Рисунок 1.4 Спектры а) сигнала, близкого к монохроматическому; б) прямоугольного сигнала; в) амплитудно-модулированного сигнала.
Таким образом, применение модуляции в технических устройствах приводит к тому, что биообъект в реальных условиях облучается не определенной частотой, а целым спектром (набором) волн. Интенсивность информационной низкочастотной составляющей сигнала достаточно низка, тем не менее, именно этот сигнал может иметь решающее значение, если его частота совпадет с какой-либо собственной (резонансной) частотой организма. Например, рабочая частота мобильных телефонов лежит в диапазоне 450-1800 МГц, но в спектральном составе излучения телефонов присутствует также низкочастотная составляющая порядка 2 Гц, что совпадает с дельта-ритмом мозга [4, 10].
Исследование одновременного воздействия нескольких частот представляет собой сложную и слабоизученную проблему, поскольку при таком воздействии могут проявляться специфические механизмы взаимодействия ЭМИ с биоакцепторами.
Электромагнитная волна является поперечной. Это означает, что векторы E и H совершают колебания в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, и взаимно перпендикулярны.
Рисунок 1.5 Электромагнитная волна (а) линейной поляризации, (б) эллиптической поляризации.
Простейшую структуру имеет линейно-поляризованная (или плоско-поляризованная) волна, изображенная на рис. 1.5а. Плоскость колебаний вектора E в такой волне сохраняется неизменной.
Существуют волны и более сложной поляризационной структуры. В общем случае волна может быть представлена в виде суперпозиции двух линейно-поляризованных волн с взаимно-перпендикулярной ориентацией одноименных полей, причем направление вектора в результирующей волне не остается постоянным. Так, монохроматическая волна может быть эллиптически поляризованной, рис. 1.5б. ЭМИ природного происхождения, например, естественный свет, образованы множеством излучателей и поэтому чаще всего хаотически поляризованы. Техногенные ЭМИ радиочастотного диапазона, напротив, характеризуются определенной линейной поляризацией.
При воздействии излучения на биологический объект поляризация падающих волн может иметь большое значение в случае, когда объект имеет несколько осей симметрии, в частности, при поглощении энергии радиоволн телом человека. Математическая модель такого воздействия ЭМИ на биообъект будет рассматриваться в п.6.4.
Электромагнитная волна, падающая на границу двух сред с разными электрофизическими свойствами, разделяется на две волны: проходящую во вторую среду и отраженную.
Если плоская волна падает на плоскую поверхность диэлектрика, то в каждой точке она преломляется одинаково и во второй среде фронт волны остается плоским (рис. 1.6. а).
В реальных условиях возникает необходимость рассмотрения преломления падающей волны на элементарных площадках поверхности, поскольку биологический объект редко бывает плоским и не является диэлектриком. В этом случае фронт преломленной волны имеет сложную трехмерную структуру, как показано на рис. 1.6б. В результате интерференции преломленных волн внутри объекта возможно появление так называемых «горячих точек» – областей повышенной поглощенной мощности ЭМИ. Возникновение «горячих точек» было впервые обнаружено при исследовании математической модели биообъекта сферической формы, например, головы человека, которая будет рассмотрена в п. 6.3.
Рисунок 1.6 Преломление плоской волны а) плоским объектом; б) объектом со сложной поверхностью.
Кроме преломления волн внутри самого биообъекта, для оценки возможного биологического действия ЭМИ необходимо учитывать отражение волн от окружающих поверхностей. Падающие и отраженные волны при определенных условиях (когерентности) могут складываться и образовывать интерференционную картину (рис.1.7), что значительно усложняет оценку электромагнитной обстановки.
Рисунок 1.7 Отражение электромагнитных волн от поверхностей
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.