Infrarød stråling- elektromagnetisk stråling, der optager det spektrale område mellem den røde ende af synligt lys (med bølgelængde λ = 0,74 μm) og mikrobølgestråling (λ ~ 1-2 mm).
De optiske egenskaber af stoffer i infrarød stråling adskiller sig væsentligt fra deres egenskaber i synlig stråling. For eksempel er et lag vand på flere centimeter uigennemsigtigt for infrarød stråling med λ = 1 μm. Infrarød stråling udgør det meste af strålingen fra glødelamper, gasudladningslamper og omkring 50 % af strålingen fra Solen; Nogle lasere udsender infrarød stråling. For at registrere det bruger de termiske og fotoelektriske modtagere samt specielle fotografiske materialer.
Nu er hele området af infrarød stråling opdelt i tre komponenter:
- kortbølgeområde: X = 0,74-2,5 µm;
- midtbølgeområde: X = 2,5-50 µm;
- langbølget område: λ = 50-2000 µm;
For nylig er langbølgekanten af dette område blevet adskilt i et separat, uafhængigt område af elektromagnetiske bølger - terahertz-stråling(submillimeter stråling).
Infrarød stråling kaldes også "termisk" stråling, da infrarød stråling fra opvarmede genstande opfattes af den menneskelige hud som en varmefornemmelse. I dette tilfælde afhænger bølgelængderne, som kroppen udsender, af opvarmningstemperaturen: Jo højere temperatur, jo kortere bølgelængde og jo højere strålingsintensitet. Strålingsspektret for en absolut sort krop ved relativt lave (op til flere tusinde Kelvin) temperaturer ligger hovedsageligt i dette område. Infrarød stråling udsendes af exciterede atomer eller ioner.
Opdagelseshistorie og generelle karakteristika
Infrarød stråling blev opdaget i 1800 af den engelske astronom W. Herschel. Mens han studerede Solen, ledte Herschel efter en måde at reducere opvarmningen af det instrument, som observationerne blev foretaget med. Ved at bruge termometre til at bestemme virkningerne af forskellige dele af det synlige spektrum, opdagede Herschel, at "maksimal varme" ligger bag den mættede røde farve og muligvis "ud over synlig brydning." Denne undersøgelse markerede begyndelsen på undersøgelsen af infrarød stråling.
Tidligere var laboratoriekilder til infrarød stråling udelukkende varme kroppe eller elektriske udladninger i gasser. I dag er moderne kilder til infrarød stråling med justerbar eller fast frekvens blevet skabt baseret på faststof- og molekylære gaslasere. For at optage stråling i det nær-infrarøde område (op til ~1,3 μm) bruges specielle fotografiske plader. Fotoelektriske detektorer og fotomodstande har et bredere følsomhedsområde (op til ca. 25 mikron). Stråling i det fjerne infrarøde område registreres af bolometre - detektorer, der er følsomme over for opvarmning af infrarød stråling.
IR-udstyr er meget udbredt i både militær teknologi (for eksempel til missilstyring) og civil teknologi (for eksempel i fiberoptiske kommunikationssystemer). IR-spektrometre bruger enten linser og prismer eller diffraktionsgitre og spejle som optiske elementer. For at eliminere absorption af stråling i luft fremstilles spektrometre til fjern-IR-området i en vakuumversion.
Da infrarøde spektre er forbundet med rotations- og vibrationsbevægelser i molekylet, samt med elektroniske overgange i atomer og molekyler, giver IR-spektroskopi mulighed for at opnå vigtig information om strukturen af atomer og molekyler, samt båndstrukturen af krystaller.
Ansøgning
Medicin
Infrarøde stråler bruges i fysioterapi.
Fjernbetjening
Infrarøde dioder og fotodioder er meget udbredt i fjernbetjeninger, automatiseringssystemer, sikkerhedssystemer, nogle mobiltelefoner (infrarød port) osv. Infrarøde stråler distraherer ikke menneskelig opmærksomhed på grund af deres usynlighed.
Interessant nok kan den infrarøde stråling fra en husholdningsfjernbetjening nemt optages ved hjælp af et digitalkamera.
Ved maling
Infrarøde emittere bruges i industrien til tørring af malingsoverflader. Den infrarøde tørringsmetode har betydelige fordele i forhold til den traditionelle konvektionsmetode. Først og fremmest er dette naturligvis en økonomisk effekt. Hastigheden og energien, der forbruges under infrarød tørring, er mindre end de samme indikatorer med traditionelle metoder.
Fødevaresterilisering
Infrarød stråling bruges til at sterilisere fødevarer til desinfektion.
Anti-korrosionsmiddel
Infrarøde stråler bruges til at forhindre korrosion af overflader belagt med lak.
Fødevareindustri
Et særligt træk ved brugen af IR-stråling i fødevareindustrien er muligheden for, at en elektromagnetisk bølge trænger ind i kapillarporøse produkter som korn, korn, mel osv. i en dybde på op til 7 mm. Denne værdi afhænger af arten af overfladen, strukturen, materialeegenskaber og frekvenskarakteristika for strålingen. En elektromagnetisk bølge med et bestemt frekvensområde har ikke kun en termisk, men også en biologisk effekt på produktet, hvilket hjælper med at accelerere biokemiske transformationer i biologiske polymerer (stivelse, protein, lipider). Transportørtørrende transportører kan med succes anvendes ved opbevaring af korn i kornmagasiner og i melformalingsindustrien.
Derudover er infrarød stråling meget brugt til at opvarme indendørs og udendørs rum. Infrarøde varmeovne bruges til at organisere ekstra eller hovedopvarmning i værelser (huse, lejligheder, kontorer osv.), såvel som til lokal opvarmning af udendørs rum (udendørs cafeer, lysthuse, verandaer).
Ulempen er den væsentligt større ujævnhed ved opvarmning, hvilket er helt uacceptabelt i en række teknologiske processer.
Tjek penge for ægthed
En infrarød emitter bruges i enheder til at tjekke penge. Påført pengesedlen som et af sikkerhedselementerne kan specielle metameriske blæk udelukkende ses i det infrarøde område. Infrarøde valutadetektorer er de mest fejlfrie enheder til at kontrollere penges ægthed. At påføre infrarøde mærker på en seddel, i modsætning til ultraviolette, er dyrt for falskmøntnere og derfor ikke økonomisk rentabelt. Derfor er pengeseddeldetektorer med indbygget IR-sender i dag den mest pålidelige beskyttelse mod falskmøntneri.
Sundhedsfare
Stærk infrarød stråling i varme områder kan forårsage øjenfare. Det er farligst, når strålingen ikke er ledsaget af synligt lys. På sådanne steder er det nødvendigt at bære særlig øjenbeskyttelse.
se også
Andre varmeoverførselsmetoder
Metoder til registrering (optagelse) af IR-spektre.
Noter
Links
| Elektromagnetiske spektrum | |
|---|---|
| γ-stråling | røntgen | UV | synligt lys | IR| terahertz-stråling | mikrobølger | radiobølger | |
| Synligt spektrum | lilla | blå | blå | grøn | gul | orange | rød |
| Mikrobølgeovn | W | V | Q | K a | | K u | | | | |
| Radiobølger | EHF/EHF | Mikroovn/SHF | UHF/UHF | VHF/VHF | HF/HF | MF/MF | LF/LF | VLF/VLF | INCH/ULF | VLF/SLF | ELF/ELF |
For at forstå princippet om drift af infrarøde emittere er det nødvendigt at forestille sig essensen af et sådant fysisk fænomen som infrarød stråling.
Infrarødt område og bølgelængde
Infrarød stråling er en type elektromagnetisk stråling, der optager området fra 0,77 til 340 mikron i spektret af elektromagnetiske bølger. I dette tilfælde betragtes området fra 0,77 til 15 mikron som kortbølget, fra 15 til 100 mikron - mellembølge og fra 100 til 340 - langbølget.
Den kortbølgede del af spektret støder op til synligt lys, og den langbølgede del smelter sammen med området for ultrakorte radiobølger. Derfor har infrarød stråling både egenskaberne af synligt lys (det forplanter sig i en lige linje, reflekteres, brydes som synligt lys) og radiobølgernes egenskaber (det kan passere gennem nogle materialer, der er uigennemsigtige for synlig stråling).
Infrarøde emittere med en overfladetemperatur fra 700 C til 2500 C har en bølgelængde på 1,55-2,55 mikron og kaldes "lys" - i bølgelængde er de tættere på synligt lys, emittere med lavere overfladetemperatur har en længere bølgelængde og kaldes " mørk".
Infrarøde strålingskilder
Generelt udsender ethvert legeme, der er opvarmet til en bestemt temperatur, termisk energi i det infrarøde område af det elektromagnetiske bølgespektrum og kan overføre denne energi gennem strålevarmeudveksling til andre legemer. Energioverførsel sker fra et legeme med en højere temperatur til et legeme med en lavere temperatur, mens forskellige kroppe har forskellige emissive og absorberende evner, som afhænger af de to kroppes beskaffenhed, tilstanden af deres overflade osv.
Elektromagnetisk stråling har en kvantefotonisk karakter. Når den interagerer med stof, absorberes en foton af stoffets atomer og overfører dens energi til dem. Samtidig øges energien af termiske vibrationer af atomer i stoffets molekyler, dvs. strålingsenergi bliver til varme.
Essensen af strålevarme er, at brænderen, som en kilde til stråling, genererer, dannes i rummet og leder termisk stråling ind i varmezonen. Det falder på omsluttende strukturer (gulve, vægge), teknologisk udstyr, mennesker i bestrålingszonen, absorberes af dem og opvarmer dem. Strålingsfluxen, der absorberes af overflader, tøj og menneskelig hud, skaber termisk komfort uden at øge den omgivende temperatur. Luften i opvarmede rum forbliver næsten gennemsigtig for infrarød stråling, men opvarmes på grund af "sekundær varme", dvs. konvektion fra strukturer og genstande opvarmet af stråling.
Egenskaber og anvendelser af infrarød stråling
Det er blevet fastslået, at eksponering for infrarød stråling har en gavnlig effekt på mennesker. Hvis termisk stråling med en bølgelængde på mere end 2 mikron hovedsageligt opfattes af huden, og den resulterende termiske energi ledes indeni, så trænger stråling med en bølgelængde på op til 1,5 mikron ind i hudens overflade, opvarmer den delvist, når netværket af blodkar og øger direkte temperaturen i blodet. Ved en vis intensitet af varmestrømmen forårsager dens påvirkning en behagelig termisk fornemmelse. Ved strålevarme frigiver den menneskelige krop det meste af sin overskudsvarme ved konvektion til den omgivende luft, som har en lavere temperatur. Denne form for varmeoverførsel virker forfriskende og har en gavnlig effekt på velvære.
I vores land er undersøgelsen af infrarød varmeteknologi blevet udført siden 30'erne, både i forhold til landbrug og industri.
Gennemførte medicinske og biologiske undersøgelser har gjort det muligt at fastslå, at infrarøde varmesystemer i højere grad opfylder de særlige forhold ved husdyrbygninger end konvektive central- eller luftvarmesystemer. Først og fremmest på grund af det faktum, at temperaturen på hegnenes indre overflader, især gulvet, med infrarød opvarmning overstiger lufttemperaturen i rummet. Denne faktor har en gavnlig effekt på den termiske balance af dyr, hvilket eliminerer intenst varmetab.
Infrarøde systemer, der arbejder sammen med naturlige ventilationssystemer, sikrer en reduktion af den relative luftfugtighed til standardværdier (på svinefarme og kalvestalde til 70-75 % og derunder).
Som et resultat af driften af disse systemer når temperatur- og fugtighedsforholdene i lokalerne gunstige parametre.
Brugen af strålevarmesystemer til landbrugsbygninger gør det ikke kun muligt at skabe de nødvendige mikroklimaforhold, men også at intensivere produktionen. I mange gårde i Bashkiria (kollektiv gård opkaldt efter Lenin, kollektiv gård opkaldt efter Nurimanov) steg produktionen af afkom betydeligt efter indførelsen af infrarød opvarmning (øgede faring om vinteren med 4 gange), og sikkerheden for unge dyr steg (fra 72,8 % til 97,6 %.
I øjeblikket er det infrarøde varmesystem blevet installeret og har været i drift i en sæson på Chuvash Broiler-virksomheden i forstæderne til Cheboksary. Ifølge anmeldelser fra bedriftsledere fungerede systemet uafbrudt i perioden med minimum vintertemperaturer -34-36 C og gav den nødvendige varme til at opdrætte fjerkræ til kød (gulvhus) i en periode på 48 dage. De overvejer i øjeblikket spørgsmålet om at udstyre de resterende fjerkræstalde med infrarøde systemer.
Infrarøde (IR) stråler er elektromagnetiske bølger. Det menneskelige øje er ikke i stand til at opfatte denne stråling, men en person opfatter den som termisk energi og føler den i hele huden. Vi er konstant omgivet af kilder til infrarød stråling, som er forskellige i intensitet og bølgelængde.
Skal vi være på vagt over for infrarøde stråler, bringer de skade eller gavn for mennesker, og hvad er deres virkning?
Hvad er IR-stråling og dens kilder?
Som det er kendt, ligger spektret af solstråling, opfattet af det menneskelige øje som synlig farve, mellem violette bølger (den korteste - 0,38 mikron) og rød (den længste - 0,76 mikron). Ud over disse bølger er der elektromagnetiske bølger, der er utilgængelige for det menneskelige øje - ultraviolet og infrarødt. "Ultra" betyder, at de er under eller med andre ord mindre violet stråling. "Infra" er henholdsvis højere eller mere rød stråling.
Det vil sige, at IR-stråling er elektromagnetiske bølger, der ligger uden for det røde farveområde, hvis længde er længere end synlig rød stråling. Mens han studerede elektromagnetisk stråling, opdagede den tyske astronom William Herschel usynlige bølger, der fik temperaturen på termometret til at stige, og kaldte dem infrarød termisk stråling.
Den mest kraftfulde naturlige kilde til termisk stråling er Solen. Af alle de stråler, som stjernen udsender, er 58 % infrarøde. Kunstige kilder er alle elektriske opvarmningsanordninger, der omdanner elektricitet til varme, såvel som alle genstande, hvis temperatur er over det absolutte nulpunkt - 273 ° C.
Egenskaber ved infrarød stråling
IR-stråling har samme natur og egenskaber som almindeligt lys, kun en længere bølgelængde. Lysbølger, der er synlige for øjet, når objekter, reflekteres og brydes på en bestemt måde, og en person ser reflektionen af objektet i en bred vifte af farver. Og infrarøde stråler, når de når et objekt, absorberes af det, frigiver energi og opvarmer objektet. Vi ser ikke infrarød stråling, men vi mærker det som varme.
Med andre ord, hvis Solen ikke udsendte et bredt spektrum af langbølgede infrarøde stråler, ville en person kun se sollys, men ikke føle dets varme.
Det er svært at forestille sig livet på Jorden uden solvarme.
Noget af det absorberes af atmosfæren, og bølgerne, der når os, er opdelt i:
Kort - længden ligger i området 0,74 mikron - 2,5 mikron, og de udsendes af genstande opvarmet til en temperatur på mere end 800 ° C;
Medium – fra 2,5 mikron til 50 mikron, opvarmningstemperatur fra 300 til 600°C;
Lang – det bredeste område fra 50 mikron til 2000 mikron (2 mm), t op til 300°C.
Egenskaberne ved infrarød stråling, dens fordele og skader på den menneskelige krop, bestemmes af strålingskilden - jo højere temperaturen på emitteren er, jo mere intense er bølgerne og jo dybere deres gennemtrængende evne, graden af indvirkning på ethvert levende organismer. Undersøgelser udført på cellulært materiale fra planter og dyr har opdaget en række nyttige egenskaber ved infrarøde stråler, som har fundet bred anvendelse i medicin.
Fordelene ved infrarød stråling for mennesker, anvendelse i medicin
Medicinsk forskning har bevist, at langtrækkende infrarøde stråler ikke kun er sikre for mennesker, men også meget nyttige. De aktiverer blodgennemstrømningen og forbedrer metaboliske processer, undertrykker udviklingen af bakterier og fremmer hurtig heling af sår efter kirurgiske indgreb. De fremmer udviklingen af immunitet mod giftige kemikalier og gammastråling, stimulerer elimineringen af toksiner og affald gennem sved og urin og sænker kolesterol.
Særligt effektive er stråler med en længde på 9,6 mikron, som fremmer regenerering (genopretning) og heling af organer og systemer i den menneskelige krop.
I umindelige tider har folkemedicinen brugt behandling med opvarmet ler, sand eller salt - disse er levende eksempler på de gavnlige virkninger af termiske infrarøde stråler på mennesker.
Moderne medicin har lært at bruge gavnlige egenskaber til at behandle en række sygdomme:
Ved hjælp af infrarød stråling kan du behandle knoglebrud, patologiske ændringer i led og lindre muskelsmerter;
IR-stråler har en positiv effekt i behandlingen af lammede patienter;
Hurtigt helbrede sår (postoperative og andre), lindre smerter;
Ved at stimulere blodcirkulationen hjælper de med at normalisere blodtrykket;
Forbedrer blodcirkulationen i hjernen og hukommelsen;
Fjern tungmetalsalte fra kroppen;
De har en udtalt antimikrobiel, anti-inflammatorisk og svampedræbende virkning;
Styrk immunforsvaret.
Bronkial astma, lungebetændelse, osteochondrose, arthritis, urolithiasis, liggesår, sår, radiculitis, forfrysninger, sygdomme i fordøjelsessystemet - dette er ikke en komplet liste over patologier til behandling af hvilke de positive virkninger af infrarød stråling bruges.
Opvarmning af boliger ved hjælp af infrarøde strålingsenheder fremmer luftionisering, bekæmper allergier, ødelægger bakterier, skimmelsvampe og forbedrer hudens tilstand ved at aktivere blodcirkulationen. Når du køber en varmelegeme, er det bydende nødvendigt at vælge langbølgede enheder.
Andre applikationer
Egenskaben ved genstande til at udsende varmebølger har fundet anvendelse i forskellige områder af menneskelig aktivitet. For eksempel kan du ved hjælp af specielle termografiske kameraer, der er i stand til at fange termisk stråling, se og genkende alle objekter i absolut mørke. Termografiske kameraer er meget brugt i militære og industrielle applikationer til at detektere usynlige genstande.
I meteorologi og astrologi bruges infrarøde stråler til at bestemme afstande til objekter, skyer, vandoverfladetemperatur osv. Infrarøde teleskoper gør det muligt at studere rumobjekter, der er utilgængelige for syn, gennem konventionelle instrumenter.
Videnskaben står ikke stille, og antallet af IR-enheder og anvendelsesområder vokser konstant.
Skade
En person, som enhver krop, udsender mellemlange og lange infrarøde bølger, som varierer fra 2,5 mikron til 20-25 mikron i længden, derfor er bølger af denne længde fuldstændig sikre for mennesker. Korte bølger er i stand til at trænge dybt ind i menneskeligt væv, hvilket forårsager opvarmning af indre organer.
Kortbølget infrarød stråling er ikke kun skadelig, men også meget farlig for mennesker, især for synsorganerne.
Solvarmeslag, fremkaldt af korte bølger, opstår, når hjernen kun opvarmes med 1C. Dens symptomer er:
Svær svimmelhed;
Kvalme;
Øget hjertefrekvens;
Tab af bevidsthed.
Metallurger og stålarbejdere, der konstant udsættes for de termiske virkninger af korte infrarøde stråler, er mere tilbøjelige end andre til at lide af sygdomme i det kardiovaskulære system, har et svækket immunsystem og er oftere udsat for forkølelse.
For at undgå de skadelige virkninger af infrarød stråling er det nødvendigt at træffe beskyttelsesforanstaltninger og begrænse den tid, der bruges under farlige stråler. Men fordelene ved termisk solstråling for livet på vores planet er ubestridelige!
Hvad er infrarød stråling? Definitionen siger, at infrarøde stråler er elektromagnetisk stråling, der adlyder optiske love og har karakter af synligt lys. Infrarøde stråler har et spektralområde mellem rødt synligt lys og kortbølget radioemission. For det infrarøde område af spektret er der en opdeling i kortbølget, mellembølget og langbølget. Opvarmningseffekten af sådanne stråler er høj. Den accepterede forkortelse for infrarød stråling er IR.
IR-stråling
Producenter rapporterer forskellige oplysninger om varmeanordninger designet efter det pågældende strålingsprincip. Nogle kan indikere, at enheden er infrarød, mens andre kan indikere, at den er langbølget eller mørk. Alt dette relaterer sig i praksis til infrarød stråling; langbølgevarmere har den laveste temperatur på den udstrålende overflade, og bølger udsendes i større masse i spektrets langbølgede zone. De fik også navnet mørk, da de ved temperatur ikke afgiver lys og ikke skinner, som i andre tilfælde. Mellembølgevarmere har en højere overfladetemperatur og kaldes grå varmelegemer. Lystypen er en kortbølget enhed.
De optiske egenskaber af et stof i de infrarøde områder af spektret adskiller sig fra de optiske egenskaber i det almindelige hverdagsliv. Varmeapparater, som folk bruger hver dag, udsender infrarøde stråler, men du kan ikke se dem. Hele forskellen er i bølgelængden, den varierer. En almindelig radiator udsender stråler, og det er sådan rummet opvarmes. Infrarøde strålingsbølger er naturligt til stede i menneskers liv; solen udsender dem.
Infrarød stråling hører til kategorien elektromagnetisk stråling, det vil sige, at den ikke kan ses med øjnene. Bølgelængder spænder fra 1 millimeter til 0,7 mikrometer. Den største kilde til infrarøde stråler er solen.
IR-stråler til opvarmning
Tilstedeværelsen af opvarmning baseret på denne teknologi giver dig mulighed for at slippe af med ulemperne ved konvektionssystemet, som er forbundet med cirkulationen af luftstrømmen i lokalerne. Konvektion rejser og transporterer støv, snavs og skaber træk. Hvis du installerer en elektrisk infrarød varmeovn, vil den fungere efter princippet om solstråler, effekten vil ligne solvarme i køligt vejr.
Infrarød bølge er en form for energi, det er en naturlig mekanisme lånt fra naturen. Disse stråler er i stand til at opvarme ikke kun genstande, men også selve luftrummet. Bølgerne trænger ind i luftlagene og opvarmer genstande og levende væv. Lokalisering af kilden til den pågældende stråling er ikke så vigtig; hvis enheden er på loftet, vil varmestrålerne nå gulvet perfekt. Det er vigtigt, at infrarød stråling giver dig mulighed for at efterlade luften fugtig, den tørrer den ikke ud, som andre typer varmeapparater gør. Ydeevnen af enheder baseret på infrarød stråling er ekstremt høj.
Infrarød stråling kræver ikke store energiomkostninger, så der er besparelser til husholdningsbrug af denne udvikling. IR-stråler er velegnede til at arbejde i store rum; det vigtigste er at vælge den rigtige strålelængde og indstille enhederne korrekt.
Skader og fordele ved infrarød stråling
Lange infrarøde stråler, der rammer huden, forårsager en reaktion i nervereceptorer. Dette sikrer tilstedeværelsen af varme. Derfor kaldes infrarød stråling i mange kilder for termisk stråling. Det meste af den udsendte energi absorberes af fugt, som er indeholdt i det øverste lag af menneskelig hud. Derfor stiger hudtemperaturen, og på grund af dette opvarmes hele kroppen.
Der er en opfattelse af, at infrarød stråling er skadelig. Det er forkert.
Forskning viser, at langbølget stråling er sikkert for kroppen, desuden har det fordele.
De styrker immunsystemet, stimulerer regenerering og forbedrer tilstanden af indre organer. Disse stråler med en længde på 9,6 mikron bruges i medicinsk praksis til terapeutiske formål.
Kortbølget infrarød stråling virker anderledes. Det trænger dybt ind i vævet og opvarmer de indre organer og omgår huden. Hvis du bestråler huden med sådanne stråler, udvider kapillærnetværket sig, huden bliver rød, og der kan forekomme tegn på en forbrænding. Sådanne stråler er farlige for øjnene, de fører til dannelse af grå stær, forstyrrer vand-saltbalancen og fremkalder anfald.
En person får hedeslag på grund af kortbølget stråling. Hvis du øger hjernens temperatur med endnu en grad, vises tegn på chok eller forgiftning allerede:
- kvalme;
- hurtig puls;
- mørkere i øjnene.
Hvis der opstår overophedning med to grader eller mere, udvikles meningitis, som er livstruende.
Intensiteten af infrarød stråling afhænger af flere faktorer. Afstanden til placeringen af varmekilder og temperaturindikatoren er vigtige. Langbølget infrarød stråling er vigtig i livet, og det er umuligt at undvære det. Skader kan kun opstå, når bølgelængden er forkert, og den tid, det påvirker en person, er lang.
Hvordan beskytter man en person mod skaden af infrarød stråling?
Ikke alle infrarøde bølger er skadelige. Kortbølget infrarød energi bør undgås. Hvor findes det i hverdagen? Kropstemperaturer over 100 grader bør undgås. Denne kategori omfatter stålfremstillingsudstyr og lysbueovne. I produktionen bærer medarbejderne specialdesignede uniformer, der har et beskyttende skjold.
Den mest nyttige infrarøde varmeanordning var den russiske komfur; varmen fra den var terapeutisk og gavnlig. Men ingen bruger sådanne enheder nu. Infrarøde varmeapparater er blevet solidt etableret, og infrarøde bølger er meget udbredt i industrien.
Hvis spiralen, der afgiver varme i en infrarød enhed, er beskyttet af en varmeisolator, så vil strålingen være blød og langbølget, og det er sikkert. Hvis enheden har et åbent varmeelement, vil den infrarøde stråling være hård, kortbølget, og det er farligt for helbredet.
For at forstå enhedens design skal du studere det tekniske datablad. Der vil være information om de infrarøde stråler, der bruges i et bestemt tilfælde. Vær opmærksom på, hvad bølgelængden er.
Infrarød stråling er ikke altid entydigt skadelig; kun åbne kilder, korte stråler og langvarig eksponering for dem udsender fare.
Du bør beskytte dine øjne mod kilden til bølgerne, og hvis der opstår ubehag, så undgå påvirkningen af infrarøde stråler. Hvis der opstår usædvanlig tørhed på huden, betyder det, at strålerne udtørrer lipidlaget, og det er meget godt.
Infrarød stråling i nyttige områder bruges som behandling; fysioterapimetoder er baseret på arbejde med stråler og elektroder. Men alle virkninger udføres under opsyn af specialister; du bør ikke behandle dig selv med infrarøde enheder. Virkningens varighed skal være strengt bestemt af medicinske indikationer, baseret på målene og målene for behandlingen.
Det menes, at infrarød stråling er ugunstig for systematisk eksponering for små børn, så det er tilrådeligt at omhyggeligt vælge varmeanordninger til soveværelset og børneværelset. Du får brug for hjælp fra specialister til at oprette et sikkert og effektivt infrarødt netværk i din lejlighed eller dit hus.
Du bør ikke opgive moderne teknologier på grund af fordomme på grund af uvidenhed.
Infrarød stråling (IR lytte)) er elektromagnetisk stråling med en længere bølgelængde end synligt lys, der strækker sig fra den nominelle røde ende af det synlige spektrum ved 0,74 μm (mikron) til 300 μm. Dette område af bølgelængder svarer til frekvensområdet på ca. 1 til 400 THz og omfatter det meste af den termiske stråling, der udsendes af genstande nær stuetemperatur. Infrarød stråling udsendes eller absorberes af molekyler, når de ændrer deres rotations-vibrerende bevægelser. Tilstedeværelsen af infrarød stråling blev først opdaget i 1800 af astronomen William Herschel.
Det meste af energien fra Solen når Jorden i form af infrarød stråling. Sollys i sin zenit giver en belysning på lidt over 1 kilowatt pr. kvadratmeter over havets overflade. Af denne energi er 527 watt infrarød stråling, 445 watt er synligt lys og 32 watt er ultraviolet stråling.
Infrarødt lys bruges i industrielle, videnskabelige og medicinske applikationer. Natsynsapparater bruger infrarød belysning for at give folk mulighed for at observere dyr, der ikke kan ses i mørke. Inden for astronomi gør infrarød billeddannelse det muligt at observere objekter skjult af interstellart støv. Infrarøde kameraer bruges til at detektere varmetab i isolerede systemer, observere ændringer i blodgennemstrømningen i huden og til at detektere overophedning af elektrisk udstyr.
|
Let sammenligning |
|||||||
|
Navn |
Bølgelængde |
Frekvens Hz) |
Fotonenergi (eV) |
|
|
|
|
|
Gammastråler |
mindre end 0,01 nm |
mere end 10 EHZ |
124 keV - 300 + GeV |
|
|
|
|
|
Røntgenstråler |
0,01 nm til 10 nm |
124 eV til 124 keV |
|
|
|
|
|
|
Ultraviolette stråler |
10 nm - 380 nm |
30 PHZ - 790 THz |
3,3 eV til 124 eV |
|
|
|
|
|
Synligt lys |
380 nm - 750 nm |
790 THz - 405 THz |
1,7 eV - 3,3 eV |
|
|
|
|
|
Infrarød stråling |
750 nm - 1 mm |
405 THz - 300 GHz |
1,24 meV - 1,7 eV |
|
|
|
|
|
Mikrobølgeovn |
1 mm - 1 meter |
300 GHz - 300 MHz |
1,24 µeV - 1,24 meV |
|
|
|
|
|
1 mm - 100 km |
300 GHz - 3 Hz |
12,4 feV - 1,24 meV |
|
|
|
|
|
Infrarød billeddannelse er meget udbredt til militære og civile formål. Militære applikationer omfatter overvågning, natovervågning, målretning og sporing. Ikke-militære applikationer omfatter termisk effektivitetsanalyse, miljøovervågning, industrianlægsinspektion, fjernføling af temperatur, kortdistance trådløs kommunikation, spektroskopi og vejrudsigt. Infrarød astronomi bruger sensorudstyrede teleskoper til at trænge ind i støvede områder af rummet, såsom molekylære skyer, og detektere objekter såsom planeter.
Selvom det nær-infrarøde område af spektret (780-1000 nm) længe har været anset for umuligt på grund af støj i visuelle pigmenter, er fornemmelsen af nær-infrarødt lys blevet bevaret i karper og i tre arter af cyklider. Fisk bruger nær-infrarøde bølgelængder til at fange byttedyr og til fototaktisk orientering, mens de svømmer. Nærbølget infrarød kan være nyttigt for fisk i svagt lys i skumringen og i grumsete vandoverflader.
Fotomodulation
Nær-infrarødt lys, eller fotomodulation, bruges til at behandle kemoterapi-inducerede sår såvel som sårheling. Der er en række værker relateret til behandlingen af herpesvirus. Forskningsprojekter omfatter arbejde med undersøgelse af centralnervesystemet og terapeutiske effekter gennem regulering af cytokromer og oxidaser og andre mulige mekanismer.
Sundhedsfare
Stærk infrarød stråling i visse industri- og højtemperaturmiljøer kan være skadelige for øjnene, hvilket resulterer i synsskader eller blindhed for brugeren. Da strålingen er usynlig, er det nødvendigt at bære specielle infrarøde briller på sådanne steder.
Jorden som en infrarød emitter
Jordens overflade og skyer absorberer synlig og usynlig stråling fra solen og returnerer det meste af energien som infrarød stråling tilbage til atmosfæren. Nogle stoffer i atmosfæren, primært skydråber og vanddamp, men også kuldioxid, metan, nitrogenoxid, svovlhexafluorid og chlorfluorcarboner absorberer infrarød stråling og returnerer den i alle retninger, også tilbage til Jorden. Drivhuseffekten holder således atmosfæren og overfladen meget varmere, end hvis de infrarøde absorbere var fraværende i atmosfæren.
Historien om videnskaben om infrarød stråling
Opdagelsen af infrarød stråling er krediteret til William Herschel, en astronom, i det tidlige 19. århundrede. Herschel offentliggjorde resultaterne af sin forskning i 1800 før Royal Society of London. Herschel brugte et prisme til at bryde lys fra solen og detektere infrarød stråling uden for den røde del af spektret gennem temperaturstigningen registreret på et termometer. Han blev overrasket over resultatet og kaldte dem "varmestråler". Udtrykket "infrarød stråling" dukkede først op i slutningen af det 19. århundrede.
Andre vigtige datoer omfatter:
- 1737: Emilie du Chatelet forudsagde, hvad der i dag er kendt som infrarød stråling i sit speciale.
- 1835: Macedonio Meglioni laver den første termopæl med infrarød detektor.
- 1860: Gustav Kirchhoff formulerer sort krop-sætningen.
- 1873: Willoughby Smith opdagede selens fotoledningsevne.
- 1879: Stefan-Boltzmann-loven blev eksperimentelt formuleret, ifølge hvilken energien, der udsendes af en absolut sort krop, er proportional.
- 1880'erne og 1890'erne: Lord Rayleigh og Wilhelm Wien løser begge den sorte del af ligningen, men begge løsninger er omtrentlige. Dette problem blev kaldt "ultraviolet katastrofe og infrarød katastrofe."
- 1901: Max Planck Max Planck offentliggjorde ligningen og sætningen for sort krop. Han løste problemet med at kvantisere tilladte energiovergange.
- 1905: Albert Einstein udvikler teorien om den fotoelektriske effekt, som definerer fotoner. Også William Coblentz i spektroskopi og radiometri.
- 1917: Theodore Case udvikler thalliumsulfidsensoren; Briterne udvikler den første infrarøde søge- og sporingsenhed i Første Verdenskrig og detekterer fly inden for en rækkevidde af 1,6 km.
- 1935: Blysalte - Tidlig missilvejledning i Anden Verdenskrig.
- 1938: Tew Ta forudsagde, at den pyroelektriske effekt kunne bruges til at detektere infrarød stråling.
- 1952: N. Wilker opdager antimonider, forbindelser af antimon med metaller.
- 1950: Paul Cruz og Texas instrumenter producerer infrarøde billeder før 1955.
- 1950'erne og 1960'erne: Specifikationer og radiometriske inddelinger defineret af Fred Nicodemenas, Robert Clark Jones.
- 1958: W. D. Lawson (Royal Radar Establishment at Malvern) opdager detekteringsegenskaberne for en IR-fotodiode.
- 1958: Falcon udvikler raketter ved hjælp af infrarød stråling, og den første lærebog om infrarøde sensorer udkommer af Paul Cruz, et al.
- 1961: Jay Cooper opfandt pyroelektrisk detektion.
- 1962: Kruse og Rodat fremmer fotodioder; bølgeform og line array-elementer er tilgængelige.
- 1964: W. G. Evans opdager infrarøde termoreceptorer i en bille.
- 1965: Første infrarøde guide, første kommercielle termiske kameraer; Et nattesynslaboratorium blev dannet i den amerikanske hær (i øjeblikket et kontrollaboratorium for nattesyn og elektroniske sensorer.
- 1970: Willard Boyle og George E. Smith foreslår en ladningskoblet enhed til billedtelefonen.
- 1972: Generisk softwaremodul oprettet.
- 1978: Infrarød billeddannende astronomi bliver myndig, med et observatorium planlagt masseproduktion af antimonider og fotodioder og andre materialer.