Ist elektromagnetische Strahlung mit höherer Frequenz schädlicher als Strahlung mit niedrigerer Frequenz?

Gemäß der Quantenmechanik ist die elektromagnetische Strahlung quantisiert. Das bedeutet, dass es sich in „Paketen“ fortbewegt, die Quanten genannt werden. Die Größe dieses Pakets ist proportional zur Strahlungsfrequenz, höherfrequente Strahlung wird in größeren Paketen transportiert.

Die von einer niederfrequenten Strahlung gelieferte Leistung kommt also in einer großen Anzahl kleiner Pakete, während die gleiche Menge an Leistung, die von einer höherfrequenten Strahlung getragen wird, aus wenigen großen Paketen besteht.

Aus diesem Grund ist hochfrequente Strahlung schädlicher als niederfrequente Strahlung.

Wenn Sie von einer niederfrequenten Welle bestrahlt werden, ist es so, als würden Sie von einer großen Anzahl Tischtennisbälle getroffen werden, während es bei einer hochfrequenten Welle so ist, als würden Sie von sehr wenigen Kugeln getroffen werden.

Insbesondere Hochfrequenzstrahlung hat eine ionisierende Kraft, das heißt sie ist in der Lage, Elektronen aus Atomen zu entfernen und schließlich biologische Strukturen wie die DNA zu schädigen. Darüber hinaus erhöht sich mit zunehmender Frequenz die Durchdringungskraft der Strahlung, was bedeutet, dass Schäden tiefere Teile des Gewebes betreffen können.

Offensichtlich müssen Sie definieren, ab welcher Häufigkeit schädliche Wirkungen auftraten. Generell kann UV-Licht oberflächliche Schäden verursachen (was jedoch ziemlich gefährlich sein kann, da Hautkrebs auch ein oberflächlicher Schaden ist). Röntgen- und Gammastrahlen sind sehr gefährlich und können schwere Schäden an biologischen Strukturen anrichten.

Soweit ich weiß, gibt es keine wissenschaftlichen Beweise für Schäden durch Strahlung, deren Frequenz unterhalb des sichtbaren Lichts liegt.

Offensichtlich ist der von mir beschriebene nur der Hauptmechanismus der Interaktion, aber nicht der einzige. Mikrowellen zum Beispiel sind im Allgemeinen nicht gefährlich, aber wie Sie jedes Mal sehen können, wenn Sie Ihren Ofen benutzen, kann die Verwendung einer bestimmten Frequenz Effekte wie Erwärmung verursachen, die schließlich Schäden verursachen können.

Sie haben wahrscheinlich schon von Infrarotlicht (IR) und Ultraviolettlicht (UV) gehört. Uns wird oft von den schädlichen Auswirkungen des UV-Lichts der Sonne erzählt, weshalb wir Sonnencreme tragen, aber Sie hören nichts darüber, dass IR für die menschliche Gesundheit schädlich ist. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Lichtformen ist die Farbe (oder Frequenz).

Sie haben Recht, dass die höherfrequente Strahlung schädlicher ist. Dies folgt aus der Formel

Wo$E$ist die Gesamtenergie eines Strahlungsteilchens,$h$ist Planks Konstante, und$f$ist die Frequenz der Welle.

Aus dieser Formel sehen wir, dass höherfrequente Strahlung mehr Energie enthält, die mehr Potenzial hat, Prozesse im Körper zu stören. Wie genau die Energie der Strahlung zu Schäden im Körper führt, hat mehr mit Biologie als mit Physik zu tun.

Welche Schäden EM-Strahlung im kHz-GHz-Bereich beim Menschen anrichten kann, ist nicht nur eine Frage der Physik, sondern auch eine Frage der Biologie/Medizin.

Eine besondere Schadensart, der Erwärmungseffekt, ist Physikern und Ingenieuren jedoch bestens bekannt. Es kann nicht gesagt werden, dass bei einer gegebenen festen Amplitude des elektrischen Feldes einer ebenen Welle im Allgemeinen Strahlung mit höherer Frequenz eine größere Heizwirkung hat als Strahlung mit niedrigerer Frequenz; Es gibt Frequenzbereiche, in denen die Heizung effizienter ist.

Die Heizwirkung der Strahlung auf einen bestimmten menschlichen Körper hängt von der Strahlungsfrequenz, der Größe der Körperteile und auch von der Umgebung ab, in der sich der Körper befindet, wie z. B. Abstand vom Boden, Leitfähigkeit des Bodens usw. [1]

[1] http://www.arrl.org/rf-radiation-and-electromagnetic-field-safety

Neben der Erwärmung gibt es noch eine weitere nachteilige Wirkung, die als Neurostimulus oder NS bezeichnet wird. In den Veröffentlichungen wird nicht erwähnt, um welche Art von Effekt es sich handelt, aber er wird erwähnt und die von der Strahlung abgegebenen Energieniveaus sind begrenzt.