非電離放射線

非電離放射線(ひでんりほうしゃせん、Non-ionizing radiation:NIR)とは、原子や分子を電離させる(原子や分子の周りを回っていた電子を原子の力が及ばない距離まで引き剥がす)のに十分なエネルギーは持たない放射線であり、こういったものには音波、可視光線、マイクロ波がある。国際放射線防護委員会では、「物質との相互作用の主要モードが電離でない所の放射線」と定義し、電子ボルト単位でエネルギーが10eV以下のもの、波長では近紫外線から低周波領域までとしている。ただし、広義には電場・磁場・超音波などまで含めることがある。物体を通過しても荷電イオンは生成せず、励起、つまり電子をより高い準位に移動させるだけのエネルギーしか持たない。しかしながら、様々な生物学的影響が、それぞれの非電離放射線にあることが確認されている。

非電離放射線に分類される光線や電波として近紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波、また低周波が挙げられる。可視光および近紫外線は物質に対し電離(光化学反応)を起こすと同時にラジカル反応を促進させる。ワニスの老化や、感光によるビールの劣化などもこれらの反応が原因である。太陽から地球に降り注いでいる光線の大半が非電離放射線であるが、一部の紫外線という重大な例外が存在する。しかし殆どが地球の大気中で吸収される為地上には届きにくい。なお、静電磁場では電離放射線は発生しない。

健康被害
非電離放射線は生態組織内で熱エネルギーを発生させ火傷を引き起すなどの非突然変異効果をもたらす。
生物学的影響に基づくとスペクトラムの非電離放射領域は以下のように分けられる。
1. 光放射領域。電子が励起される(可視光、赤外領域)。
2. 人体よりも波長が短い領域。誘導電流による発熱を伴う(マイクロ波及び高周波)。
3. 人体よりも波長が長い領域。誘導電流による発熱はほとんど起こらない(低周波、電力低周波、静電磁場)。

これらのことから、波長が短いほど急激な反応が起こると考えることができる。

1 electromagneticspectrum

電磁スペクトル(でんじすぺくとる、英語: Electromagnetic spectrum)とは、存在し得る、すべての電磁波の周波数(または波長)帯域のことである。

電磁スペクトルの周波数は、超低周波(長波長側)からガンマ線(短波長側)にわたって広がっており、その規模は数千 km の長さから原子の幅をも下回る長さまで無限にわたっている。

波長 λ における電磁波エネルギーは 周波数 ν における光子のエネルギーと関連している。故に、電磁スペクトルはこれらの等価な3種類の値によって表現される。これら3つの値は真空中において以下のような関係にある。

λ = c/ν
E = hν

ここで

c は真空中の光速であり 299,792,458 m/s である。 ( c ≈ 3 ⋅ 10 ⁸ m / s = 300 , 000 km / s )
h はプランク定数である。 ( h ≈ 6.626069 ⋅ 10 ⁻³⁴ J ⋅ s ≈ 4.13567 μeV / GHz ).

物体のスペクトル特性
この世界にあるすべて物体は放射反射伝播している。この光の電磁スペクトル分布(物体のスペクトル特性と呼ばれる)は物体の組成によって決まる。スペクトルの型は物体からの放射の性質によって区別することができる。

もし、スペクトルが主として物体の熱放射(熱輻射)によるものであれば、放射スペクトル(または輝線スペクトル)が発生する。

黒体スペクトルより多い光の放射であることもあれば少ない光の放射であることもある。

スペクトルが背景から構成されたものであれば、光が伝播する物体によって電磁波が吸収され吸収スペクトルができる。

分光学は物理学の一分野で物質のスペクトル特性を扱う分野である。

分類
電磁スペクトルの分類の体系は正確であるが、電磁エネルギーの近隣との分類が重複していることがよくある。例えば、60 Hz の低周波電波 (SLF) は天文学者によって研究されているが、これは電力供給の周波数(注:日本では西日本)にもなる。また、低エネルギーガンマ線は高エネルギー X線を含んでいる。これは、ガンマ線が原子核の崩壊などの核反応によってできるものを指すのに対し、X線が高エネルギー内部電子に伴って遷移する電子によってできたものを指すからである。それ故、ガンマ線とX線は波長ではなく放射源によって分類される。一般的に、核遷移は電子遷移よりも高エネルギーであり、通常ガンマ線はX線よりも高エネルギーである。しかしながら、ガンマ線を出す低エネルギー核遷移(例えば Fe 57 の核遷移は 14.4 keV )は高エネルギーX線よりも弱いことがある。

また、電波の分類は国や学会などによりさまざまな分類が存在する。

電気エネルギー
電気エネルギーは電磁スペクトルの低周波、長波長の終端に相当する。放射は2線式、もしくは3線式の伝送線にそって伝送され、アンテナなどのさまざまな装置によって送信される。周波数 0 のエネルギーは直流電源によって放出される。50 Hz や 60 Hz においては一般的な発電所の交流発電機で生成される。20 Hz から 30 kHz までの電磁エネルギーは電話や拡声器、音響機器などから放出される。これらの周波数においてテレビ同軸ケーブルを通る 超短波 (VHF) と電球に送られる 60 Hz の電気との間には機能上の差異はまったく無い。どちらもアンテナにつなげれば、空間に放出される。

その他の電磁スペクトル
電波電波の周波数による分類参照
赤外線参照
可視光線参照
紫外線参照
X線参照
ガンマ線参照

関連項目
- 電磁波の人体への影響〜携帯電話の危険性が電子レンジの比ではない理由!【問題は距離と時間】
- 電磁波による人体への影響
- スマホの電磁波が身体に与える影響。レンジよりも危険なスマホの対策

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