전자기파의 종류에 따른 인체 피해 문서 원본 보기

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{{출처 필요|날짜=2013-12-05}}

'''전자기파의 종류에 따른 인체 피해'''에 대해 설명한다.

== 인체 통과 전후 전자기파 에너지 ==
먼저 전자기파가 인체를 통과하기 전후의 에너지를 알아보면 Poynting vector에서 <math> \frac {1} {\mu_0} \left( E \times B \right) </math>이다.

진공 상태에서 <math> \nabla\times E = - \frac {\partial B} {\partial t} </math>이므로, Cartesian coordinate에서 z방향으로 진행하는 전자기파를 가정했을 때

<math> -k \left( E_0 \right)_y = w \left( B_0 \right)_x , k \left( E_0 \right)_x = w \left( B_0 \right)_y </math>이므로

<math> \mathbf{B_0} = \frac {k} {w} \left( \mathbf{z} \times \mathbf{E_0} \right) </math>

여기에서 propagation vector를 <math> \mathbf{k} </math>로 두고 전자기파가 진행하는 방항과 수직한 방향의 벡터를 <math> \mathbf{n} </math>라 두고 이를 일반화하면

<math> \mathbf{B_0} = \frac {1} {c} \left( \mathbf{k} \times \mathbf{E_0} \right) </math>가 된다.

벡터 단위벡터 표시법 알아내서 적용해야 됨

여기서 wave의 intensity I를 구하면

<math> I = <S> = <c\epsilon_0E_0^2\cos (\mathbf{k}\cdot\mathbf{n} - wt + \delta)> = \frac {1} {2} c \epsilon_0 E_0^2 </math>가 된다.

또한 도체에서의 전자기파에서 <math> v = \frac {c} {n} </math>이므로 여기서 <math> I = \frac {1} {2} \epsilon v E_0^2 </math> (ε는 매질의 [[유전율]], <math> n = \sqrt{\frac {\epsilon\mu} {\epsilon_0\mu_0}} </math>) 이 된다.

[[파일:전자기파반사굴절그래프.pdf|프레임]]

공기 중에서 인체로 전자기파가 반사 및 투과할 시에 Boundary Condition은

<math> \epsilon_1E_1^\perp = \epsilon_2E_2^\perp, \mathbf{E_1^\|} = \mathbf{E_2^\|}

, B_1^\perp = B_2^\perp, \frac {1} {\mu_1} \mathbf{B_1^\|} = \frac {1} {\mu_2} \mathbf{B_2^\|} </math> 이므로

여기서

<math> \epsilon_1 \left(-\left(E_0\right)_I\sin\theta_I + \left(E_0\right)_R\sin \theta_R \right) = \epsilon_2\left(-\left(E_0\right)_T\sin\theta_T\right) </math> ,

<math> \left(E_0\right)_I\cos\theta_I + \left(E_0\right)_Rcos\theta_R = \left(E_0\right)_T\cos\theta_T </math>,

<math> \frac{1}{\mu_1v_1}\left( \left(E_0\right)_I - \left(E_0\right)_R \right) = \frac{1}{\mu_2v_2}\left(E_0\right)_T </math>

여기서 <math> \beta = \frac{\mu_1n_2}{\mu_2n_1}, \alpha = \frac{\cos\theta_T}{\cos\theta_I} </math> 로 두고 이를 이용하여 입사파의 전기장의 세기와 투과파의 전기장의 세기의 비를 알아보면

<math> \left( E_0\right)_T = \left(\frac{2}{\alpha + \beta} \right)\left(E_0\right)_I </math>이다.

즉 인체에 전자기파가 투과될 때에는 인체의 [[투자율]], [[굴절률]], 입사각이 함께 고려되어야 한다.

인체의 굴절률은 해당 부분을 구성하는 세포에 따라 달라진다.

또한 방사선의 흡수량은 시버트로 나타내어지는데, 이는 선질계수 Q와 다른 적절한 요소들을 나타내는 계수 N을 곱해서 구해진다.

장기 및 조직에 대한 일부 N값은

생식선: N = 0.20

골수, 결장, 폐, 위: N = 0.12

방광, 뇌, 유방, 콩팥, 간 , 근육, 식도, 췌장, 소장, 비장, 갑상선, 자궁: N = 0.05
뼈 표면, 피부: N = 0.01

즉 시버트를 구할 때의 N 값이 해당 기관계의 굴절률과 투자율을 고려하고, 입사각에 의한 효과를 평균하여 구한 값이 된다.

또한 Q의 값은 전자기파에서

E < 10keV: Q = 5

10kev < E < 100keV: Q = 10

100keV < E < 2Mev: Q = 20

2Mev < E < 20Mev: Q = 10

E > 20 Mev: Q = 5

가 된다.

인체의 경우 0.5시버트 정도의 노출량부터 피해를 보게된다.

인체에 대한 피해의 자세한 분류는 [[급성방사성증후군]]을 참조.

== 같이 보기 ==
* [[전자기파]]

[[분류:전자기파]]