电磁场与电磁波的运用
摘要：磁是人类生存的要素之一。地球本身就是一个磁场，由于地球自身运动导致 的两极缩短、赤道拉长、冰川融化、海平面上升等原因，地球的磁场强度正逐渐 衰减。外加高楼林立、高压电网增多，人为地对地球磁力线造成干扰和破坏。所以，现在地球的磁场强度只有 500 年前的 50％了，许多人出现种种缺磁症状。科学家研究证实，远离地球的宇航员在太空中所患的“太空综合症’就是因缺磁而 ’ 造成的。由此可见磁对于生命的重要性。 磁场疗法，又称“磁疗法” “磁穴疗法” 是让磁场作用于人体一定部位或穴位，使磁力线透人人体组织深处，以治疗疾病的一种方法。磁疗的作用机制是加速细胞 的复活更新，增强血细胞的生命力，净化血液，改善微循环，纠正内分泌的失调 和紊乱，调节肌体生理功能的阴阳平衡。
关键词： 磁疗 磁疗保健 生物电磁学 电磁对抗 电磁环境 运用 发展 引言： 生物电磁学是研究非电离辐射电磁波（场）与生物系统不同层次相互作用规律及其应用的边缘学科，主要涉及电磁场与微波技术和生物学。其意义在开发电 磁能在医学、生物学方面的应用以及对电磁环境进行评价和防护。电磁对抗主要是运用在军事方面，利用电磁波的特性制造出一系列的战争武器或战略武器。主要涉及各种频段的电磁波的运用。
正文：
一、电磁学在医疗上的应用
生物电磁学在医疗上的应用，简称磁疗。是 20 世纪九十年代才广泛兴起的一种自然疗法，用磁能作用于人体，通过磁的一系列生物与生物电磁学效应达到 调整人体生理活动、实现身体保健和治疗疾病的目的。确切地说，磁疗是一种物 理能量疗法。由于磁疗安全、方便、简捷、省时、无毒副作用、疗效肯定受到人们的认可和喜爱， 被世界卫生组织推荐为最有前途的绿色疗法。 从严格意义上说， 磁疗还未真正地走进现代生命科学的殿堂，尚处于研究、探索、试用阶段，属于 生命科学中一门崭新的边缘学科。本文所述的磁生物与生物电磁生理学效应是对 近十年来人们使用磁性保健产品临床效果的总结和理性思考，也是第一次提出 “磁生物与生物电磁生理学效应”这一概念， 有关人体这一弱电磁生物体与磁场相互作用的具体细节及其量化表述有待进一步实验结果的充实。
在科学上，称超过人体承受或仪器设备容许的电磁辐射为电磁污染。电磁辐射分二大类，一类是天然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成直接破坏外，还会在广大地区产生严重电磁干扰。另一类是人工电磁辐射，主要是微波设备产生的辐射，微波辐射能使人体组织温度升高，严重时造成植物神经功能紊乱。但是对电磁辐射，要正确认识，而且要科学防护。事实上，电磁波也如同大气和水资源一样，只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来治病健身
生物电磁场保健
将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物幼苗发射的生物电磁波。结果发现：人体红细胞膜的渗透脆性降低，韧性增强；甲状腺素、 性激素分泌增加；免疫功能提高；肾上腺皮质激素分泌无明显变化。提示：植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进机体新陈代谢，增加青春活力，提高性功能，增强免疫力从而对人体发挥返老还青和医疗保健作用。
激光治疗
激光是60年代初出现的一种新光源。已广泛应用于国防、农业、卫生医疗和科学研究，也是治疗肿瘤的一种新方法。用它既能切割组织，又能同时止血，能使肿瘤组织迅速气化和雾化，从而使肿瘤在瞬间消失。激光对组织具有热、压、光和电磁场效应的作用。
1、热效应：激光能使肿瘤组织在几秒种的短时间内，局部温度高达200-1000摄氏度，使其变性、凝固坏死，继而气化消失。
2、压力效应：激光本身的光压和由高热导致的组织膨胀引起的二次冲击波，加深了肿瘤组织破坏。
3、光效应：激光被肿瘤组织吸收后，可增强热效应，使肿瘤组织被破坏。
4、电磁场效应：激光是一种电磁波。能产生电磁场，可使肿瘤组织离化、核分解而被破坏死亡，如有残癌也可自行消退，这可能与免疫有关。激光制造成激光器、激光手术刀用于治疗体表肿瘤，眼耳鼻咽喉肿瘤、神经肿瘤等。
EMF系统
EMF系统是由（株）日本MDM公司开发研究生产的新一代脑外科手术器械。根据其作用原理，我们俗称之为“电磁刀”。EMF系统利用高频电磁能对机体组织进行汽化，切割和凝固。因该系统外周围优良组织的热损伤小且不需要对极板，因此尤其使用于脑外等精密外科。对硬性及深部微小脑瘤的去除极为有效。 EMF系统与常规的电刀相比，在原理和设计上都有很大区别。EMF系统用于汽化，切割和凝固的输出功率很小（49W以下），为一般电刀所不及。不需要对极板这一特点使单极手术刀用于脑外手术成为可能。没有烧伤感电和破坏神经系统的危险，安全性高，使用方便。与激光刀相比，不需要眼球保护镜和其它保护附件，操作时对患者和医生均无危害。手术时与患部直接接触，医生可以灵活掌握调节。与超声波刀相比，EMF系统对于硬化深部微小肿瘤的汽化治疗效果尤为显著。HandPiece非常轻便且呈弯曲状，使视野不受影响，并有利于长时间手术。刀头部分可以任意弯曲，适用于各种手术需要。
微波治疗
微波是指波长在1毫米至1米范围内的非电离辐射高频电磁波。70年代后期微波技术在医疗上得到应用。科学家研究发现，微波治疗有3种：一是大剂量高热治疗肿瘤，能抑制肿瘤细胞的蛋白质合成，降低肿瘤细胞分裂速度，增强化疗、放疗效果；二是用于局部生物体组织的凝固治疗，具有不炭化、不产生烟雾的特点；三是小剂量的温热治疗，可以解痉、止痛、消炎并促进伤恢复等。
电磁波消毒
利用电磁波的场效应和热效应，在5－l0分钟内能迅速达到国家卫生部规定的消毒要求，对成捆、成扎的纸币、成叠的毛巾、医疗器械具有穿透力强，无残留药毒性的消毒特点，是当今消毒领域的新突破
二、磁疗历史
早在古罗马时期，磁场疗法已经用于治疗痛风。2000 余年前的 古代医学文献中已有用磁止痛、治疗关节肿痛等疾病的记载。1970 年代以来磁性材料和磁疗器械、磁疗技术的研究和应用发展较快，在一些疾病的治疗上取得 一定的疗效，磁疗成为应用较普遍的物理疗法之一。
三、磁疗的特点
治疗作用的双向性，无痛苦，无损伤，安全性好，适应争光，疗效好，省时方便， 多病兼治。
四、磁疗的作用：
磁疗有益健康： 科学家经过实验和观察发现，磁疗有益健康。归纳起来有以下 几方面： 促进细胞代谢，活化细胞，从而加速细胞内废物和有害物质排泄，平衡内分泌失 调；促进血液循环，改善微循环状态； 促进炎症消退，消除炎症肿胀和疼痛； 双向调节血压，尤其能使高血压降低； 提高红细胞的携氧能力，降低血液粘度； 增强和改善人体免疫功能，提高人体对疾病的抵抗能力；有抗衰老作用，清除体内积存的自由基； 改善血脂代谢，有降低胆固醇作用； 消除疲劳、促进体力恢复； 镇静作用，消除失眠和精神紧张。 上述种种磁场效应，确实对人体健康能起到有益的促进作用，是人类理想的健康之宝。
磁疗的发展前景
20 世纪 90 年代初期，我国兴起了用磁化杯饮磁化水疗法，同济医科大学生物学专家马逸龙教授用 H 型强场磁化杯试验证明，磁化水有活血化淤、溶解人体内 结石、 降低血液黏稠度， 增强人体生物膜的通透量，恢复血管弹性和康复溃疡面， 提高人体免疫力之功效。磁化水被人们称为“生命之水” 有关专家亦称为离子活 ， 性水。常饮可激活酶的活性，防病治病抗衰老，延年益寿。近几年人们根据远红外线和磁性对人体的作用，生产出远红外磁性寝具等，运用 远红外与磁性相结合的办法，使磁性的舒筋活络功能与远红外活血化淤、保温、 保健的温热效应协同叠加，对于风湿性关节炎、高血压、脑血栓等慢*能起到辅 助治疗的作用，具有很好的发展前景。
五、电磁波应用变革战争新环境
战场电磁环境的形成，是以电磁空间的发展和战场电磁应用与反应用活动的开展为基础的。它的发展依赖于电磁应用的发明及其在军事领域的广泛运用。
(1) 电磁对抗催生电子战
20世纪以来，电磁波的理论和应用不断取得重大成就。在军事领域，电磁波已经成为战场信息获取、传递、使用以及对抗的重要媒介和最佳载体。目前，军事电子技术所利用的频谱，已经覆盖了从极低频、短波、微波、毫米波、亚毫米波、红外到可见光等全部频段，已渗透和广泛运用于各级指挥系统和各种武器系统之中。
进入20世纪80年代后，随着微电子技术、计算机技术的发展及在军事上的广泛应用，电子对抗不再仅仅是干扰和破坏敌方通信、雷达等单一兵器，而且发展到攻击敌方的C4I系统。19xx年海湾战争中，电子战运用的规模和层次达到了空前的程度，对战争的进程和结局产生了重大影响，标志着电子战已成长为现代战争制胜的基本手段和核心要素。在伊拉克战争中，美军电子对抗完成了从“粗放式”干扰压制，发展到在确保掌握制电磁权的同时“精确地”对对方目标实施压制的转变。而且，在电子对抗领域出现了一些新手段和新战法，神奇的GPS第一次在战场上遇到了对手—GPS干扰机，将复杂电磁环境下的电子对抗推向了新的发展阶段。
(2) 信息技术加剧电磁环境复杂化
现如今，以信息化为核心技术的军事变革正在世界各国间竞相展开，一些军事强国为了抢占未来战争的制高点，纷纷加快以信息化建设为主要内容的发展步伐，形成了以加速发展信息化武器装备为核心的竞争态势。其突出表现就是：信息化武器的迅猛发展和武器装备信息化改造的全面加强，信息系统综合集成和信息网络的无缝链接，实现对物质流、能量流的高效、定向、灵活和精确控制。
透过跨世纪以来的几场局部战争不难看出，日益复杂的战场电磁环境，已日益成为影响和制约战争进程的重要因素。随着各国军队信息化进程的加快，目前相继出现了零副瓣天线、寂静雷达、扩跳结合电台、数据链等先进技术，一系列旨在提高自身反侦察、反干扰、抗摧毁能力的电磁应用技术应运而生。由于战场电磁信号出现了“爆炸性”的增长，从而导致信息化战场电磁环境更加复杂化。
(3) 复杂电磁环境影响整体作战
从空间角度讲，电磁波可能来自地面、海上、空中或太空。从敌对属性来讲，电磁波可能来自敌方的电子设备，也可能来自己方的电子设备，还可能来自非敌对双方所属的电子设备和自然界。
从辐射源种类讲，复杂电磁环境主要由电子对抗环境、雷达环境、通信环境、光电环境、敌我识别电磁环境、导航电磁环境、民用电磁环境、自然电磁环境等构成。每一类型的电磁环境又由不同类型的电磁辐射源生成，并对不同的信息化武器装备产生影响，进而会影响到整体作战。
(4) 电磁环境表现特征变幻莫测
由于战场上大量的电磁信号是在人为控制下产生的，或者说是交战双方有目的地控制电子设备实施有意辐射所产生的。因此，在不同的作战时间，交战双方因作战目的不同，所产生的电磁信号数量、种类、密集程度将随时间而变化，而其变化的方式变幻莫测。
从时间上看，复杂电磁环境有时表现为相对静默，有时表现为非常密集；在频谱上表现为无限宽广，拥挤重叠；在能量上表现为密度不均，跌宕起伏；在样式上表现为数量繁多，波形复杂。据不完全统计，目前世界上的通信信号种类多达100种以上。而现代雷达多采用新体制和特殊体制，如相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、频率捷变雷达、合成孔径雷达、低截获概率雷达等，使得雷达信号种类繁多且波形十分复杂。
(5) 电磁环境影响指挥控制稳定性
随着电磁应用技术广泛应用于各种武器装备之上，运行于整个作战过程之中，渗透于战场感知、指挥控制、作战协同的方方面面，对判断决策的准确、作战效能的实现等都将产生广泛而深刻的影响。
影响战场感知的真实性。在未来作战中，受复杂电磁环境的影响，可能导致
侦察预警系统听不清、看不远、辨不明，全面影响各级指挥员和作战人员判断决策的准确性。
所谓战场感知，实质上是从复杂的电磁活动中筛选出有价值的电磁信号，然后加以判断。而一旦敌方实施强力干扰，电磁活动便可能陷入混乱，继而引起传感器迷茫、战场感知错乱。影响指挥控制的稳定性。在复杂电磁环境下，由于无线电通信在参与形成战场电磁环境的同时，也将严重受到多方面影响，不仅降低了信息感知和传输能力，使指挥机构难以做出正确判断和指挥，同时也会对通信网络造成严重影响。现代战场上，通信系统广泛应用于各种武器装备、作战平台和人员，据外军统计，美军1个师就有2300多部各种电台；同时，民用电台也十分众多密集，特别是个人移动通信设备的爆炸性增长，往往使各种通信辐射源相互影响。如此数量和密度的通信系统应用于相对有限的战场空间内，如果一旦失控，必然会严重影响指挥控制活动的稳定性。
结论：
电磁场和电磁波与人类的生活息息相关，它影响着我们的生活，也改善着我们的生活，电磁波的合理运用也发展了我国的国防力量，电磁波是联系陆海空天各个战场的信息纽带。未来战场，各种作战平台及其与指挥机构之间，都要依靠无线电通信来传输情报、指令和协同信息，而目前外军通过信息系统的无缝链接，正着力构建一体化的协同作战体系。
参考文献：
《生物电磁学》 国防工业出版社， 庞晓峰 编著
《实用医疗学》 国防工业出版社， 周万松 编著
《电磁场与电磁波》 北京大学出版，王善进，张涛 著
《应用电磁学与电磁兼容》 机械工业出版社 作者:（美）迪派克,维迪斯 著，
沈远茂 等译
《应用电磁学》 浙江大学出版社 作者：陈抗生 编著
第二篇：电磁场实验 实验三 电磁波的双缝干涉实验
北京邮电大学
电磁场与微波测量实验报告
实验三 电磁波的双缝干涉实验
一、实验目的
1、通过实验观察并测量双缝干涉的现象及特征。
2、掌握来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的影响。
二、实验设备
DH926B型微波分光仪、三厘米固态振荡器、喇叭天线、可变衰减器、晶体检波器、双缝板
三、实验原理
干涉加强的角度为：
，式中K=l、2、……；
干涉减弱的角度为：
式中K=l、2、……。
四、 实验内容及步骤
1、如图3.2连接仪器；
图3.2 双缝干涉实验系统
2、调节双缝板，使缝的宽度为合适值。
3、将双缝安装到支座上，使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。
4、转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。
5、按信号源操作规程接通电源，调节衰减器使信号电平读数指示接近满度。
6、从衍射角00开始，在双缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数，并记录下来（注：由于衍射板横向尺寸小，所以当b取得较大时，为了避免接收喇叭直接收到发射喇叭的发射波或通过板的边缘过来的波，活动臂的转动角度应小些。）
7、实验结束，关闭电源，将衰减器的衰减调至最大。
五、 实验结果及分析
（1）双缝干涉实验：
由以上数据可知，实验测得一级极大干涉角在20º附近，一级极小干涉角在29º附近。
，代入公式得理论值一级极大干涉角
，
一级极小干涉角
。
干涉曲线如下图所示：
（2）双缝干涉实验：
由以上数据可知，实验测量得一级极大干涉角在20º附近，一级极小干涉角在34º附近。
若用理论值计算，代入公式得理论值一级极大干涉角
，
一级极小干涉角
。
干涉曲线如下图所示：
（3）双缝干涉实验：
由以上数据可知，实验测量得一级极大干涉角在23º附近，一级极小干涉角在38º附近。
若用理论值
计算，代入公式得理论值一级极大干涉角
，
一级极小干涉角
。
干涉曲线如下图所示：
一、 误差分析
比较理论值和实验值可得，第一次实验中实验值与
下的理论值较为接近，第二次实验中实验值与下的理论值较为接近。这是因为在实验室过程中，很容易受到其他实验设备的干扰，导致微波在传播中不稳定，影响实验数据的准确性。测量波长时也存在同样的问题，所以
的测量值也只是近似结果。
另外，单缝衍射的干扰、读数不准确也会对实验结果造成影响。
二、 思考题
（1）试阐述a、b变化对干涉产生的影响。
答：<1>当缝的大小a很大时光线直接穿过双狭缝，出现在屏上的是一亮斑而不是干涉条纹，随着缝的大小a减小，屏上开始慢慢出现了干涉条纹，当缝的大小继续减小时，屏上的图像不单只是干涉图样，还出现了另一种光的相干叠加现象——衍射。
<2>在单色光照射时，在保持其他参数不变的条件下，只改变双缝间距b，随着 b依次增大时，干涉条纹的缝宽应变窄，条纹变密.
（2）假设b趋近于0，实验结果的变化趋势如何？
答：若b趋近于0，则干涉现象越来越不明显，如果缝宽足够小，则类似于单缝衍射实验。