微波炉、光波炉简述

微波炉、光波炉及电磁波屏蔽膜简述

一、电磁波概述

电磁波（electromagnetic wave）是由不同波长的波组成的合成波。它的波长

范围从10E-10微米(1微米=10E-4厘米)的宇宙线到波长达几公里的无线电波。Υ

射线、X射线、紫外线、可见光、红外线，超短波和长波无线电波都属于电磁波

的范围，物体发出的电磁波，理论上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇

到的温度范围内，有实际意义的是波长位于0.38～1000μm之间的热辐射,而且大

部分位于红外线(又称热射线)区段中0.76～20μm的范围内。所谓红外线加热,就

是利用这一区段的热辐射。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包

括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。只要

是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射。

电磁波频率低时，主要借由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡

中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射

出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内

传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不

可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波

的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。

电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传

播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，

任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。其速度等于光速c（每秒3×10

8

米）。

在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点

之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之

间的关系可通过公式c=λf。

电磁波的传播不需要介质，同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同。不

同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。且

电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁

波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的。通过不同介质

时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的

地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的

波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波与电磁波都能发生折射、反射、

衍射、干涉，因为所有的波都具有波粒两象性.折射、反射属于粒子性；衍射、

干涉为波动性。

二、微波、微波炉以及其危害

（一）微波

微波是电磁波中的一个特定波段，一般指频率为300MHz至300GHz，亦即波

长从1 m至1 mm的电磁波，远高于一般无线电广播和电视广播的载波频率。

微波的场强用功率密度（J）表示，其测量单位是瓦/米2(w／m2)。随着科学

技术的发展，微波技术已广泛应用于雷达、微波通讯、电视传输和微波加热设备，

涉及军事、通讯、工业、医疗等各个领域。【H与J参见坡印廷矢量及麦克斯韦

方程组换算】

（二）微波炉

微波炉就是利用微波来加热食品。国际上为了使微波器件标准化和避免通讯

干扰，规定工业用微波炉工作频率选用915 MHz。家用微波炉选用2450 MHz。

市场上有这种微波检测设备。

微波炉是通过微波把含有水分的物品吸收而转化成热能．通常在水分子内，

氧原子中的8个带正电荷的质子会把氢原子的电子吸引过来，结果使得水分子内

氧原子端成为带负电荷的阴极，氢原子端成为带正电荷的阳极，形成极性分子。

在外加电场中，极性水分子可以旋转，使其阳极指向与外电场的方向一致，因此

当有微波通过时，水分子将随着微波引起的振荡电场的变化而快速振动起来，又

因为该微波的频率和水分子振动的固有频率相同，因此能使水分子发生共振，分

子动能迅速增大，使食物的内能增大，温度升高。【注：水分子振动的固有频率

为2．45×109 Hz】

家用微波炉主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系

统、控制系统、外壳等组成。接通电源后，220V交变电流经一变压器，一方面

在次级(副线圈)产生3.4V交变电流对磁控管灯丝加热，同时在次级(副线圈)产生

2000V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2450MHz

的微波。微波经炉顶的波导管传输到金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，高

度的电磁作用使食物内分子高频地运动而使食物内外同时受热，因而加热速度

快，效率高，并能最大限度地保存食物中的维生素。

（三）微波炉辐射对人体的危害

有关微波辐射作用的研究工作从30年代就已开始，到70年代微波生物学效

应的研究已深入到细胞、分子水平。目前特别受到关注的是高频电磁场或小剂量

辐射的长时间作用对人体的影响。根据其辐射的强度、频率和作用部位又可分为

局部作用和全身作用。

局部作用主要指微波对皮肤、眼和睾丸的损害。全身作用仅见于事故或严重

违章操作时，其临床特点是多器官和系统损害。电磁辐射的职业照射常发生慢性

损伤，而且无明显特殊表现，常表现出神经衰弱综合征、心血管功能失调和白细

胞、血小板计数偏低现象，这是因为中枢神经系统和内分泌系统对电磁、微波辐

射作用敏感性高，神经内分泌一旦紊乱可累及心血管系统、免疫和代谢功能。研

究结果表明：距微波炉15cm处磁场强度（H）为100 mG，最高达300 mG。微

波炉所产生的强电磁波会诱发白内障，导致大脑异常，降低生殖能力。【注：

Gauss和T是磁感应强度的单位，1T=1000G】

微波辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。

热效应：人体70％以上是水，当水分子受到微波辐射后相互摩擦，引起机

体升温，从而影响到体内器官的正常工作。非热效应：人体的器官和组织都存在

微弱的电磁场，它们是稳定和有序的．一旦受到外界电磁场的干扰．处于平衡状

态的微弱电磁场即将遭到破坏．人体也会遭受损伤。累积效应：热效应和非热效

应作用于人体，当人体尚未来得及自我修复之前，如果再次受到微波辐射的话，

其伤害程度就会发生累积，久而久之会成为永久性病态，危及生命。

三、光波与光波炉

（一）光波

可见光仅是电磁波中非常小的一部份，其波长范围仅在0.4~0.8um之间。人

的眼睛对可见光中各色光的光感是不同的，根据可见光曲线，处于黄绿色的近

555纳米处，光感最强，即可见性高峰，其它波长光可见性系数如下：

颜色

紫

蓝

绿

蓝绿

橙

红

暗红

（二）光波炉及其优势

波长 nm

400

460

520

550

600

660

740

可见性系数

0.4

60

710

1000

637

61

0.2

从原理上看，光波炉是利用光波加热，而微波炉是利用微波加热。光波是从

外至内加热食物，微波是从内到外加热食物。光波炉利用的这种发热等实际上是

一种依靠远红外线卤素灯管（Halogen Light）发热，因此，光波炉有可以叫做

远红外线卤素炉。通过这种卤素灯管发热后，再利用高效能的反射集中热量，就

像凸透镜一样将热能集中起来，最后将这种高温通过耐高温的微晶玻璃面板传

热。用户就就可以将摆放食物的器皿放在这种面板上加热了。相比微波炉，光波

炉具有加热速度快、加热均匀、能最大限度地保持食物的营养成分不损失等诸多

优点。

从结构上看，光波炉在炉腔上部设置了光波发射器和光波反射器。光波反射

器可以确保光波在最短时间内聚焦热能最大化，这也是光波炉在结构上与普通微

波炉的重要区别。光波炉是利用卤素管加热的，而微波炉是利用磁控管加热。但

实际市场上我们看到的光波炉，更多的是光波微波炉。光波微波组合炉大大提高

微波炉、光波炉的加热效率，是同时利用这两种不同的加热原理来共同加热，光

波和微波同时在密闭的炉腔内对食物进行高速交叉加热，彻底解决过去普遍微波

炉加热不均、生熟不匀的现象，热效率更高。并在烹饪过程中最大程度地保持食

物的营养成分，避免在烹饪食物时尽量减少水分的丧失。

光波炉的传热的热效率约89%-93%左右，与高热传递的电磁炉热效率差不

多，同样能达到快速加热食物的目的。正是由于这种加热方法，只要是耐高温的

器皿就可以用于这种加热，并没有特别的限制。由于不是采用电磁场引起的发热，

也就没有电磁炉产生的电磁辐射大了，用户都可以安心使用。

微波炉的波只有使用金属材料才可以阻挡住它的辐射，而光波炉的光波只要

使用不透光的材料就可以阻挡住。微波炉只要离开炉子一定的距离就可以避免微

波的辐射。光波炉有微波和光波两种功能，只有使用微波功能时，光波炉的危害

才和微波炉一样，而使用光波加热功能时，光波对人体的影响就和人们洗澡时的

浴霸灯相同。

四、屏蔽措施

微波炉与光波炉在炉门上加一金属网，金属网将一部分微波与光波反射回炉

内再利用，另一部分自身吸收通过地线散发出去，由于金属网导电性较强，因此

很容易将吸收的微波传导出去。

乐凯的电磁波屏蔽膜是在PET上涂布感光材料，在网格上曝光，经过显影定

影形成银网格，通过镀铜激化银原子起到屏蔽作用。但由于电磁波屏蔽膜无法将

吸收的大量能量及时扩散，金属网格线容易烧断，因此不能用在辐射程度较强的

设备上，应用范围仅限于一些计算机厂房门、手机。如果我们做屏蔽膜也可能遇

到相同的问题。

五、微波辐射的卫生标准

我国电子工业部1975年委托浙江医科大学等18个单位对微波卫生标准开展了

研究工作，历时3年，进行了现场卫生学调查和微波急性、亚急性和慢性生物学

作用实验，并参考国外经验提出了我国的微波职业暴露标准。我军航天医学工程

研究所于1984年制定出微波辐射的国家军用标准。现将代表国家的微波安全容许

标准列表如下。

表1各国微波辐射容许标准(职业暴露标准)

从表中可以看出，微波辐射容许标准不大一致。原因在于对微波辐射作用机制

的观点不同。我国军标规定：每日接受微波辐射的总量等于平均功率密度x暴露

时间。我国电子工业部行业标准规定，在功率密度大于1mw／cm2情况下工作，必

须使用个人防护。我国军标规定，在脉冲波平均功率密度大于25 mw／cm2或每

日剂量超过200 uw·h

-1

／cm2：和连续波在平均功率密度大于50 mw／cm2或每日

剂量超过400uw·h

-1

／cm2环境时必须采取相应防护措施。

扩散膜组2012.2.2