人体と電磁波について

Question

人体と電磁波について

お伺いします。

医療などで使用される電磁波、X線は

人体の骨以外の部分を貫通して

その貫通したX線を感光させ

写真としていますが、

X線が骨を貫通できないのは、

やはり、その波長の影響なのですか？。

もし、その波長がもっと小さければ

電磁波として

貫通することが出来るのですか？。

後、骨にあたたX線は反射しているのですか？。

それとも吸収されてしまっているのですか？。

どうかご回答宜しくお願い致します。

後、マイクロ波の電磁波の人体への

反射、貫通のようすもあわせて

知りたいので、

お詳しい方

どうかご回答宜しくお願い致します。

どの辺が人体への反射と貫通の境目の周波数になるのかが

特に知りたいです。

natural-answer · Accepted Answer

Ｘ線が骨を通過する しないはご存知で記載のとおり周波数に影響されます。

　Nｏ１の方はかなり専門的知識を有し、説明していると思われます。

　私は、身の回りの例で簡単に説明します。したがって一部細かいところで「例外」など正確には間違いがあることもあります。

２　光（電磁波の一種です）を考えましょう
　「透明、透明でない」これは人間の光の周波数を感じる目の細胞が決めていることです。例えば、昆虫は花の色は人間よりもっと複雑に（綺麗に）見えるといわれています。
　　目の認知する周波数が異なるからです。（昆虫は紫外線を認識するといわれています）
　したがって、「透明、透明でない」すなわち「通過する　通過しない」も受光するセンサー（目やレントゲンの違い）により大きく異なります。

　※『ここで言いたかったのは、電磁波（Ｘ線を含む）が通過する　しない》は、人間の感覚で判断できない、判断する意味が無いということです。
　
　地球温暖化　が問題になっていますが　何故　ＣＯ２　が良くないのか。
　これも、二酸化炭素の吸収する（しやすい）電磁波の周波数（何種類もあります）が、熱に大きく影響する帯域だからです。
　光（電磁波）を吸収し二酸化炭素分子（ＣとＯ）が共振することにより、熱エネルギーがＣＯ２に蓄積されＣＯ２の温度が上昇し、その後空気中に自然放出され温暖化の原因になるというわけです。

２　電磁波の身体への影響
　　結論　詳細は解明されていません。
　(1)　周波数の低い５０、６０Ｈｚの高圧線の近くは、白血病が多い。（証明されていません）
　(2)　電子レンジの周波数〔水分子のダイポールモーメント（酸素原子と水素原子がある角度で結びついているので「水」は他分子より大きなモーメントを有している）の共振周波数〕の１、１／２、２、倍など　の周波数に近い電磁波は身体に良くない。（細かいところで証明されていません）
　　　　　
　(3)　反射は、アンテナを考えれば理解できますが、アンテナ素子の長さなどに大きく影響されることは、家庭で使用されているアンテナを見れば理解できると思います。
　ただし、質問者の意図を汲み取れば、周波数が高いほど一般的に透過しやすく、反射しにくくなることは事実です。（反射率は変化しながら低下します。）
　わけの分からないことを言えば、マックスウェルの方程式である程度（簡単な例のみですが）計算できます。

３　『その波長がもっと小さければ電磁波として、貫通することが出来るのですか？。　後、骨にあたたX線は反射しているのですか？。それとも吸収されてしまっているのですか？。』
　　一部反射もあると思えます（自信なし）が、ほとんどが、通過または吸収されています。
　吸収されるからこそ、レントゲンで　少し白い　や　真っ白の部分が生じます。

４　『どの辺が人体への反射と貫通の境目の周波数になるのかが、特に知りたいです。』

　私も分かりません（私の能力では計算できません）でした。
　身体が「水」と考えればかなり近いデータが得られると思います。

isoworld · Answer

Ｘ線が骨を通り抜けにくいのは、密度のためです。骨をまったく通り抜けないのではなく、Ｘ線の強度と密度によって貫通の程度に違いが出ます。骨でも軟骨や厚みの薄い骨は、それだけ貫通しやすくなります。
　Ｘ線が骨に当たると一部は反射するものもあるでしょうし、骨の中に吸収されて最終的には熱に変わるものもあるでしょう。Ｘ線ではなく、可視光線を手のひらに当てても、その光が強ければ（たとえば太陽光線のように）一部は貫通して裏側でもほんのり明るく見えますよね。貫通しない光は、手のひらで反射するものもあれば、手のひらの内部で熱に変わるものもあります（手が温まるのはそのためです）。

　マイクロ波のような電磁波（身近なマイクロ波は電子レンジで使われる電磁波です）は、電子レンジでは周波数は２，４５０ＭＨｚ、波長は１０ｃｍあまりになります。
　人間の体は大半が水分で構成されており、人体は（水やアルコールのように電子レンジで温めやすい）誘電体です。これにマイクロ波が当たると、誘電体の分子（ダイポール）を振動させて熱エネルギーに変わります。どれだけが熱になるかというと、誘電体の特性であるε（誘電率）とtanδ（誘電正接）、それにマイクロ波の周波数、電界強度などを使って表現できる計算式で表せます。
　そのマイクロ波がどこまで深く人体に入るかは、マイクロ波が人体中を１ｃｍ浸透するのにどれだけ熱エネルギーとして失われるかによります（εやtanδなどのデータが判明していると、いちおう計算では出せます）。たぶん手のひらの厚みもあれば、照射されたマイクロ波はかなりのパーセンテージが熱になると思います。
　周波数によって人体内のどこまで貫通するかは、先の説明のように、ε、tanδ、ρ（伝導率）など必要なデータが揃えば算定できると思います。（注：εもtanδも周波数によって変化します）

人体と電磁波について

Ｘ線が骨を通過する しないはご存知で記載のとおり周波数に影響されます。

Ｘ線が骨を通り抜けにくいのは、密度のためです。

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