התשובה הניתנת כאן עונה גם על השאלות הבאות:
מדוע אלומיניום ממסך גלי רדיו ולא גלים אחרים והאם יש מתכות דומות? נדב
איך ניתן לחסום תקשורת רדיו (לא רק פלאפון)? אלון
האם כיסוי קיר ברדיד אלומיניום יפחית את הקרינה מאנטנה סלולארית? רונן
אילו גלים אלקטרומגנטיים חוסם כלוב פאראדיי? מיכאל

בטבע, קרינה אפשר לתאר בשתי דרכים: כגל המתפשט במרחב או כזרימה של חלקיקים נושאי אנרגיה. חשוב להדגיש כי קרינה אינה זקוקה לתווך חומרי בכדי לעבור דרכו, היא יכולה לעבור גם בריק. קרינה אלקטרומגנטית היא שם הכולל בין היתר גלי רדיו, אור נראה וקרינת חום, קרני רנטגן וקרינת גאמא. הקרינה האלקטרומגנטית היא גל אלקטרומגנטי (או זרם של פוטונים) המתקדם בריק במהירות האור, 300,000 ק”מ בשנייה.

ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית: את ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית אפשר לסווג על פי אורך הגל של הקרינה, או לחלופין, על פי תדירות הקרינה, שהיא הערך ההופכי לאורך הגל. היחס בין אורך הגל לתדירות מתבטא בנוסחה: [אורך הגל בריק X תדירות הגל = מהירות האור] מכיוון שמהירות האור היא ערך קבוע בריק הרי שכול שינוי במשתנה אחד מחייב שינוי הפוך יחסי במשתנה השני.

תכונות הקרינה האלקטרומגנטית תלויים במידה רבה באורך הגל (או התדר). בתחתית הספקטרום, הקרינה בעלת אורכי הגל הארוכים ביותר (בתדרים הנמוכים ביותר), נמצאים גלי הרדיו. אורך הגל של גלי הרדיו יכול להגיע מעשרות סנטימטרים עד קילומטרים רבים. אחריהם ישנם גלי המיקרו, הקצרים מגלי הרדיו רק במעט, וגם הם משמשים לתקשורת, בטווחים הקצרים יותר, כמו תקשורת סלולרית ומכ"ם. שימוש נוסף של גלי מיקרו הוא לבישול (מיקרוגל). אורכם של גלי המיקרו נע בין מילימטרים ספורים לעשרות סנטימטרים.

מלבד אורך הגל, תכונה חשובה שעל פיה ניתן לסווג קרינה היא יינון. קרינה מייננת היא קרינה הגורמת ליינון של אטומים, כלומר לפליטה של אלקטרונים. ליינון דרושה קרינה בתדר גבוה (חשוב להדגיש כי עוצמת הגל אין בה בכדי לגרום ליינון). דוגמאות לקרינה מיינת הם קרינה רדיואקטיבית כמו קרינת אלפא, קרינת בטא, וקרינה אלקטרומגנטית בתדרים גבוהים, כמו קרני רנטגן וקרינת גמא. באורכי גל ארוכים מעל סגול הקרינה אינה מייננת כלומר, גלים אלה אינם אנרגטיים מספיק כדי ליינן אטומים. בתדרים אלו נמצאים האור הנראה, קרינת אינפרה אדום, קרינת UV קרוב (UV A), קרינה בתדר הרדיו, ומיקרו. הקרינה הבלתי מייננת משמשת בכבלי החשמל, תחנות השנאה, קרינת מיקרוגל ותקשורת סלולארית. מן הראוי גם לציין, כי עוצמת הקרינה האלקטרומגנטית בטלפונים סלולריים, מכשירי רדיו, טלוויזיה ומכשירי מיקרוגל הינה נמוכה מאוד יחסית. כאשר גל אלקטרומגנטי פוגע בחומר מוליך, הוא יוצר צימוד עם המוליך, נע לאורכו ומשרה זרם חשמלי על שטח אותו מוליך ע"י מתרחש האלקטרונים במוליך. אפקט זה מתרחש למשל באנטנה. קרינה אלקטרומגנטית יכולה גם לגרום למולקולות מסוימות לספוג אנרגיה ובכך להתחמם. תופעה זו מנוצלת בתנורי מיקרוגל.

מיסוך של קרינה אלקטרומגנטית:

כשאנו מדברים על מיסוך אלקטרומגנטי, אנו מתכוונים לתהליך שבו אנו מגבילים את השדה האלקטרומגנטי במרחב, על ידי כך שאנו חוסמים אות הקרינה בעזרת מחסומים העשויים מחומר מתכתי מוליך. בדרך כלל, אנו עוטפים מתקנים חשמליים מהסביבה, כמו לדוגמא כבל חשמלי. הסיכוך יכול להפחית את הצימוד של גלי רדיו, שדות אלקטרומגנטיים וכמו כן שדות אלקטרוסטטיים. יכולת הפחתת הקרינה תלויה במידה רבה בסוג החומר שבו אנו משתמשים, העובי שלו וגודל הנפח של הגוף הסיכוך. לתדירות הקרינה ישנה גם כמובן חשיבות על יכולת הסיכוך. חומרים המשמשים לסיכוך אלקטרומגנטי הם ציפוי מתכתי, כמו לדוגמא רדיד אלומניום וגם פלסמה (גז מיונן). כל חור במיגון חייב להיות קטן מאוד יחסית לאורך הגל של הקרינה החיצונית. אף על פי שגלי רדיו (וגלי מיקרו) מושפעים מחומרים מתכתיים, אנו לא יכולים "לחסום" גלי רדיו רק בכך שאנו שמים מחיצת מתכת בין מקור הקרינה לגוף הקולט. על מנת שהחסימה תהיה משמעותית, המחסום המתכתי צריך להיות בעובי וגובה בהרבה מעבר לאורך הגל הפוגע וגם אז הפחתת הקרינה תהיה קטנה. גלי רדיו הם בעלי אורך גל ארוך מאוד (לדוגמא, 3 מטר) ולכן אנו זקוקים ללוחות מתכת גדולים על מנת להפחית את עוצמת הקרינה. בטווח של תדרים של טלפון סלולארי, אורך הגל הינו קטן יותר, אך עדיין בטווח של כ 0.3 מטר או יותר. כאשר גל רדיו פוגע בחומר, חלק מהעוצמה של הקרינה מוחזרת מהמשטח וחלק חודר למשטח ואפילו עובר דרכו. אם החומר הינו מתכתי, כמעט כל עוצמת גל הרדיו מוחזרת מהמשטח. חלק קטן מאוד מהעוצמה נספגת בחומר ומומרת לחום. לדוגמא, מראת כסף מחזירה כ 95% מעוצמת הקרינה של גלי רדיו וסופגת כ 5% מהעוצמה.

כאשר גל רדיו (או גל מיקרו) עובר דרך חומר מבודד חלק מעוצמת הקרינה נספג בחומר והופך לחום וחלק עובר דרך החומר ויוצא מעברו השני. הדרך האפקטיבית ביותר למסך קרינה של גלי רדיו הינה לשים את הגוף אותו אנו רוצים להגן בתוך קופסא סגורה. כלומר, קופסא מתכתית אשר סוגרת לחלוטין את הגוף. כלוב פארדיי הינו דוגמא למיסוך של קרינה אלקטרומגנטית בתוך קופסא סגורה. מתקן זה מונע משדות אלקטרומגנטיים מלחדור לתוכו (לא רק גלי רדיו). כתוצאה מחוק גאוס, מטען חשמלי מוכל תמיד כולו בצד החיצוני של מוליך טעון. כל מה שנמצא בחלל הפנימי של הכלוב, המוקף לגמרי במוליך, יהיה מוגן מהשפעתם של השדות האלקטרומגנטיים שבחוץ. למעשה כל תנור מיקרוגל מכיל כלוב פאראדיי. ציוד חשמלי הרגיש למטען חיצוני מוגן על ידי כלובים כאלה (סיכוך). אם ברק לדוגמא פוגע במכונית הוא למעשה אינו מזיק לנוסעי הרכב, זאת משום ששלדת הרכב משמשת ככלוב פאראדיי. זו גם הסיבה לכך שאנטנת הרדיו ממוקמת מחוץ למכונית, גלי הרדיו פשוט לא מסוגלים לחדור באופן איכותי אל תוך הרכב. ראוי לציין כי בדרך כלל, גלי רדיו עוברים דרך חומרים שאינם מתכתיים ללא כל תלות בעוביו של החומר. בדרך כלל החומר החוסם הינו בעל הולכה גבוהה במיוחד כמו אלומיניום או נחושת בניגוד לחומרים מולכים פחות כמו פליז, פלדה או פלדת אל חלד. ככל השחומר החוסם הינו בעל הולכה חשמלית גבוהה יותר כך הוא יכול להיות דק ועדיין אפקטיבי. אנו יכולים לקלוט גלי רדיו ברוב הבתים העשויים מלבנים , עץ,גבס. בניינים העשויים מתכת, ציפוי זגוגית מתכתי או בטון פלדה מזוין מחזיר את רוב עוצמת גל הרדיו ולכן אין אפשרות לקלוט בתוך המבנה את גל הרדיו המשודר. בכדור הארץ ישנם חומרים רבים אשר סופגים גלי רדיו ולכן, לדוגמא אין באפשרותנו לקלוט שידוי רדיו בתוך מנהרה ארוכה.

כלוב פארדיי: השדה החיצוני גורם להיווצרותו של זרם חשמלי במעטפת הכלוב אשר יוצר שדה חשמלי זהה בגודלו והפוך בכיוונו לשדה החיצוני. שני השדות מבטלים האחד את השניולכן השגה שבתוך הכלוב הינו אפס.

התמונה לקוחה מויקיפדיה

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

19 תגובות

  • יוסי

    מיסוך קרינה אלקטרומגנטית

    שלום רב
    ראיתי את הכתבה ויש לי שאלה
    יש לי מכשיר שמודד קרינה אלקטרומגנטית ורציתי לבדוק האם נייר כסף ( יותר נכון תבנית אפייה מאלומניום) יכולה למסך קרינה אלקטרומגנטית . הפעלתי קומקום חשמלי וראיתי שיש מדידה של קרינה אלקטרומגנטית . ניסיתי למסך את את הקרינה באמצעות התבנית האלומיניום ולא ראיתי כל שינוי במדידה. האם רדיד אלומיניום אמור למנוע מיסוך ? אם כן מה אני עושה לא נכון ? האם יש עוד חומרים שיכולים להגיע לתוצאה טובה יותר ? רב תודות
    יוסי

  • סיון

    קרינה מלוח חשמל

    רציתי לשאול מהן הסכנות מלוח חשמל שנמצא במקלט בו אני עובדת, 4 ימים בשבוע בשעות הבוקר, ואיך ניתן למסך את הקרינה העם קובית עץ שמועמדת לפני לוח החשמל יכולה לעזור במיסוך?

  • אביעד

    קרינה ממטענים לטלפון

    שמעתי שנטען לטלפון מפיץ קרינה בזמן ההטענה. האם אני יכול לשים פחית שימורים ריקה מעל התקע וכך לחסום את הקרינה? האם זה יעשה נזק למטען?

  • אנונימי

    שנאי מפיץ קרינה ורכיב שזורם

    שנאי מפיץ קרינה ורכיב שזורם דרכו חשמל (הטענה למשל) מפיץ קרינה
    ציפוי או כיסוי של השנאי, הכבל והמכשיר הנטען בחומר מוליך כגון פחית שימורים או נייר כסף יפחית את הקרינה

  • שירלי

    פריקה אלקטרומגנטית

    חיים שלום. לאחרונה רץ סרטון ברשת - מדוע כדאי לחבק עצים. הטענה היא כי עץ פורק מהגוף קרינה אלקטרומגנטית שמצטברת בגלל סביבה עודפת קרינה.
    - האם הגוף אכן צובר קרינה אלקטרומגנטית?
    - האם עץ אינו מבודד? האם אפשר להעביר אליו את הקרינה?
    תודה!

  • אבי

    מיסוך

    שלום,
    מדוע כאשר דיפול מגנטי נמצא בתוך קליפה כדורית מוליכה אין שדה מחוץ לקליפה?
    תודה

  • ליאור

    איך מתגברים על אפקט כלוב פאראדיי?

    האם על ידי התקנת אנטנה חיצונית המחוברת למתקן קליטה בתוך הכלוב מתגברים על האפקט של כלוב פאראדיי שמונע כניסת אותות סלולאריים לתוך הכלוב? האם יש אפקט מוגבר של הקרינה בתוך הכלוב?
    האם הקרינה הנמצאת בתוך הכלוב נשארת ״ תקועה בכלוב״ כלומר האם צריך להוציא אותה החוצה על ידי חיבור האלמנט פולט הקרינה לאנטנה חיצונית?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    כן כן ולא

    אנטנה חיצונית מאפשרת קליטה בתוכו – כמו אנטנה חיצונית של רדיו בתוך רכב.
    יש אפקט מוגבר של הקרינה בתוך הכלוב – בייחוד מצד משדר, לכן לא מומלץ לדבר במעלית בטלפון סלולרי. המעלית משמשת כלוב פארדיי והטלפון משדר בעוצמה מקסימלית כדי לנסות לפרוץ החוצה.
    לא נשארת 'קרינה' בכלוב.
    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • ליאור שגב

    בתי מכולות וכלוב פאראדיי

    תודה על התשובה
    ברשותך ברצוני לחדד את השאלות .
    אני מתעניין בבניית בתים ממכולות משא שעשויות ממתכת וכפי שהבנתי יוצרות מאין כלוב פאראדיי.
    יש פתחים כמובן לחלונות ודלתות אבל אני לא בטוח שזה פותר את הבעיה.
    בכדי להיות על הצד הבטוח חשבתי שצריך לבצע התאמות נוספות.
    לחבר אנטנה חיצונית ומגבר פנימי (repeater) על מנת לטפל בעניין הסלולרי .
    האם זה יפתור את הבעיה?
    בנוסף אני לא מבין עדיין מה עושים עם עניין הקרינה מכלל המכשירים החשמליים (מקרר לדוגמא) .
    תודה על רצון הטוב.
    ליאור

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    מהנדס חשמל

    <p>
    היי ליאור,<br />
    כפי שעניתי כבר על שאלות זהות בעבר (על נושא בית ממכולה, למשל ב<a href="http://davidson.weizmann.ac.il/online/scienceathome/physics/%D7%90%D7%99...ניסוי חסימת קרינה</a>) - האתר עוסק בשאלות מדעיות עקרוניות. לשאלות ובעיות בעלות אופי טכני אני ממליץ לך להתייעץ עם מהנדס חשמל העוסק בנושא, ואולי כדאי לך אפילו לבצע סדרת בדיקות בפועל עם מדי קרינה (לראות עבירות ויציאה).<br />
    בהצלחה!</p>
    <p>
    ד&quot;ר אבי סאייג<br />
    מכון דוידסון לחינוך מדעי<br />
    מכון ויצמן למדע</p>

  • כרמי שמעון

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    תשובה

    שלום כרמי,

    כפי שמצויין בכתבה כדי לחסום קרינת רדיו של טלפון סלולרי, צריך להשתמש בחומר מתכתי, אתה יכול לראות הדגמה יפה בסרטון הזה. נרתיק הבד לא ישפיע על הקרינה בצורה משמעותית.
    צריך לזכור, טלפון נייד צריך לקלוט ולשדר כדי לתפקד, כלומר אם חוסמים את הקרינה הוא פשוט לא יעבוד.

  • אפי מחב' אתרים

    חסימת קרינה הנפלטת מכבלים

    תודה על המאמר המקצועי. מהמאמר שכתבתם למדים כי בסיכוך ניתן להגן על האזור הכלוא בתוך הסיכוך.
    אם אתם יכולים להרחיב את המאמר לסיכוך כבלים מפני קרינה מתוכם כלפי חוץ.
    אם ניקח, לדוגמה, כבל הפולט קרינה. נעטוף אותו ברדיד אלומיניום על הרדיד נלפף חוט נחושת ואת קצה חוט הנחושת נאריק לאדמה, האם זה ימנע פליטת הקרינה מתוך הכבל כלפי חוץ? ואם כן לאילו סוגי קרינה זה יהיה יעיל?

  • רונן

    מיסוך אולם קולנוע מפני שידור/קליטה של שיחות בסמארטפונים

    שלום,
    אשמח לקבל מידע על כיצד פועל ממסך לאולם קולנוע, כך שהצופים לא יוכלו להפריע זה לזה. משמע, בזמן הסרט לא ניתן יהיה להשתמש בסמארטפון לצורכי שידור/קליטה. אני מחפש מידע טכני (תדר,הספק,מיקום באולם ...). תודה !

  • חיים חביב

    מיסוך אולם קולנוע

    שלום רונן,

    לצערי אנחנו פורום העונה על שאלות מדעיות ולא טכניות ולכן לא אוכל לעזור לך. נסה את הפורום הזה או את החברה שמפעילה אותו, או כל חברה דומה אחרת.

  • עדי

    טלפון אלחוטי לעומת סלולרי

    האם טלפון אלחוטי בטכנולוגיית DECT בטוח יותר לשימוש (פחות מקרין) מטלפון סלולרי

  • נתנאל

  • חיים ברק

    תלוי ברזוננס של הגל עם החומר.

    כאשר החומר ברזוננס עם הגל האלקטרומגנטי הוא יחסום אותו.
    זה מה שקורה בין אור נראה וקרטון למשל אך לא בין גלי רדיו (אורך גל ארוך יותר מאור נראה) וקרטון.

    בקרינת גאמא וקרינת -X (קרינה קצרה יותר מאור נראה) הסיפור שונה.
    כאן לחלקיקים אנרגיה גבוהה ולכן החסימה תלויה בסיכוי שגרעין אטום בחומר החוסם יעמוד בדרכו של חלקיק ויעצור/יסיט אותו

  • גולן

    מיגון מפני קרינה אלקטרומגנטית

    האם אפשר למגן מבנה מפני כבל חשמל הפולט קרינה אלקטרו מגנטית ע"י פלטות מתכת/אלומניום או ביצוע פרגולה מתחת לכבל שתסית את הגל האלקטרו מגנטי