电磁波谱 Electromagnetic Spectrum (简体）

2024/10/21 

(一) 可见的颜色光 

电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 光和伽马射线。 可见光只占电磁波谱的一少部分，颜色依次为紫、锭青、蓝、绿、黄、橙、红。 可见光的颜色并没有明显的分隔界限，而是逐渐转变。 紫色光的波长最短，红色光最长。 白光是由不同颜色的光组合而成，若果通过三棱镜折射，就会显示出不同颜色的光。 红外线感光度较高，而且能够产生热力。 紫外线波长比可见光短，能量较高。 太阳光中的紫外线可以灼伤皮肤和对细胞造成损害。 

近年美容界推出 LED 光疗，LED 可以翻译为发光二极管，能够发出不同颜色的光,包括红和蓝色光。 LED 并不会产生紫外线，通常不会对皮肤造成损害，除非同时服用高剂量的异维 A 酸，增加皮肤对光的敏感反应度。 LED 光当初是尝试用来刺激植物生长，但发现有助于伤口愈合，逐渐推广至美容界，认为照射红色光有助于减慢皮肤衰老，蓝光可以帮助治疗青春痘和减少复发，比药物安全，但疗效因人而异。 照射的疗程是每周一次，每次 20 分钟，亦可以在家中进行。 任何皮肤疗程都必需定期由专业治疗师或医生跟进，按照建议的方法安全使用。 

(二) 红外线和紫外线 

红外线肉眼不能看见，但会感觉到温度，可以用于加热、烹调。 特制的摄影器材可以感应红外线，在黑暗中可以侦测到有较高温度的物体。 太阳、火、有体温的生物都会释出红外线。 红外线可以用于温灼治疗，但必需有适当的眼睛保护，因为折射或反射的红外线可能对眼睛做成损害。 

紫外线亦是肉眼不能看见的电磁波，波长比可见波短，但带有较高的能量。 紫外线是太阳光的一部分，人工的来源通常来自水银灯和紫外线治疗仪器。 紫外线 A 可以穿透云层和玻璃，穿透皮肤达到真皮肤，做成伤害和晒黑。 即使在冬季，紫外线 A 仍然存在，而且损害会逐渐累积。 紫外线 B 亦会导致皮肤晒伤，红肿、灼热和疼痛，严重的伤害近似烧伤，皮肤出现水泡和脱皮。 大氧层中的氧气和高空的臭氧层会吸收和阻隔紫外线 B，只有少量能够达到地球的表面。 紫外线 C 波长较短，可以做成的皮肤损害理论上更加严重，但因为差不多全部被臭氧层阻隔和空气吸收，所以不会对地球上的生物做成损害。 紫外线 A 和 B 都会对眼睛做成累积的损害，导致白内障和损害视网膜。 面庞和没有遮盖的皮肤过度暴晒亦会增加出现皮肤癌的风险。 防晒用品必需能够阻隔紫外线 A 和 B，而且要全年使用。 

(三) X 射线 

肉眼不能看见的射线不能够称为光，但习惯上我们仍然经常说为病人安排照 X 光。 X 射线是高能量的电磁辐射，波长低于紫外光，但光子能量较高，属于电离辐射。 高强度的辐射会破坏细胞内的基因物质 DNA，有致癌的风险，而且会导致烧伤和辐射病。 公共卫生部门对使用 X 光和其他高能量的射线有严格的限制。 

产生 X 光最基本的方法是在管道内用加速的电子撞击金属片。 在撞击过程中，电子因为被阻减速， 失去的动能就会释出光子，形成 X 射线。 若果加强电压和采用更耐用的金属靶，可以产生更高强度和直行凝聚的光束。 

放射医学除却诊断以外，近年更进一步发展成为介入治疗。 X 射线能够穿透物质，但会被较高密度的物质吸收和阻隔，可以用于检测骨骼的病变、复位和驳骨程序。 胸腔 X 射线检查可以诊断肺炎、肺气肿、肺癌等病变。 近年加入电脑科技，可以从不同角度摄取影像， 合成立体和不同深度的图像，即 CT 扫描。 实时 X 射线间歇成像的方法，可以引导各种诊断和介入治疗，例如心脏血管导管检查和清除堵塞，微创活检从内脏抽取细胞组织，和帮助堵塞供应严重出血部位的血管来帮助止血。 医护人员亦需要采取适当阻隔辐射的保护。 

(四) 激光 

激光 Laser 是分散度极少、高亮度或强度、同方向、单色、同样波长和频率的增强光子束。 产生激光需要有激发的能源，增强的介质，和共振结构。 激光的原理是物质分子有特定的固有震荡频率，当受到同频率的能量重覆激发时就会产生凝聚不分散的强光束。 产生激光的仪器通常由 3 个部分组成，激发系统是产生光能的能源装置，例如光照、化学反应或激光电源。 激光介质是能够释放出激光的物质，例如红宝石、合金玻璃、氖气 (Neon)、钛和蓝宝石。 激光谐振腔，用来放大和加强激光的强度，调节和选定激光的波长和方向。 激光的应用非常广泛，例如光纤通讯、激光测距、镭射唱片和影碟、激光扫描和印刷、激光切割，和激光指示器。 

激光有许多医学用途，例如激光矫视和白内障手术。 激光可以准确地切割、消融、汽化和凝血。 经常用于治疗和去除皮肤表层或肠道黏膜的浅层癌症，或性器官的初期癌症病变。 激光手术可以减少对周边组织的损害，减低痛楚、出血、红肿和结痂反应。 美容方面，可以帮助去除青春痘疤印、色斑、脂肪粒、有色的条纹、和脱毛。 高能量的激光可以对眼睛造成严重的损害，即使普通的激光指示器射向天空，亦可能影响经过的航班机师的视力。 

(五) 光纤科技 

光纤科技的发展，在初期受到传输损失的限制。 随着传输距离增加，因为光束或讯号被物料散射或吸收，以致强度衰减。 高锟的理论，分析了传输损失的原因，并且阐述可以克服和减少讯号的衰减，而奠定了光纤的前景。 近年传输用到光纤材料，多数采用石英纤维。 结构能够将传导的光和讯号全内反射，局限于光纤的核心。 

在远距离通讯和电脑网络之中、光纤缆比电缆更轻巧和容易安装。 用光纤传播的光波讯息，衰减的比例远远优胜于用电缆传播。 通过分覆使用的波段，每根光纤都可以传递多个不同波长的讯息通道。 传递数据和讯息的速度和数量都远胜于电缆。 

在医疗领域方面，光纤科技革新了许多传统的手术模式。 内窥镜和微创手术可以凭借光纤传递的影像，更加精准和能够达到难以直接检测和人眼睛不能够窥视的部位。 光纤影像更可以改进微创手术使用的工具和推进机械人辅导手术。 新一代的手术医生都需要接受进一步的训练，借助萤幕的显示来进行手术。 一位资深经验丰富的成功手术医生，除却眼睛观察， 手的触感和技巧仍需要千锤百炼加上天赋，科技只是辅助的工具。