電磁波譜 Electromagnetic Spectrum (繁體)

2024/10/21 

(一) 可見的顏色光 

電磁波包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X 光和伽馬射線。 可見光只佔電磁波譜的一少部份，顏色依次為紫、錠青、藍、綠、黃、橙、紅。 可見光的顏色並沒有明顯的分隔界限，而是逐漸轉變。 紫色光的波長最短，紅色光最長。 白光是由不同顏色的光組合而成，若果通過三稜鏡折射，就會顯示出不同顏色的光。 紅外線感光度較高，而且能夠產生熱力。 紫外線波長比可見光短，能量較高。 太陽光中的紫外線可以灼傷皮膚和對細胞造成損害。 

近年美容界推出 LED 光療，LED 可以翻譯為發光二極管，能夠發出不同顏色的光,包括紅和藍色光。 LED 並不會產生紫外線，通常不會對皮膚造成損害，除非同時服用高劑量的異維 A 酸，增加皮膚對光的敏感反應度。 LED 光當初是嘗試用來刺激植物生長，但發現有助於傷口癒合，逐漸推廣至美容界，認為照射紅色光有助於減慢皮膚衰老，藍光可以幫助治療青春痘和減少復發，比藥物安全，但療效因人而異。 照射的療程是每週一次，每次 20 分鐘，亦可以在家中進行。 任何皮膚療程都必需定期由專業治療師或醫生跟進，按照建議的方法安全使用。 

(二) 紅外線和紫外線 

紅外線肉眼不能看見，但會感覺到溫度，可以用於加熱、烹調。 特製的攝影器材可以感應紅外線，在黑暗中可以偵測到有較高溫度的物體。 太陽、火、有體溫的生物都會釋出紅外線。 紅外線可以用於溫灼治療，但必需有適當的眼睛保護，因為折射或反射的紅外線可能對眼睛做成損害。 

紫外線亦是肉眼不能看見的電磁波，波長比可見波短，但帶有較高的能量。 紫外線是太陽光的一部份，人工的來源通常來自水銀燈和紫外線治療儀器。 紫外線 A 可以穿透雲層和玻璃，穿透皮膚達到真皮膚，做成傷害和曬黑。 即使在冬季，紫外線 A 仍然存在，而且損害會逐漸累積。 紫外線 B 亦會導致皮膚曬傷，紅腫、灼熱和疼痛，嚴重的傷害近似燒傷，皮膚出現水泡和脫皮。 大氧層中的氧氣和高空的臭氧層會吸收和阻隔紫外線 B，只有少量能夠達到地球的表面。 紫外線 C 波長較短，可以做成的皮膚損害理論上更加嚴重，但因為差不多全部被臭氧層阻隔和空氣吸收，所以不會對地球上的生物做成損害。 紫外線 A 和 B 都會對眼睛做成累積的損害，導致白內障和損害視網膜。 面龐和沒有遮蓋的皮膚過度暴曬亦會增加出現皮膚癌的風險。 防曬用品必需能夠阻隔紫外線 A 和 B，而且要全年使用。 

(三) X 射線 

肉眼不能看見的射線不能夠稱為光，但習慣上我們仍然經常說為病人安排照 X 光。 X 射線是高能量的電磁輻射，波長低於紫外光，但光子能量較高，屬於電離輻射。 高強度的輻射會破壞細胞內的基因物質 DNA，有致癌的風險，而且會導致燒傷和輻射病。 公共衛生部門對使用 X 光和其他高能量的射線有嚴格的限制。  

產生 X 光最基本的方法是在管道內用加速的電子撞擊金屬片。 在撞擊過程中，電子因為被阻減速， 失去的動能就會釋出光子，形成 X 射線。 若果加強電壓和採用更耐用的金屬靶，可以產生更高强度和直行凝聚的光束。 

放射醫學除卻診斷以外，近年更進一步發展成為介入治療。 X 射線能夠穿透物質，但會被較高密度的物質吸收和阻隔，可以用於檢測骨骼的病變、復位和駁骨程序。 胸腔 X 射線檢查可以診斷肺炎、肺氣腫、肺癌等病變。 近年加入電腦科技，可以從不同角度攝取影像， 合成立體和不同深度的圖像，即 CT 掃描。 實時 X 射線間歇成像的方法，可以引導各種診斷和介入治療，例如心臟血管導管檢查和清除堵塞，微創活檢從內臟抽取細胞組織，和幫助堵塞供應嚴重出血部位的血管來幫助止血。 醫護人員亦需要採取適當阻隔輻射的保護。 

(四) 激光

激光 Laser 是分散度極少、高亮度或強度、同方向、單色、同樣波長和頻率的增強光子束。 產生激光需要有激發的能源，增強的介質，和共振結構。 激光的原理是物質分子有特定的固有震蕩頻率，當受到同頻率的能量重覆激發時就會產生凝聚不分散的強光束。 產生激光的儀器通常由 3 個部份組成，激發系統是產生光能的能源裝置，例如光照、化學反應或激光電源。 激光介質是能夠釋放出激光的物質，例如紅寶石、合金玻璃、氖氣 (Neon)、鈦和藍寶石。 激光諧振腔，用來放大和加強激光的強度，調節和選定激光的波長和方向。 激光的應用非常廣泛，例如光纖通訊、激光測距、鐳射唱片和影碟、激光掃描和印刷、激光切割，和激光指示器。 

激光有許多醫學用途，例如激光矯視和白內障手術。 激光可以準確地切割、消融、汽化和凝血。 經常用於治療和去除皮膚表層或腸道黏膜的淺層癌症，或性器官的初期癌症病變。 激光手術可以減少對週邊組織的損害，減低痛楚、出血、紅腫和結痂反應。 美容方面，可以幫助去除青春痘疤印、色斑、脂肪粒、有色的條紋、和脫毛。 高能量的激光可以對眼睛造成嚴重的損害，即使普通的激光指示器射向天空，亦可能影響經過的航班機師的視力。 

(五) 光纖科技 

光纖科技的發展，在初期受到傳輸損失的限制。 隨著傳輸距離增加，因為光束或訊號被物料散射或吸收，以致強度衰減。 高錕的理論，分析了傳輸損失的原因，並且闡述可以克服和減少訊號的衰減，而奠定了光纖的前景。 近年傳輸用到光纖材料，多數採用石英纖維。 結構能夠將傳導的光和訊號全内反射，局限於光纖的核心。 

在遠距離通訊和電腦網絡之中、光纖纜比電纜更輕巧和容易安裝。 用光纖傳播的光波訊息，衰減的比例遠遠優勝於用電纜傳播。 通過分覆使用的波段，每根光纖都可以傳遞多個不同波長的訊息通道。 傳遞數據和訊息的速度和數量都遠勝於電纜。 

在醫療領域方面，光纖科技革新了許多傳統的手術模式。 內窺鏡和微創手術可以憑藉光纖傳遞的影像，更加精準和能夠達到難以直接檢測和人眼睛不能夠窺視的部位。 光纖影像更可以改進微創手術使用的工具和推進機械人輔導手術。 新一代的手術醫生都需要接受進一步的訓練，借助螢幕的顯示來進行手術。 一位資深經驗豐富的成功手術醫生，除卻眼睛觀察， 手的觸感和技巧仍需要千錘百煉加上天賦，科技只是輔助的工具。