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Kernenergie

Was ist elektromagnetische Strahlung?

Elektromagnetische Strahlung ist eine Störung eines elektrischen Feldes und eines magnetischen Feldes, die sich im Raum ausbreiten.

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Zisterzienser Stift Rein in der Steiermark, Österreich
Was ist elektromagnetische Strahlung?

Elektromagnetische Strahlung kann sich im Vakuum ausbreiten, beispielsweise im interplanetaren Raum, in weniger dichten Medien, wie beispielsweise der Atmosphäre, oder in Führungsstrukturen, wie beispielsweise Wellenleitern.

Gammastrahlung ist eine Art sehr hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung. Gammastrahlung wird im Allgemeinen durch radioaktive Elemente oder subatomare Prozesse oder durch astrophysikalische Phänomene erzeugt.

Welche Arten elektromagnetischer Strahlung gibt es?

Der Bereich aller möglichen elektromagnetischen Strahlungen ist das sogenannte elektromagnetische Spektrum. Die verschiedenen Arten elektromagnetischer Strahlung, die ein elektromagnetisches Spektrum bilden können, sind: 

  • Radiowellen.

  • Mikrowelle.

  • Infrarotstrahlung (oder Wärmestrahlung).

  • Sichtbares Licht (oder sichtbares Spektrum).

  • Ultraviolette Strahlung .

  • Röntgenstrahlen.

  • Gamma Strahlen.

Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung

Die drei Eigenschaften, die elektromagnetische Strahlung bestimmen, sind Frequenz, elektromagnetische Wellenlänge und Polarisation.

Die Wellenlänge steht in direktem Zusammenhang mit der Frequenz durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Gruppe) der Strahlung. Die Gruppenausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Strahlung im Vakuum ist gleich der Lichtgeschwindigkeit, in anderen Umgebungen ist diese Geschwindigkeit geringer.

Die Hochenergiephysik beschäftigt sich mit harter elektromagnetischer Strahlung am kurzwelligen Ende des Spektrums. Nach modernen Konzepten hört die Elektrodynamik bei hohen Energien auf, unabhängig zu sein, sie verbindet sich zu einer Theorie mit schwachen Wechselwirkungen und dann bei noch höheren Energien, wie erwartet, mit allen anderen Messbereichen.

Es gibt Theorien, die sich in Details und Allgemeinheitsgraden unterscheiden, wodurch die Eigenschaften und Erscheinungsformen elektromagnetischer Strahlung modelliert und untersucht werden können. Die grundlegendste der vollständigen und verifizierten Theorien dieser Art ist die Quantenelektrodynamik.

Einige Eigenschaften elektromagnetischer Wellen aus Sicht der Schwingungstheorie und der Konzepte der Elektrodynamik sind:

  • Das Vorhandensein von drei zueinander senkrechten Vektoren (im Vakuum): Wellenvektor, elektrischer Feldvektor E und magnetischer Feldvektor der Intensität H.

  • Elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen, bei denen die Kraftvektoren des elektrischen und magnetischen Felds senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle schwingen, sich jedoch von Wasser- und Schallwellen dadurch erheblich unterscheiden, dass sie von einer Quelle zu einem Empfänger übertragen werden können .

Welche Auswirkungen hat elektromagnetische Strahlung auf die menschliche Gesundheit?

Die Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung auf Lebewesen hängen hauptsächlich von zwei Hauptfaktoren ab: 

  • die Frequenz der Strahlung 

  • die Art der Strahlenexposition (Strahlenintensität, Expositionsdauer, exponierter Körperteil etc.)

Die absorbierte Strahlungsmenge wird in Grautönen gemessen, ein Grau entspricht der Absorption von einem Joule Energie, die von einem Kilogramm Materie abgestrahlt wird. Eine weitere Maßeinheit im Bereich der Kernenergie ist das Sievert.

Bei der Strahlungsfrequenz unterscheidet man eher zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung.

Ionisierende Strahlung: Was ist das und welche Auswirkungen hat sie?

Ionisierende Strahlungen sind solche, deren Frequenz hoch genug ist, um die Atome oder Moleküle der exponierten Substanzen zu ionisieren.

Diese Art von Strahlung ist in der Lage, die chemische Struktur der Stoffe, auf die sie einwirkt, zu verändern und kann langfristige biologische Wirkungen auf Lebewesen haben. Ein Beispiel für diese Veränderung wäre die Veränderung der DNA von Zellen, die zu Krebs führen kann.

Als Kuriosität erhielt Hisashi Ouchi, der Mann, der die höchste Dosis ionisierender Strahlung der Welt erhalten hat, zwischen 10 und 20 Sievert.

Röntgen- und Gammastrahlung wären zwei Beispiele für stark ionisierende elektromagnetische Strahlung.

Nichtionisierende Strahlung: Was ist das und was sind ihre Auswirkungen?

Nicht-ionisierende Strahlungen sind solche, deren Frequenz nicht ausreicht, um eine Ionisierung der belichteten Materialien zu bewirken.

Beispiele für nichtionisierende Strahlung umfassen Mikrowellen oder Radiowellen. Diese Art von Strahlung hat nicht genug Energie, um direkt DNA-Mutationen zu verursachen, und kann daher wahrscheinlich keine Karzinogenese initiieren, könnte aber Promotoren sein.

Die nichtionisierende Strahlung lässt sich hinsichtlich ihrer gesundheitlichen Wirkung in drei große Gruppen einteilen:

  • Niederfrequente elektromagnetische Felder (ELF): 3 bis 30.000 Hz Bereich).

  • Hochfrequenz- und Mikrowellenfelder: 30 kHz - 300 GHz Bereich.

  • Optische Strahlung: von Infrarotlicht bis Ultraviolettlicht.

Anwendungen und Anwendungen elektromagnetischer Strahlung

Generell lassen sich zwei Makrofamilien von Anwendungen unterscheiden: 

  • Informationstransport (Funkkommunikation wie Radio, Fernsehen, Mobiltelefone, künstliche Satelliten, Radar, Röntgen)

  • Transport von Energie, wie der Mikrowellenherd.

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Erscheinungsdatum: 29. August 2019
Geändert am: 6. Januar 2022