波炉强得多了;微波频率正好在一般分子的多种模式振动、转动的共振范围,其中包括水分子的极化转动共振频率,很多物体正好含有大量水分,让微波的选择性有很好的条件——

很多种分子和原子的振动转动频率很独特,对微波辐射的响应有强烈的选择性,不够接近的频率很少吸收,不象对待红外线那样太不择口味,微波辐射就能够用特定的频率打酱油路过,只去摇某些特殊频率的分子,对物体的穿透力很强,防止能量几乎都被表层吸收,不但屏蔽了内部,而且局部温度差异太大,里面还是生的而外面就焦糊了。
水常常是普通食物的主成份,分布也较均匀;还有一个重要的作用是它的沸点接近煮熟食物需要的温度,再高温就气化散热了,正好可以帮助控制加热的程度。如果食物中有水,用只能加热水的微波来照射是巧妙的,还不干就继续加热,热了水就气化逃逸,干了就没有热源了,自动变为降温状态,不容易过度升温烧糊了。(当然这是假设微波只对水有致热作用的情况,实际上微波炉经常烤糊食物,是因为其它成份也会被加热,并有散热不佳升温过度引起剧烈化学反应等等。)

再后来微波技术很成熟练,大众生活也进入电器化时代,出现微波炉就和出现电烤箱(红外辐射加热法)一样很自然。

为什么人们对微波炉如此紧张,却不兴起对明火烧烤致病的害怕?

因为微波技术的起源在专业化的科学研究领域,大众很少能够了解有关的自然规律的探索,不可避免有陷入未知的不安全感,对于仍然习惯明火烧烤方法加热的中国人,实际上其中大部分都不了解所谓“辐射”的知识,更不了解其中一种依靠特定波长的电磁波加热食物的技术基础,自然就有各种猜测了,而正确认识的有效办法必定只有获得必要的物理化学知识,并且有能力仅需独立的理性思考,只听结论不会有大的改观,因为微波炉看似简单,实际上是一个多功能(经常有红外辐射加热法的集成)加热器,而且被不同的人以不同的具体操作模式处理多种物质,要得到无害的使用结果必定是特例,必须正确谨慎操作,而且不能任意构思加热工序和处理所有食物,还要能够分辨各种有害结果与什么因素有关。

至于“单纯”的微波泄漏对人体的影响,已经明确定义只允许讨论属于“微波”的电磁波的作用,比较方便思考,但是也要分成光子能量高低的影响,和辐射功率密度的影响,按照用木炭燃烧烘烤的基本思路想就行了,如果要非常严肃地讨论,就会扯到各种化学物质的分子的分解条件和产物性质,还有不同分子在各种条件下的反应问题,然后再调查研究每台微波炉中实际放进了什么物质、被怎样辐照,再到医学领域研究产物的生物毒性,最后才有明确的结论,而且是针对特定例子的,归纳出普遍适用的严格看法还要花上更多功夫。但是这样的研究显然没到很深程度,分辨什么后果是辐射直接造成的都很困难,现在可以谨慎推荐的结论估计是——根据很多人长期使用微波炉而且食用微波加热的食物的已知结果看,按推荐的操作方法使用制造合格的微波炉,对推荐认为合适的食物种类进行加热,还没有发现明显可证的微波辐射造成伤害或者食物变得有害的情况。

PS:
微波民用技术起源于发达国家和城市,对安全的关注和监督控制远远强于落后地区,如果明显暴露出实际危险,早就引发厨房大扫除了,落后地区的人如果不是冒着铺天盖地的教训和警告自愿找死,就根本没有机会用上这种产品.
但是又当然,真正买到的产品有个质量控制问题,很多不能绝对避免的影响因素要靠足够的量变来达到质变,落后地区经常在这方面表现出落后,需要正确认识不同环境的具体条件,思考的练习反而不能完全假设有理想化的背景条件,更应该先去想想花岗岩洁具的放射性超标例子,那也是辐射的一种,实在脑筋不会转弯的推荐先研究一下舒服的转椅怎么打伤了那么多人,越落后的环境,能信任忽略的情况越少,理智的思考就必须越复杂,因为帮助把关的人必定少,必须在思考前自问一下:到底见过多少人真正顾及到我呢?清点人数后再想具体问题就清醒多了。

呃,又写得太长了,辐射门本来就特别大嘛,多少人就是把辐射当饭吃的,怪得着我么,实际上是标准的辐射位面短语,嘿嘿。