Wenn sichtbares Licht mehr Energie hat als Mikrowellen, warum ist sichtbares Licht dann nicht gefährlich?

Ihre Frage enthält eine falsche Prämisse: Mikrowellen haben per se nicht weniger Energie als sichtbares Licht. Sie haben nur weniger Energie pro Photon , gemäß der Planck-Einstein-Beziehung ,$E = hf$. Mit anderen Worten, Sie können die Leistung elektromagnetischer Strahlung bei jeder Wellenlänge auf ein gefährliches Niveau anheben, wenn Sie nur genügend Photonen erzeugen – wie es Ihr Mikrowellenherd tut.

Dazu gehört sehr wohl sichtbares Licht. Sie können dies leicht überprüfen, indem Sie auf einen sonnigen Tag warten, Ihre Lupe herausholen und damit das Sonnenlicht auf ein Blatt Papier fokussieren. Beobachten Sie, wie es verkohlt und vielleicht sogar brennt. (Stellen Sie sicher, dass sich nichts um dieses Stück Papier herum befindet, was brennen könnte.) Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sonnenlicht gefährlich ist !

Wenn du in die Sonne starrst, wirst du blind. Und wenn Sie viel Zeit in der Sonne verbringen, bekommen Sie wahrscheinlich Hautkrebs. Also scheint mir sichtbares Licht ziemlich gefährlich zu sein.

Einige der Schäden können tatsächlich von Infrarot- und Ultraviolettlicht stammen, aber diese sind in der Frequenz nahe an sichtbarem Licht und sehr weit von Mikrowellen entfernt.

Übrigens kommt es auch auf die Intensität an, nicht nur auf die Frequenz. In Bezug auf Photonen spielt es nicht nur eine Rolle, wie energiereich jedes Photon ist, sondern auch, wie viele Photonen pro Sekunde ankommen.

Die Dosis (oder in diesem Fall die Intensität) macht das Gift. Sie sind ständig Mikrowellen ausgesetzt, da diese von 99 % der drahtlosen Kommunikationsgeräte verwendet werden, und Sie sind auch ständig sichtbarem Licht ausgesetzt, es sei denn, Sie schlafen in einem Isolationstank. Beides kann gefährlich werden, wenn Sie die Intensität ausreichend erhöhen.

Sichtbares Licht ist gefährlich, wenn Sie auf engstem Raum die gleiche Leistung wie eine Mikrowelle haben

Hier sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen.

Zum einen hat sichtbares Licht pro Photon mehr Energie als Mikrowellenstrahlung. Doch das täuscht: Ein Mikrowellenherd bringt auf engstem Raum etwa 1 kW Leistung. Das ist viel Kraft. Sie sehen nicht oft so viel Leistung von sichtbarem oder fast sichtbarem Licht in einem kleinen Volumen: Wenn Sie es täten, würden Sie sich genauso Sorgen machen, selbst zu kochen. Mit anderen Worten, wenn Sie eine 1-kW-Quelle für sichtbares Licht in eine kleine Kiste stecken, würde sie das Zeug in der Kiste kochen.

Mikrowellen können auch auf andere Weise als sichtbares Licht absorbiert werden. Mikrowellen dringen viel tiefer in das Fleisch ein als Licht und können daher eine unmittelbarere Wirkung auf die Temperaturen im gesamten Fleisch haben. Auf der anderen Seite erzeugt die gleiche Intensität des sichtbaren Lichts letztendlich die gleiche Wärmemenge (die gleiche Energiemenge wird dissipiert), jedoch in einer viel dünneren Schicht auf der Oberfläche des Fleisches. Ist das weniger gefährlich? Nur wenn Sie lieber gegrillt als gebraten werden möchten.

Und sichtbares Licht ist oft gefährlich für verschiedene Körperteile, wenn es ausreichend konzentriert ist. Tragbare Laserpointer arbeiten normalerweise mit einer Ausgangsleistung von <1 mW, hinterlassen jedoch Löcher in Ihrer Netzhaut, wenn Sie sie anstarren.

Sichtbares Licht ist gefährlich. Aber für einen fairen Vergleich mit Mikrowellen müssen Sie sich die Gesamtenergiemenge ansehen. Mikrowellenherde geben viel Energie an ihren Inhalt ab, und es gibt wenig Grund zu der Annahme, dass das Gleiche mit sichtbarem Licht viel weniger schädlich wäre.

Mikrowellen sind bei gleicher Intensität gefährlicher als sichtbares Licht, da sie tiefer in die Haut eindringen (1-2 cm; mehr Infos in Wikipedia ).

Menschen haben eine stärkere Anpassung an sichtbares Licht als an Mikrowellenstrahlung, weil sie Millionen von Jahren dem Licht ausgesetzt waren. Dies äußert sich auf zwei Arten:

• Proteine ​​in der Epidermis (äußere Hautschicht) sind hitzebeständiger als die in den tieferen Hautschichten
• In den äußeren Hautschichten befinden sich mehr Nervenenden, sodass eine gefährliche Erwärmung durch sichtbares Licht mehr Schmerzen verursacht und Sie dazu drängt, der gefährlichen Situation zu entkommen

Oh, und der offensichtlichste Unterschied: sichtbares Licht ist sichtbar . Gefährliche Mengen an sichtbarem Licht (z. B. in einem Solarkocher ) sehen für unsere Augen blendend und offensichtlich gefährlich aus. Gefährliche Mikrowellenstrahlung ist unsichtbar.

Die Gefahr elektromagnetischer Wellen ist eine Funktion der Photonenenergie, der Intensität der Quelle und Ihrer Entfernung davon sowie der qualitativen Natur der Wechselwirkung einer bestimmten Frequenz mit organischer Materie.

Letzteres ist sehr komplex. Das sichtbare Spektrum bis hinunter ins Infrarot dringt nicht in die oberste Hautschicht oder die meisten Kleidungsstücke ein, sodass seine Wechselwirkung größtenteils auf Erwärmung beschränkt ist. Starkes Infrarot kann sicherlich Verbrennungen verursachen. Starkes sichtbares Licht kann sicherlich Augenschäden verursachen. Aber Quellen sichtbaren Lichts mit sehr hoher Intensität sind im täglichen Leben selten, und vor allem können wir sie sehen und vermeiden.

Weiter unten im Energiespektrum (längere Wellenlänge) erhalten Sie die "Millimeterwellen" von Flughafenscannern, die Kleidung, aber nicht die Haut durchdringen können, und dann kommen Sie zu den Mikrowellen, uhf- und vfh-Radiowellen, und dann zu den so genannten Radiowellen Kurzwelle (Hochfrequenz), Mittelwelle und Langwelle (Niederfrequenz). Mikrowellen können ins Fleisch eindringen, und Radiofrequenzen können einen menschlichen Körper vollständig durchdringen, und diese können sehr, sehr schwere Verbrennungen im tiefen Gewebe verursachen. Bestimmte Frequenzen können auch den Herzrhythmus stören, was so fatal sein kann, wie es sich anhört.

Ihre WLAN-Geräte zu Hause erzeugen Mikrowellen auf fast denselben Frequenzen wie Ihr Mikrowellenherd, jedoch mit Milliwattleistung und in alle Richtungen verteilt. Der Ofen gibt Hunderte von Watt in einen kleinen geschlossenen Raum ab. Das ist der Unterschied.

Und wir leben in einem Meer von Funkwellen von Mikrowellen (Handy, WLAN) bis uhf und vhf (Funkgeräte, Fernseh- und UKW-Sendungen) und niedriger (Rundfunk). Der Schlüssel ist die Macht. Wenn Sie die Antenne des 500-Watt-Amateurfunkgeräts Ihres Onkels greifen, wenn er das Mikrofon eingibt, oder auf den Turm eines Multi-Kilowatt-Fernsehsenders klettern, werden Sie sich verletzen, vielleicht sehr schwer. Aber wenn Sie Ihren normalen Geschäften nachgehen, absorbieren Sie wahrscheinlich weniger als ein Milliwatt Funkenergie. Und der einzige Effekt ist die Erwärmung, also ist es kaum anders als in einem Raum, der ein wenig wärmer ist.

Wenn Sie sich jetzt in der Energie vom sichtbaren Spektrum nach oben bewegen, erhalten Sie Ultraviolett, Röntgenstrahlen und dann ein riesiges Spektrum an zunehmender Energie Gamma. Sie können nicht nur in Fleisch eindringen, sie haben auch einen ganz bestimmten schmutzigen Trick: Sie haben genug Photonenenergie, um Moleküle zu ionisieren, und wenn das mit unserer DNA und unseren Proteinen passiert, haben wir sehr schlechte Tage. Dies ist eine sehr spezifische Fähigkeit, die bei einer bestimmten Energieschwelle beginnt.

Mikrowellen sind, wie Sie bemerkt haben, in die entgegengesetzte Richtung zu UV-, Röntgen- und Gammastrahlen gerichtet: geringere Photonenenergie, längere Wellenlänge. Sie können die Ionisationsgefahr höherer Energien nicht duplizieren, egal wie intensiv ihre Quellen sind.

Andere Antworten weisen bereits auf die Frage der Intensität hin . Wenn Sie eine 1-kW-Mikrowelle haben, die Ihr Hähnchen kocht und Mikrowellen als gefährlich bezeichnet, können Sie Hühnchen auch mit einer sichtbaren 1-kW-Glühbirne zubereiten. Der Unterschied besteht hauptsächlich darin, wie gut und wie tief die Absorption geht, aber die Energiemenge ist die gleiche, wenn die absorbierte Leistung gleich ist.

Was macht den Unterschied:

• Absorptionskoeffizient; wie GUT das Licht absorbiert wird. Ein schwarzes Hähnchen kocht also gut bei starkem sichtbarem Licht, aber ein weißes Hähnchen benötigt eine höhere Leistung, da es mehr reflektiert. Mikrowellen funktionieren gut, weil sie tiefer eindringen, bevor sie absorbiert werden (aufgrund längerer Wellenlängen), absorbieren aber auch GUT, weil die Frequenz nahe der Resonanz für Wassermoleküle abgestimmt ist.
• Resonanzen; Wenn die Wellenlänge genau mit einer der Übergangsfrequenzen für Moleküle/Atome im Target übereinstimmt, wird die meiste Energie selektiv nur von diesen Molekülen absorbiert. Wenn Sie also Ihr Licht speziell auf einen Übergang einstellen, der bestimmte Bindungen bricht, oder nur bestimmte Gewebe erhitzen. Dies kann mehr Schaden anrichten, weil es die Chemie verändern kann, aber zum Glück erfordert das Aufbrechen von Bindungen ziemlich hohe Frequenzen – siehe nächster Fall unten. Bei MW und IR erhitzen Sie am Ende immer noch nur die Probe, wenn Sie eine Resonanz finden (Resonanzen im MW, IR und im sichtbaren Bereich sind hauptsächlich Schwingungs- und Rotationsübergänge, keine Bindungsänderungen, mit Ausnahme von rot gefärbten Substanzen, die auf sichtbares Licht reagieren, was Sie bemerken, wenn rote Farbstoffe bei starkem Licht schnell ausbleichen).
• Ionisation; Wenn die Energie eines EINZELNEN Photons ausreicht, um ein Elektron von einem Molekül/Atom abzustoßen, dann ist es gefährlich, weil es die Chemie aktiv beeinflusst (beachten Sie, dass dies ein ähnliches Ergebnis wie der Resonanzfall oben ist, aber anstatt eine genaue Frequenz zu haben , es hat viel zu viel Energie , mit ähnlichen Ergebnissen). Das ist die sogenannte ionisierende Strahlung (Gamma-/Röntgenstrahlen bis in den UV-Bereich).

Beachten Sie, dass Resonanz nur gute Absorption bedeutet, nichts Mystisches. Wasser ist für sichtbares Licht größtenteils transparent, da keine signifikanten Schwingungen von Wassermolekülen in diesen Bereich fallen - die meisten liegen im IR- und Mikrowellenbereich, und es gibt einen weiteren Absorptionsbereich im UV-Bereich.

Faustregel: Mikrowellen, IR und sichtbares Licht heizen einem nur ein. Es ist die Hitze, die ausreicht, um die Temperatur in die Gefahrenzone zu bringen, es ist gefährlich, sonst ist es harmlos. Es zählt nur die Intensität (Watt pro Quadratmeter), nicht die Frequenz. Ionisierende Strahlung (UV/Röntgen/Gamma) ist schon bei geringer Intensität wegen chemischer Schädigung gefährlich.

Mikrowellen sind KEINE ionisierende Strahlung, daher bewirken die drahtlosen und mobilen Signale absolut nichts – die Leistung ist viel zu gering, andernfalls müssten Sie Ihr Telefon alle 5 Minuten aufladen.

Es ist genauer zu sagen, dass Mikrowellenherde gefährlich sind. Andererseits ist das auch sichtbares Licht .

Es geht nicht um Photonenenergie, sondern um Gesamtenergie. Eine typische Mikrowelle gibt elektromagnetische Strahlung in der Größenordnung von 1 Kilowatt ab, die fast vollständig von den darin enthaltenen Lebensmitteln absorbiert wird.

Zum Vergleich: Die Sonnenenergie an der Erdoberfläche beträgt maximal etwa 1 Kilowatt pro Quadratmeter. Wenn es bewölkt ist, nicht am Äquator oder nicht mittags, wird es weniger sein. Die meisten Lebensmittel haben eine Oberfläche von viel weniger als einem Quadratmeter, so dass die gesamte elektromagnetische Strahlungsleistung, die von etwas in der Sonne empfangen wird, viel geringer ist als die eines Mikrowellenofens.

Zum fairen Vergleich, was würde Ihrer Meinung nach passieren, wenn ein Vergrößerungsglas mit einer Fläche von einem Quadratmeter an einem sehr sonnigen Tag verwendet würde, um Licht auf etwas zu fokussieren, das so groß ist wie das, was Sie in einen Mikrowellenherd stellen würden?

Es gibt noch ein paar feinere Unterschiede. Zum Beispiel sind gefährliche Kräfte des sichtbaren Lichts so hell, dass Sie sicher Ihre Augen schließen werden. Darüber hinaus dringt sichtbares Licht weniger tief ein, sodass Sie wahrscheinlich die Hitze spüren und sich entfernen, bevor sie Ihrer Haut mehr als nur oberflächliche Schäden wie einen Sonnenbrand zufügt. Andererseits ist Mikrowellenstrahlung unsichtbar und dringt tiefer ein, sodass Sie irreversible Verletzungen erleiden können, bevor Sie die Gefahr überhaupt bemerken. Die Hornhaut ist besonders anfällig für Mikrowellenverletzungen, da es keinen Schutzreflex gibt, um sie zu schützen, sie hat wenig thermische Masse und erwärmt sich daher schnell und es gibt wenig Blutfluss, um sie zu kühlen.

Es gibt ein Sprichwort: "Die Dosis macht das Gift."

Sauerstoff ist die Substanz, von der Sie am meisten eine konstante Versorgung benötigen. Ohne Sauerstoff versterben Sie bereits nach wenigen Minuten.

Aber die Sauerstofftoxizität ist real. Zu viel Sauerstoff kann Sie verletzen oder töten. Tatsächlich hatten alle Organismen auf der Erde Milliarden von Jahren lang keine Verwendung für Sauerstoff. Als die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zunahm, starben die meisten Lebensformen auf der Erde aus. Nur diejenigen, die sich schnell genug anpassten, um Sauerstoff zu tolerieren und sogar darauf angewiesen zu sein, konnten in der sauerstoffreicheren Atmosphäre überleben.

Dasselbe gilt für jeden anderen notwendigen Stoff oder Umweltfaktor. Und dasselbe gilt für jeden anderen gefährlichen Stoff oder Umweltfaktor. In ausreichend hohen Dosen sind selbst die notwendigsten Dinge tödlich. In ausreichend niedrigen Dosen können selbst die tödlichsten Dinge harmlos und vielleicht sogar nützlich sein.

Da sichtbares Licht und alle anderen Frequenzen elektromagnetischer Strahlung Umweltfaktoren sind, gilt das Vorstehende auch für sie. Zu viele Frequenzen elektromagnetischer Strahlung, selbst die nützlichsten, können schädlich oder tödlich sein, und eine ausreichend geringe Exposition gegenüber selbst den tödlichsten Frequenzen elektromagnetischer Strahlung, wie Röntgen- oder Gammastrahlen, kann harmlos oder sogar vorteilhaft sein.

Ich erinnere mich an eine Geschichte von Arthur C. Clarke, in der eine Figur kritisierte, dass Todesstrahlen in Science-Fiction für das menschliche Auge sichtbar seien, und sagte, dass Menschen nicht leben könnten, wenn sichtbares Licht tödlich sei. Aber die Menschen haben sich entwickelt, um die Konzentrationen von sichtbarem Licht zu überleben, die auf der Erde üblich sind. Ein Mensch, der einer Konzentration sichtbaren Lichts ausgesetzt war, die tausendmal oder millionenmal oder milliardenmal stärker war, konnte getötet, gekocht oder sogar sofort verdampft werden.

Ich erinnere mich auch an zwei andere Geschichten von Arthur C. Clarke, vielleicht sogar in derselben Sammlung, in denen Menschen plausible Wege fanden, Todesstrahlen aus sichtbarem Licht zu erzeugen, indem sie die primitive Technologie der 1950er und 1960er Jahre verwendeten.

Einige Formen der Strahlentherapie bei Krebs beinhalten die Verwendung von Röntgenstrahlen, Gammastrahlen oder geladenen Teilchen, um Krebszellen abzutöten. Daher profitieren Menschen, die sich einer Strahlentherapie unterziehen, oft davon, von Todesstrahlen getroffen zu werden, die dazu bestimmt sind, lebendes Gewebe zu töten, da die Todesstrahlen auf lebendes Gewebe gerichtet sind, das schließlich ihren Wirtskörper töten würde.

Wie wir alle wissen, ist Antimaterie die gefährlichste Substanz, die sich Physiker vorstellen können. Wenn ein normales Teilchen mit seinem gegenüberliegenden Antiteilchen kollidiert, werden beide vernichtet und Strahlung emittiert.

Sie haben vielleicht von Leuten gehört, die PET-Scans zur medizinischen Diagnose haben. PET steht für Positronen-Emissions-Tomographie. Ein Positron ist ein Antielektron und damit ein Antiteilchen. Menschen, die PET-Scans hatten, haben also überlebt und vielleicht davon profitiert, winzige Mengen an Antiteilchen in ihrem Körper zu haben.

Selbst bei etwas so äußerst Tödlichem wie Antimaterie macht die Dosis das Toxin.

Ein Mikrowellenofen macht mit Essen etwas sehr ähnliches wie Lagerfeuer und Herde mit Essen und benötigt ungefähr die gleiche Menge an Energie pro Mahlzeit. Die Energiemenge, die pro Sekunde der Mikrowellenbehandlung empfangen wird, ist ein Vielfaches der Energiemenge pro Sekunde in natürlichem oder künstlichem Licht zur Beleuchtung. viel

Daher ist es für jemanden wahrscheinlich nicht viel besser, der gleichen Energie in sichtbaren Lichtfrequenzen ausgesetzt zu sein, die ein offenes Feuer oder ein Herd auf eine Mahlzeit überträgt, als es in einem Mikrowellenherd wäre.

Mikrowellen sind von Natur aus nicht mehr oder weniger gefährlich. Ja, die Art der Beschädigung durch Mikrowellen vs. sichtbares Licht vs. Röntgenstrahlen sind unterschiedlich, aber das Wetter oder nicht, die Lichtursache hat den gleichen Faktor für das gesamte Lichtspektrum - Intensität.

Denken Sie daran, dass moderne Computer-nutzende Menschen sich ständig freiwillig melden, um in Mikrowellen zu baden. Wifi verwendet genau die gleiche Frequenz wie Mikrowellenöfen. Der Unterschied zwischen WLAN- und Mikrowellenherden ist die Wattleistung – die Menge an Energie, die zur Erzeugung des Lichts verwendet wird – die Intensität.

Sie können mit sichtbarem Licht kochen, wenn Sie genug Energie hineinpumpen – oder es irgendwie konzentrieren. So funktionieren Sonnenöfen und so können Sie Papier mit einer Lupe verbrennen. Sie können auch mit Röntgenstrahlen kochen, wenn es intensiv genug ist.

Nebenbemerkung: Die meisten Menschen wissen das nicht, aber hochintensives Infrarotlicht kann Sie genauso blenden, wie wenn Sie in die Sonne starren. Nur weil es für Ihre Augen unsichtbar ist, heißt das nicht, dass die Photonen Ihre Netzhaut nicht treffen. Infrarotstrahler mit hoher Intensität werden als Teil von Sicherheitssystemen für infrarotempfindliche Kameras (Nachtsicht) verkauft.

Stellen Sie sich vor einen 2KW Scheinwerfer, wie er in Bühnenproduktionen verwendet wird. Sie werden es auf Ihrer Haut spüren (oder Sie einfach blenden). Wie an anderer Stelle erklärt, gehen Mikrowellen tiefer und ein Mikrowellenofen liefert immer noch ein Kilowatt Energie an Ihren Körper.

Der Trick bei Mikrowellen besteht darin, dass sie Resonanzfrequenzen von Wasser nutzen. Manche Mikrowellen lassen sich auf Fleisch, Gemüse oder Fisch abstimmen, da sich die Resonanzfrequenz in der Zusammensetzung leicht ändern kann. Sichtbares Licht schwingt mit nichts in unserem Körper mit.

Unsere generell lichtempfindliche Haut reagiert meist auf UV-Bereiche, auch in einem noch nicht ionisierenden Spektrum. (Die Wellenlänge bestimmt auch, wie tief das Licht in die Haut eindringen kann!)

Mit genügend Energie könnte sichtbares Licht gefährlich sein, aber die benötigte Energie ist ohne Resonanzeffekte viel größer. (denken Sie an eine Kinderschaukel)

Wenn wir sagen, dass Mikrowellen weniger Energie haben, sprechen wir über die Energie in einem einzelnen Photon. Auch die Anzahl der Photonen ist wichtig.

Ein einzelnes Mikrowellenphoton ist völlig harmlos. Seine einzige Wirkung ist Hitze, und es braucht eine ernsthafte Menge an Hitze, um uns zu schaden. Aber genug Hitze, in welcher Form auch immer, wird töten.

Sichtbares Licht hat genug Energie, dass einzelne Photonen chemische Reaktionen hervorrufen können, aber nur in empfindlichen Verbindungen. Das passiert in unseren Augen. Die Chemikalien in unseren Augen sind sorgfältig konstruiert, um besonders lichtempfindlich zu sein, und das ist es, was Licht sichtbar macht .

Ultraviolettes Licht ist schlimmer. Hier tragen die Photonen genug Energie, um in den meisten organischen Verbindungen unerwünschte chemische Reaktionen hervorzurufen. Folgen von Sonnenbrand und Hautkrebs.

Gammastrahlen-Photonen aus Radioaktivität sind noch schlimmer, aber glücklicherweise selten.