《讓信息“飛”起來(lái)》(滬科版)

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1、 1、赫茲與電磁波 赫茲是一個(gè)短命的物理學(xué)家。他于 1894年逝世時(shí)，年僅 37歲， 這無(wú)疑是物理學(xué)界的巨大損失。他從 21歲考人柏林大學(xué)直到不幸去世，進(jìn)行科學(xué)研究不足 15年，然而卻建立了永垂青史的功績(jī)。 赫茲以前，由法拉第發(fā)現(xiàn)、麥克斯韋完成的電磁理論，因?yàn)槲唇?jīng)一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明， 始終處于“預(yù)想”階段。 把天才的預(yù)想變成世人公認(rèn)的真理， 是赫茲的功勞。赫茲在人類歷 史上首先捕捉到電磁波，使假說(shuō)變成現(xiàn)實(shí)。 要獲得電磁波，就必須建立一個(gè)輻射電磁波源， 這個(gè)電磁波輻射源還應(yīng)當(dāng)有足夠的功率。 名師出高徒，赫茲的恩師赫爾姆霍茨是一位理論和實(shí)驗(yàn)俱佳的卓越物理學(xué)家。 在他的指導(dǎo)和

2、 幫助下，赫茲很快制成了電磁波輻射源， 當(dāng)時(shí)它被稱作赫茲振蕩器。 當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本備 齊以后，赫茲投入了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。這時(shí)，他作為卡爾斯魯厄大學(xué)的年輕教授，每周需承擔(dān) 20 幾節(jié)課的教學(xué)任務(wù)，這使他只能從課余擠時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 這一天，赫茲正在上課。 “今天的課就講到這里， 再見(jiàn)，先生們！ ”赫茲教授說(shuō)完， 急忙將幾頁(yè)記得密密麻麻的記錄紙準(zhǔn)備好， 焦急地等待最后一個(gè)學(xué)生離開(kāi)教室。 到下一節(jié)課 還有三個(gè)小時(shí)，這段時(shí)間應(yīng)該好好的利用，再作一次實(shí)驗(yàn)。 “卡爾，我們開(kāi)始吧！ ”他 呼喚一直等候他的技師。二人很快把教室講臺(tái)當(dāng)成實(shí)驗(yàn)臺(tái)。這里是赫茲作試驗(yàn)的唯一場(chǎng)所， 因?yàn)榭査刽敹虼髮W(xué)給他的地方太小了

3、。 赫茲習(xí)慣性地首先檢查諧振器，將諧振器放到 高振蕩器有一。定距離的地方，使諧振器的平面與振蕩器上放電器的軸相吻合。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始， 赫茲和技師卡爾立刻忙碌起來(lái)， 過(guò)了一個(gè)多小時(shí)，火花還是沒(méi)有迸發(fā)出來(lái)。當(dāng)把各種可能發(fā) 生的情況，都進(jìn)行檢查后仍然毫無(wú)結(jié)果， 他們疲憊不堪地坐在桌旁。 赫茲已經(jīng)記不得這 是第幾次失敗了。從一開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，他就像與成功無(wú)緣似的，麥克斯韋預(yù)言過(guò)，電磁振蕩波一 樣可以折射、反射，具有波的一切屬性。 在這個(gè)房間，他借助振蕩器和諧振器已經(jīng)證實(shí) 了從電磁輻射源發(fā)出的電磁場(chǎng)， 就是電磁波?？墒?，現(xiàn)在他想證明電磁波具有像光一樣的反 射性能，他打算把 反射的電磁波記錄下來(lái)，然而卻一

4、直沒(méi)有成功。 冥思苦想，新的思 路終于誕生了。經(jīng)過(guò)調(diào)諧電磁輻射源的內(nèi)部要素， 加大每秒鐘振蕩的次數(shù)， 赫茲終于證明了 電磁波具有光一樣的反射性能。 在以后的工作中， 赫茲悉心研究了電磁波的折射、 干涉、偏 振和衍射等現(xiàn)象，并且證明了它們的傳播速度等于光速， 這樣，赫茲第一個(gè)證實(shí)了光從其本 質(zhì)上說(shuō)也是一種電磁波的問(wèn)題。 1898年，赫茲在應(yīng)邀擔(dān)任波恩大學(xué)物理學(xué)教授的赴任途中，欣聞自己的著作《論電力 射線》已經(jīng)出版，感到無(wú)限欣慰。 發(fā)現(xiàn)電磁波產(chǎn)生的巨大影響， 連赫茲本人也沒(méi)料到。 在他發(fā)現(xiàn)電磁波的第二年， 有人問(wèn) 他，電磁波是否可以用作無(wú)線電通訊，赫茲不敢肯定。赫茲研究電磁波無(wú)意中

5、丟下的種子， 卻很快在異地開(kāi)花結(jié)果了。 在發(fā)現(xiàn)電磁波不到 6年，意大利的馬可尼、 俄國(guó)的波波夫分 別實(shí)現(xiàn)廠無(wú)線電傳播， 并很快投人實(shí)際使用。 其他利用電磁波的技術(shù)， 也像雨后春筍般相繼 問(wèn)世。無(wú)線電報(bào)（1894年）、無(wú)線電廣播（1906年）、無(wú)線電導(dǎo)航（1911年）、無(wú)線電話（1916 年）、短波通訊（1921年）、無(wú)線電傳真（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、 雷達(dá)（1935年）,以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學(xué)……它們使整個(gè)世界面貌發(fā)生了 深刻的變化。 赫茲關(guān)于電磁波的實(shí)驗(yàn)，為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了新的道路， 構(gòu)成了現(xiàn) 代文明的骨架，后人為了紀(jì)念他，把頻率

6、的單位定為赫茲。 2、電磁波對(duì)人體的危害| 電磁波輻射能量較低， 不會(huì)使物質(zhì)發(fā)生游離現(xiàn)象， 也不會(huì)直接破壞環(huán)境物質(zhì)， 但在到處 充滿電子訊用品器材的現(xiàn)代生活， 其電磁干擾特性卻不可掉以輕心， 因?yàn)樗S時(shí)可能使人面 臨危害的境地。電磁波的危害長(zhǎng)時(shí)間使用電腦之後，會(huì)感到身體疲勞、眼睛疲倦、肩痛、頭 痛、想睡、不安，這些都是受了電磁波的影響。電磁波還會(huì)使人的免疫機(jī)能下降、人體中的 鈣質(zhì)減少，并引致異常生產(chǎn)、流產(chǎn)、視覺(jué)障礙、阻礙細(xì)胞分裂如癌、白血病、腦腫瘤 …等。 此外，電磁波會(huì)散發(fā)出一種擾亂人體狀態(tài)的正離子。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究和調(diào)查觀察結(jié)果表明， 電磁 輻射對(duì)健康的危害是多方面的，復(fù)雜的，主要危

7、害表現(xiàn)如下： （1） 對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的危害 神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)電磁輻射的作用很敏感， 受其低強(qiáng)度反復(fù)作用後，中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能發(fā)生改 變，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群，主要表現(xiàn)有頭痛，頭暈，無(wú)力，記憶力減退，睡眠障礙(失眠， 多夢(mèng)或嗜睡)，白天打瞌睡，易激動(dòng)，多汗，心悸，胸悶，脫發(fā)等，尤其是入睡困難，無(wú)力， 多汗和記憶力減退更為突出.這些均說(shuō)明大腦是抑制過(guò)程占優(yōu)勢(shì). 所以受害者除有上述癥候 群外，還表現(xiàn)有短時(shí)間記憶力減退，視覺(jué)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)時(shí)值明顥延長(zhǎng)； 手腦協(xié)調(diào)動(dòng)作差，表現(xiàn)對(duì) 數(shù)字劃記速度減慢，出現(xiàn)錯(cuò)誤較多 ? (2) 對(duì)機(jī)體免疫功能的危害 使身體抵抗力下降.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和對(duì)人群受輻射作用的研究和調(diào)查表明

8、， 人體的白血球 吞噬細(xì)菌的百分率和吞噬的細(xì)菌數(shù)均下降. 此外受電磁輻射長(zhǎng)期作用的人，其抗體形成受到 明顯抑制. (3) 對(duì)心血管系統(tǒng)的影響 受電磁輻射作用的人， 常發(fā)生血液動(dòng)力學(xué)失調(diào)， 血管通透性和張力降低. 由於植物神經(jīng) 調(diào)節(jié)功能受到影響，人們多以心動(dòng)過(guò)緩癥狀出現(xiàn)， 少數(shù)呈現(xiàn)心動(dòng)過(guò)速.受害者出現(xiàn)血壓波動(dòng)， 開(kāi)始升高，後又回復(fù)至正常，最後出現(xiàn)血壓偏低；心電圖出現(xiàn) RT波的電壓下降，這是迷 走神經(jīng)的過(guò)敏反應(yīng)，也是心肌營(yíng)養(yǎng)障礙的結(jié)果； P?Q間的延長(zhǎng)，P波加寬，說(shuō)明房室傳導(dǎo)不 良?此外，長(zhǎng)期受電磁輻射作用的人， 其心血管系統(tǒng)的疾病， 會(huì)更早更易促使其發(fā)生和發(fā)展. (4) 對(duì)血液系統(tǒng)的影

9、響 在電磁輻射的作用下，周圍血像可出現(xiàn)白血球不穩(wěn)定，主要是下降傾向，白血球減 少?紅血球的生成受到抑制，出現(xiàn)網(wǎng)狀紅血球減少.對(duì)操縱雷達(dá)的人健康調(diào)查結(jié)果表明，多 數(shù)人出現(xiàn)白血球降低. 此外，當(dāng)無(wú)線電波和放射線同時(shí)作用人體時(shí)， 對(duì)血液系統(tǒng)的作用較單 一因素作用可產(chǎn)生更明顯的傷害 ? (5) 對(duì)生殖系統(tǒng)和遺傳的影響 長(zhǎng)期接觸超短波發(fā)生器的人，可出現(xiàn)男人性機(jī)能下降，陽(yáng)萎；女人出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂.由 於睪丸的血液循環(huán)不良， 對(duì)電磁輻射非常敏感， 精子生成受到抑制而影響生育； 使卵細(xì)胞出 現(xiàn)變性，破壞了排卵過(guò)程，而使女性失去生育能力。 高強(qiáng)度的電磁輻射可以產(chǎn)生遺傳效 應(yīng)，使睪丸染色體出現(xiàn)畸變和有

10、絲分裂異常. 妊娠婦女在早期或在妊娠前， 接受了短波透熱 療法，結(jié)果使其子代出現(xiàn)先天性出生缺陷(畸形嬰兒) (6) 對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的影響 并有 眼組織含有大量的水份， 易吸收電磁輻射功率， 而且眼的血流量少， 故在電磁輻射作用 下，眼球的溫度易升高. 溫度升高是造成產(chǎn)生白內(nèi)障的主要條件， 溫度上升導(dǎo)玫眼晶狀體蛋 白質(zhì)凝固，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，較低強(qiáng)度的微波長(zhǎng)期作用，可以加速晶狀體的衰老和混濁， 可能使有色視野縮小和暗適應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)， 造成某些視覺(jué)障礙. 此外，長(zhǎng)期低強(qiáng)度電磁輻射的 作用，可促使視覺(jué)疲勞，眼感到不舒適和眼感乾燥等現(xiàn)象 （7）電磁輻射的致癌和致癌作用 大部份實(shí)驗(yàn)動(dòng)物經(jīng)微波作用后，

11、 可以使癌的發(fā)生 率上升.一些微波生物學(xué)家的實(shí)驗(yàn)表明，電磁輻射會(huì)促使人體內(nèi)的（遺傳基因） ，微粒細(xì)胞 染色體發(fā)生突變和有絲分裂異常， 而使某些組織出現(xiàn)病理性增生過(guò)程， 使正常細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì) 胞.美國(guó)駐國(guó)外一大使館人員長(zhǎng)期受到微波竊聽(tīng)所發(fā)射的高度電磁輻射的作用， 造成大使館 人員白血球數(shù)上升， 癌發(fā)生率較正常人為高. 又如受高功率遠(yuǎn)程微波雷達(dá)影響下的地區(qū)， 經(jīng) 調(diào)查，當(dāng)?shù)匕┗颊呒痹?微波對(duì)人體組織的致熱效應(yīng)，不僅可以用來(lái)進(jìn)行理療，還可以用來(lái) 治療癌癥，使癌組織中心溫度上升， 而破壞了癌細(xì)胞的增生. 除上述的電磁輻射對(duì)健康 的危害外，它還對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)，聽(tīng)覺(jué)，物質(zhì)代謝，組織器官的形態(tài)改變， 均可產(chǎn)生不良影響。 〔（本文摘錄自科技圖書(shū)出版 環(huán)境科學(xué)基本叢書(shū) 之環(huán)境物理環(huán)境醫(yī)學(xué)）〕