Інфрачервоне випромінювання- електромагнітне випромінювання , що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла (з довжиною хвилі λ = 0,74 мкм) та мікрохвильовим випромінюванням (λ ~ 1-2 мм).
Оптичні властивості речовин в інфрачервоному випромінюванні значно відрізняються від їх властивостей у видимому випромінюванні. Наприклад, шар води кілька сантиметрів непрозорий для інфрачервоного випромінювання з λ = 1 мкм. Інфрачервоне випромінювання становить більшу частину випромінювання ламп розжарювання, газорозрядних ламп, близько 50% випромінювання Сонця; інфрачервоне випромінювання випромінюють деякі лазери. Для його реєстрації користуються тепловими та фотоелектричними приймачами, а також спеціальними фотоматеріалами.
Зараз весь діапазон інфрачервоного випромінювання ділять на три складові:
- короткохвильова область: λ = 0,74-2,5 мкм;
- середньохвильова область: λ = 2,5-50 мкм;
- довгохвильова область: λ = 50-2000 мкм;
Останнім часом довгохвильову околицю цього діапазону виділяють в окремий, незалежний діапазон електромагнітних хвиль терагерцеве випромінювання(Субміліметрове випромінювання).
Інфрачервоне випромінювання також називають «тепловим» випромінюванням, оскільки інфрачервоне випромінювання від нагрітих предметів сприймається шкірою як відчуття тепла. При цьому довжини хвиль, що випромінюються тілом, залежать від температури нагрівання: чим вища температура, тим коротша довжина хвилі і вища інтенсивність випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла за відносно невисоких (до кількох тисяч Кельвінів) температур лежить в основному саме в цьому діапазоні. Інфрачервоне випромінювання випромінюють збуджені атоми чи іони.
Історія відкриття та загальна характеристика
Інфрачервоне випромінювання було відкрито 1800 року англійським астрономом У. Гершелем. Займаючись дослідженням Сонця, Гершель шукав спосіб зменшення нагріву інструменту, з допомогою якого велися спостереження. Визначаючи за допомогою термометрів дії різних ділянок видимого спектру, Гершель виявив, що "максимум тепла" лежить за насиченим червоним кольором і, можливо, за видимим заломленням. Це дослідження започаткувало вивчення інфрачервоного випромінювання.
Раніше лабораторними джерелами інфрачервоного випромінювання служили виключно розпечені тіла чи електричні розряди у газах. Зараз на основі твердотільних та молекулярних газових лазерів створено сучасні джерела інфрачервоного випромінювання з регульованою чи фіксованою частотою. Для реєстрації випромінювання у ближній інфрачервоній області (до ~1,3 мкм) використовуються спеціальні фотопластинки. Більш широким діапазоном чутливості (приблизно до 25 мкм) мають фотоелектричні детектори та фоторезистори. Випромінювання в дальній ІЧ-області реєструється болометрами - детекторами, чутливими до нагрівання інфрачервоним випромінюванням.
ІЧ-апаратура знаходить широке застосування як у військовій техніці (наприклад, для наведення ракет), так і цивільної (наприклад, у волоконно-оптичних системах зв'язку). Як оптичні елементи в ІЧ-спектрометрах використовуються або лінзи та призми, або дифракційні решітки та дзеркала. Щоб виключити поглинання випромінювання повітря, спектрометри для дальньої ІЧ-області виготовляються у вакуумному варіанті .
Оскільки інфрачервоні спектри пов'язані з обертальними та коливальними рухами в молекулі, а також з електронними переходами в атомах та молекулах, ІЧ-спектроскопія дозволяє отримувати важливі відомості про будову атомів та молекул, а також про зонну структуру кристалів.
Застосування
Медицина
Інфрачервоні промені застосовуються у фізіотерапії.
Дистанційне керування
Інфрачервоні діоди та фотодіоди повсюдно застосовуються в пультах дистанційного керування, системах автоматики, охоронних системах, деяких мобільних телефонах (інфрачервоний порт) і т. п. Інфрачервоні промені не відволікають увагу людини через свою невидимість.
Цікаво, що інфрачервоне випромінювання побутового пульта дистанційного керування легко фіксується за допомогою цифрового фотоапарата.
При фарбуванні
Інфрачервоні випромінювачі застосовують у промисловості для сушіння лакофарбових поверхонь. Інфрачервоний метод сушіння має суттєві переваги перед традиційним конвекційним методом. Насамперед це, безумовно, економічний ефект. Швидкість і енергія, що витрачається при інфрачервоному сушінні менше тих же показників при традиційних методах.
Стерилізація харчових продуктів
За допомогою інфрачервоного випромінювання стерилізують продукти харчування з метою дезінфекції.
Антикорозійний засіб
Інфрачервоні промені застосовуються з метою запобігання корозії поверхонь, що покриваються лаком.
Харчова промисловість
Особливістю застосування ІЧ-випромінювання у харчовій промисловості є можливість проникнення електромагнітної хвилі в такі капілярно-пористі продукти, як зерно, крупа, борошно тощо на глибину до 7 мм. Ця величина залежить від характеру поверхні, структури, властивостей матеріалу та частотної характеристики випромінювання. Електромагнітна хвиля певного частотного діапазону надає не тільки термічний, а й біологічний вплив на продукт, що сприяє прискоренню біохімічних перетворень у біологічних полімерах (крохмаль, білок, ліпіди). Конвеєрні сушильні транспортери з успіхом можуть використовуватися при закладанні зерна в зерносховища та в борошномельній промисловості.
Крім того, інфрачервоне випромінювання повсюдно застосовують для обігріву приміщень та вуличних просторів. Інфрачервоні обігрівачі використовуються для організації додаткового або основного опалення у приміщеннях (будинках, квартирах, офісах тощо), а також для локального обігріву вуличного простору (вуличні кафе, альтанки, веранди).
Недоліком є істотно велика нерівномірність нагріву, що у ряді технологічних процесів абсолютно неприйнятно.
Перевірка грошей на справжність
Інфрачервоний випромінювач застосовується у приладах для перевірки грошей. Нанесені на купюру як один із захисних елементів, спеціальні метамерні фарби можна побачити виключно в інфрачервоному діапазоні. Інфрачервоні детектори валют є безпомилковими приладами для перевірки грошей на справжність. Нанесення на купюру інфрачервоних міток, на відміну від ультрафіолетових, фальшивомонетникам коштує дорого і відповідно економічно невигідно. Тому детектори банкнот із вбудованим ІЧ випромінювачем, на сьогоднішній день, є найнадійнішим захистом від підробок.
Небезпека здоров'ю
Сильне інфрачервоне випромінювання в місцях високого нагріву може спричинити небезпеку для очей. Найнебезпечніше, коли випромінювання не супроводжується видимим світлом. У таких місцях необхідно надягати спеціальні захисні окуляри для очей.
Див. також
Інші способи теплопередачі
Способи реєстрації (запису) ІЧ-спектрів.
Примітки
Посилання
| Електромагнітний спектр | |
|---|---|
| γ-випромінювання | рентген УФ | видиме світло | ІЧ| терагерцеве випромінювання мікрохвилі | радіохвилі | |
| Видимий спектр | фіолетовий | синій | блакитний | зелений | жовтий | помаранчевий | червоний |
| Мікрохвилі | W | V | Q | K a | | K u | | | | |
| Радіохвилі | КВЧ/EHF | НВЧ/SHF | УВЧ/UHF ОВЧ/VHF | ВЧ/НФ | СЧ/МФ | НГ/LF | ГНЧ/VLF | ІНЧ/ULF | СНЧ/СЛФ | КНЧ/ELF |
Для того, щоб зрозуміти принцип роботи інфрачервоних випромінювачів, необхідно уявляти суть такого фізичного явища як інфрачервоне випромінювання.
Діапазон інфрачервоного випромінювання та довжина хвилі
Інфрачервоне випромінювання - це різновид електромагнітного випромінювання, що займає спектрі електромагнітних хвиль діапазон від 0,77 до 340 мкм. При цьому діапазон від 0,77 до 15 мкм вважається короткохвильовим, від 15 до 100 мкм – середньохвильовим, а від 100 до 340 – довгохвильовим.
Короткохвильова частина спектру примикає до видимого світла, а довгохвильова зливається з областю ультракоротких радіохвиль. Тому інфрачервоне випромінювання має як властивості видимого світла (поширюється прямолінійно, відбивається, заломлюється як і видиме світло), так і властивостями радіохвиль (воно може проходити крізь деякі матеріали, непрозорі для видимого випромінювання).
Інфрачервоні випромінювачі з температурою на поверхні від 700 до 2500 мають довжину хвилі 1,55-2,55 мкм і називаються "світлими" - по довжині хвилі вони ближче до видимого світла, випромінювачі з більш низькою температурою поверхні мають велику довжину хвилі і називаються "темними".
Джерела інфрачервоного випромінювання
Взагалі, будь-яке тіло, нагріте до певної температури, випромінює теплову енергію в інфрачервоному діапазоні спектра електромагнітних хвиль і може передавати цю енергію за допомогою променистого теплообміну іншим тілам. Передача енергії походить від тіла з більш високою температурою до тіла з нижчою температурою, при цьому різні тіла мають різну випромінювальну і поглинаючу здатність, яка залежить від природи двох тіл, стану їх поверхні і т.д.
Електромагнітне випромінювання має квантово-фотонний характер. При взаємодії з речовиною фотон поглинається атомами речовини передаючи їм свою енергію. У цьому зростає енергія теплових коливань атомів молекулах речовини, тобто. енергія випромінювання перетворюється на теплоту.
Суть променистого опалення полягає в тому, що пальник, будучи джерелом випромінювання, генерує, формує у просторі та спрямовує теплове випромінювання в зону обігріву. Воно потрапляє на огороджувальні конструкції (підлога, стіни), технологічне обладнання, людей, що знаходяться в зоні опромінення, поглинається ними та нагріває їх. Потік випромінювання, поглинаючись поверхнями, одягом та шкірою людини, створює тепловий комфорт без підвищення температури навколишнього повітря. Повітря в приміщеннях, що обігріваються, залишаючись практично прозорим для інфрачервоного випромінювання, нагрівається за рахунок "вторинного тепла", тобто. конвекції від конструкцій та предметів, нагрітих випромінюванням.
Властивості та застосування інфрачервоного випромінювання
Встановлено, що вплив інфрачервоного радіаційного опалення сприятливо впливає на людину. Якщо теплове випромінювання з довжиною хвилі більше 2 мкм сприймається в основному шкірним покривом з проведенням теплової енергії, що утворилася всередину, то випромінювання з довжиною хвилі до 1,5 мкм проникає через поверхню шкіри, частково нагріває її, досягає мережі кровоносних судин і безпосередньо підвищує температуру крові. За певної інтенсивності теплового потоку його вплив викликає приємне теплове відчуття. При променистому обігріві людське тіло віддає більшу частину надлишкового тепла шляхом конвекції навколишнього повітря, що має нижчу температуру. Така форма тепловіддачі діє освіжаюче та сприятливо впливає на самопочуття.
У нашій країні вивчення технології інфрачервоного опалення ведеться з 30-х років як стосовно сільського господарства, так і для промисловості.
Проведені медико-біологічні дослідження дозволили встановити, що інфрачервоне опалення більш повно відповідають специфіці тваринницьких приміщень, ніж конвективні системи центрального або повітряного опалення. Насамперед, за рахунок того, що при інфрачервоному обігріві температура внутрішніх поверхонь огорож, особливо підлоги, перевищує температуру повітря в приміщенні. Цей фактор сприятливо позначається на тепловому балансі тварин, за винятком інтенсивних втрат тепла.
Інфрачервоні системи, що працюють разом із системами природної, вентиляції забезпечують зниження відносної вологості повітря до нормативних значень (на свинофермах та у телятниках до 70-75% і нижче).
Внаслідок роботи цих систем температурно-вологісний режим у приміщеннях досягає сприятливих параметрів.
Застосування систем променистого опалення для сільськогосподарських будівель дозволяє створювати необхідні умови мікроклімату, а й інтенсифікувати виробництво. У багатьох господарствах Башкирії (колгосп ім. Леніна, колгосп ім. Нуриманова) значно збільшилося отримання приплоду після впровадження інфрачервоного опалення (збільшення опоросу в зимовий період у 4 рази), зросла безпека молодняку (з 72,8% до 97,6%).
В даний час система інфрачервоного опалення встановлена та відпрацювала вже один сезон на підприємстві "Чуваський бройлер" у передмісті м. Чебоксари. За відгуками керівників господарства, у період мінімальних зимових температур -34-36 С система працювала безперебійно та забезпечувала необхідне тепло для вирощування птиці на м'ясо (підлогове утримання) у період 48 днів. Нині ними розглядається питання устаткування інфрачервоними системами інших пташників.
Інфрачервоні (ІЧ) промені – це електромагнітні хвилі. Людське око не здатне сприймати це випромінювання, але людина сприймає його як теплову енергію та відчуває всією шкірою. Нас постійно оточують джерела ІЧ випромінювання, які відрізняються інтенсивністю та довжиною хвиль.
Чи варто побоюватися інфрачервоних променів, шкода чи користь приносять вони людині і в чому полягає їхня дія?
Що ж таке ІЧ-випромінювання, його джерела
Як відомо, спектр сонячного випромінювання, що сприймається оком людини як видимий колір, знаходиться між фіолетовими хвилями (найкоротші – 0, 38 мкм) та червоними (найдовшими – 0,76 мкм). Крім цих хвиль, існують електромагнітні хвилі, не доступні для людського ока – ультрафіолетові та інфрачервоні. "Ультра" означає, що вони знаходяться нижче або, іншими словами, менше фіолетового випромінювання. «Інфра», відповідно, – вище чи більше червоного випромінювання.
Тобто ІЧ-випромінювання – це електромагнітні хвилі, що лежать за діапазоном червоного кольору, довжина яких більша, ніж у видимого червоного випромінювання. Досліджуючи електромагнітні випромінювання, німецький астроном Вільям Гершель виявив невидимі хвилі, що викликали підвищення температури термометра, та назвав їх інфрачервоним тепловим випромінюванням.
Природним, потужним джерелом теплового випромінювання є Сонце. З усіх променів, що випромінюються світилом, 58% припадає саме на частку інфрачервоних. Штучними джерелами служать всі електронагрівальні прилади, що перетворюють електроенергію на тепло, а також будь-які предмети, температура яких вища за абсолютну нульову позначку – 273оС.
Властивості інфрачервоного випромінювання
ІЧ-випромінювання має ту ж природу та властивості, що і звичайне світло, тільки велику довжину хвилі. Бачні оку світлові хвилі, досягаючи предметів, відбиваються, заломлюючись певним чином, і людина бачить відображення предмета у широкій колірній гамі. А інфрачервоні промені, досягаючи предмета, поглинаються ним, виділяючи енергію та нагріваючи цей предмет. ІЧ-випромінювання ми не бачимо, але відчуваємо його як тепло.
Іншими словами, якби Сонце не виділяло широкий спектр довгохвильових інфрачервоних променів, людина тільки б бачила сонячне світло, але не відчувала його тепло.
Важко уявити життя Землі без сонячного тепла.
Деяка частина його поглинається атмосферою, а хвилі, що доходять до нас, діляться на:
Короткі – довжина лежить у діапазоні 0,74 мкм – 2,5 мкм, а витікають їх предмети, нагріті до температури понад 800оС;
Середні - від 2,5 до 50 мкм, t нагрівання від 300 до 600ос;
Довгі - найширший діапазон від 50 до 2000 мкм (2 мм), t до 300оС.
Властивості інфрачервоного випромінювання, його користь і шкода для людського організму, обумовлені джерелом випромінювання – чим вища температура випромінювача, тим інтенсивніша хвиля і глибша їхня проникаюча здатність, ступінь впливу на будь-які живі організми. Дослідження, проведені на клітинному матеріалі рослин та тварин, виявили цілу низку корисних властивостей ІЧ променів, що знайшло широке застосування їх у медицині.
Користь ІЧ-випромінювання для людини, застосування в медицині
Медичні дослідження довели, що для людини не тільки безпечні, але й дуже корисні ІЧ промені, що знаходяться у довгому діапазоні. Вони активізують кровотік та покращують процеси обміну, пригнічують розвиток бактерій та сприяють швидкому загоєнню ран після операційних втручань. Сприяють розвитку імунітету проти отруйних хімічних речовин і гамма-випромінювання, стимулюють виведення токсинів, шлаків через піт і сечу та зниження холестерину.
Особливо ефективними є промені довжиною 9,6 мкм, які сприяють регенерації (відновленню) та оздоровленню органів та систем людського організму.
У народній медицині споконвіку застосовувалося лікування нагрітою глиною, піском чи сіллю – це яскраві приклади благотворного впливу теплових ІЧ променів на людину.
Сучасна медицина для лікування низки захворювань навчилася використовувати корисні властивості:
За допомогою інфрачервоного випромінювання можна лікувати переломи кісток, патологічні зміни у суглобах, послаблювати м'язові болі;
ІЧ промені мають позитивний ефект при лікуванні паралізованих хворих;
Швидко загоюють рани (післяопераційні та інші), знімають болючі відчуття;
За рахунок стимуляції кровообігу допомагають нормалізувати артеріальний тиск;
Поліпшують кровообіг у мозку та пам'ять;
Виводять із організму солі важких металів;
Мають виражений протимікробний, протизапальний та протигрибковий ефект;
Зміцнюють імунну систему.
Бронхіальна астма, пневмонія, остеохондроз, артрит, сечокам'яна хвороба, пролежні, виразки, радикуліт, обмороження, захворювання органів травлення – далеко не повний перелік патологій, для лікування яких використовується позитивний вплив ІЧ-випромінювання.
Опалення житлових приміщень за допомогою приладів ІЧ-випромінювання сприяє іонізації повітря, бореться з проявами алергії, знищує бактерії, плісняві грибки, покращує стан шкірних покривів завдяки активізації циркуляції крові. Купуючи обігрівач, обов'язково необхідно вибирати довгохвильові прилади.
Інші сфери застосування
Властивість предметів випромінювати теплові хвилі знайшло застосування у різних галузях людської діяльності. Наприклад, за допомогою спеціальних термографічних камер, здатних уловлювати теплове випромінювання, в абсолютній темряві можна побачити та розпізнати будь-які предмети. Термографічні камери широко використовуються у військовій справі та промисловості для виявлення невидимих предметів.
У метеорології та астрології ІЧ промені використовуються для визначення відстаней до предметів, хмар, температури поверхні води тощо, інфрачервоні телескопи дають змогу вивчати космічні об'єкти, недоступні для бачення через звичайні прилади.
Наука не стоїть дома і кількість ІЧ приладів і сфер їх застосування постійно зростає.
Шкода
Людина, як і будь-яке тіло, випромінює середні та довгі інфрачервоні хвилі, які лежать у діапазоні довжиною від 2,5 до 20-25 мкм, тому саме хвилі такої довжини повністю безпечні для людини. Короткі хвилі здатні глибоко проникати у тканини людини, провокуючи нагрівання внутрішніх органів.
Короткохвильове інфрачервоне випромінювання не тільки шкідливе, а й дуже небезпечне для людини, особливо для зорових органів.
Сонячний тепловий удар, що провокується короткими хвилями, відбувається при нагріванні головного мозку лише на 1С. Його симптомами є:
Сильне запаморочення;
Нудота;
Почастішання пульсу;
Втрата свідомості.
Металурги та сталевари, які постійно піддаються тепловому впливу коротких ІЧ променів, частіше за інших піддаються захворюванням серцево-судинної системи, мають ослаблений імунітет, частіше зазнають простудних захворювань.
Щоб уникнути шкідливого впливу інфрачервоного випромінювання, необхідно вживати захисних заходів та обмежувати час перебування під небезпечним промінням. А ось користь теплового сонячного випромінювання для життя на нашій планеті – незаперечна!
Що таке інфрачервоне випромінювання? Визначення свідчить, що інфрачервоним промінням є електромагнітне випромінювання, яке підпорядковується оптичним законам і має природу видимого світла. Інфрачервоні промені мають спектральну зону, що знаходиться між червоним видимим світлом та короткохвильовим радіовипромінюванням.
Для інфрачервоної області спектра є поділ на короткохвильові, середньохвильові та довгохвильові. Обігріваючий ефект від таких променів високий. Прийнято абревіатуру для інфрачервоного випромінювання — ІЧ.
ІЧ-випромінювання
Виробники повідомляють різну інформацію про прилади, що обігрівають, сконструйовані за принципом розглянутого випромінювання. На одних може бути зазначено, що прилад інфрачервоний, на інших - що він довгохвильовий або темний. Все це на практиці відноситься до інфрачервоного випромінювання, довгохвильові обігрівачі мають найменшу температуру випромінюючої поверхні, і виділяються хвилі в більшій масі в довгохвильовій зоні спектру. Вони ж отримали назву темних, тому що при температурі вони не віддають світла і не сяють, як в інших випадках. У середньохвильових обігрівачів температура поверхонь вища, і вони отримали назву сірих. До світлих відноситься короткохвильовий прилад.
Оптичні характеристики речовини в інфрачервоних областях спектру мають відмінність від оптичної властивості у звичайній повсякденності. Обігрівальні прилади, які використовуються людиною щодня, віддають інфрачервоні промені, але ви їх не бачите. Вся різниця у довжині хвилі, вона варіюється. Звичайний радіатор віддає промені, саме таким чином відбувається нагрівання у кімнаті. Хвилі інфрачервоного випромінювання є в житті людини природним шляхом, сонце віддає саме їх.
Інфрачервоне випромінювання відноситься до розряду електромагнітних, тобто його очима не побачити. Довжина хвилі знаходиться в діапазоні від 1 мм до 0,7 мікрометра. Найбільшим джерелом гик-променів є сонце.
Наявність опалення, що базується на цій технології, дозволяє позбутися недоліків конвекційної системи, яка пов'язана з циркуляцією потоку повітря в приміщеннях. Конвекція піднімає та переносить пил, сміття, створює протяг. Якщо поставити електричний інфрачервоний обігрівач, він буде працювати за принципом сонячних променів, ефект буде як від сонячного тепла в прохолодну погоду.
Інфрачервона хвиля є формою енергії, це природний механізм, запозичений у природі. Ці промені здатні нагрівати як предмети, а й повітряний простір. Хвилі пронизують повітряні шари та обігрівають предмети та живі тканини. Локалізація джерела розглянутого випромінювання не така важлива, якщо прилад стоїть на стелі, до підлоги промені, що гріють, будуть чудово доходити. Важливо, що інфрачервоне випромінювання дозволяє залишати повітря вологим, воно не висушує його, як це роблять інші види опалювальних приладів. Продуктивність приладів на основі інфрачервоного випромінювання дуже висока.
Інфрачервоне випромінювання вимагає великих енергетичних витрат, тому виникає економія для побутового використання цієї розробки. Ік-промені підходять для роботи на великих просторах, головне, правильно вибрати довжину променів і налаштувати правильно прилади.
Шкода та користь інфрачервоного випромінювання
Довгі інфрачервоні промені, що потрапляють на шкіру, спричиняють реакцію нервових рецепторів. Це забезпечує наявність тепла. Тому в багатьох джерелах інфрачервоне випромінювання одержує назву теплового. Більшість випромінюваного виявляється поглинена вологістю, що міститься у верхньому шарі шкірного покриву людини. Тому підвищується температура шкіри, і завдяки цьому відбувається обігрів всього тіла.
Існує думка, що ик-випромінювання завдає шкоди. Це не так.
Дослідження показують, що довгохвильові випромінювання є безпечними для організму, більше того, від них є користь.
Вони посилюють імунітет, стимулюють регенерацію та покращення стану внутрішніх органів. Ці промені з довжиною 9,6 мкм використовуються у медичній практиці з лікувальною метою.
Короткохвильове гик-випромінювання працює інакше. Воно проникає глибоко у тканини та гріє внутрішні органи, минаючи шкірний покрив. Якщо опромінювати шкіру такими променями, капілярна сітка розширюється, шкіра червоніє, і можуть з'явитися ознаки опіку. Для очей такі промені небезпечні, вони призводять до утворення катаракти, порушують водно-сольовий баланс, провокують судоми.
Тепловий удар людина отримує через короткохвильове випромінювання. Якщо підвищити температуру головного мозку хоча б на градус, то з'являються ознаки удару або отруєння:
- нудота;
- частий пульс;
- затемнення в очах.
Якщо перегрів відбувається на два і більше градусів, то розвивається менінгіт, який небезпечний для життя.
Інтенсивність інфрачервоного випромінювання залежить від деяких факторів. Важлива відстань до джерел тепла і показник температурного режиму. Довгохвильове інфрачервоне випромінювання важливе у життєдіяльності, і без нього обійтися не можна. Шкода може бути тільки тоді, коли довжина хвилі неправильна, і час, що вона впливає на людину, велику.
Як убезпечити людину від шкоди інфрачервоного випромінювання?
Не всі інфрачервоні хвилі шкідливі. Слід побоюватися короткохвильової інфрачервоної енергії. Де вона зустрічається у повсякденному житті? Потрібно уникати тіл із температурою вище 100 градусів. До цієї категорії належать сталеплавильне обладнання, електродугова піч. На виробництвах співробітники носять спеціально розроблене обмундирування, воно має захисний екран.
Найкориснішим інфрачервоним обігріваючим засобом була російська піч, тепло від неї було лікувальним та корисним. Проте нині ніхто такими пристроями не користується. Інфрачервоні обігрівачі міцно увійшли в ужиток, а інфрачервоні хвилі використовуються широко в промисловості.
Якщо спіраль, що віддає тепло, в інфрачервоному приладі захищена утеплювачем, то випромінювання буде м'яким і довгохвильовим, а це безпечно. Якщо прилад відкритий нагрівальний елемент, то інфрачервоне випромінювання буде жорстким, короткохвильовим, і це небезпечно для здоров'я.
Щоб розібратися в конструкції приладу, потрібно вивчити технічний паспорт. Там буде інформація про інфрачервоні промені, що використовуються в конкретному випадку. Звертайте увагу, яка довжина хвилі.
Не завжди однозначно шкідливе інфрачервоне випромінювання, що випромінюють небезпеку тільки відкриті джерела, короткі промені та тривале перебування під ними.
Слід берегти очі від джерела хвиль, у разі дискомфорту йти з-під впливу ІЧ-променів. Якщо на шкірі з'являється незвична сухість, значить промені сушать ліпідний шар, а це дуже добре.
Інфрачервоне випромінювання в корисних діапазонах використовується як лікування, методи фізіотерапії ґрунтуються на роботі з променями та електродами. Проте вся дія проводиться під наглядом фахівців, самостійно лікуватися інфрачервоними приладами не варто. Час дії має бути суворо визначений медичними показаннями, потрібно виходити з цілей та завдань лікування.
Вважається, що інфрачервоне випромінювання є несприятливим для систематичного впливу на маленьких дітей, тому бажано ретельно вибирати обігрівальні прилади для спальні та дитячих кімнат. Потрібна допомога фахівців, щоб налаштувати безпечну та ефективну інфрачервону сітку у квартирі чи будинку.
Не варто відмовлятися від сучасних технологій через забобони з незнання.
Інфрачервоне випромінювання (ІЧ) - це електромагнітне випромінювання з більшою довжиною хвилі, ніж видиме світло, що тягнеться від номінального червоного краю видимого спектру на 0,74 мкм (мікрон) до 300 мкм. Цей діапазон довжин хвиль відповідає частоті діапазону приблизно від 1 до 400 ТГц, і включає велику частину теплового випромінювання, що випускається об'єктами поблизу кімнатної температури. Інфрачервоне випромінювання випромінюється або поглинається молекулами, коли вони змінюють свої обертально-коливальні рухи. Наявність інфрачервоного випромінювання було вперше виявлено в 1800 астрономом Вільямом Гершелем.
Більшість енергії від Сонця надходить Землю як інфрачервоного випромінювання. Сонячне світло в зеніті забезпечує освітленість трохи більше 1 кіловат на квадратний метр над рівнем моря. З цієї енергії, 527 ватів інфрачервоного випромінювання, 445 Вт є видимим світлом, і 32 ватів ультрафіолетовим випромінюванням.
Інфрачервоне світло використовується у промислових, наукових та медичних потребах. Прилади нічного бачення за допомогою інфрачервоного підсвічування дозволяють людям спостерігати за тваринами, які неможливо помітити у темряві. В астрономії зображення в інфрачервоному діапазоні дозволяє спостерігати приховані об'єкти міжзоряним пилом. Інфрачервоні камери використовуються для виявлення втрати тепла в ізольованих системах, спостерігати за зміною кровотоку в шкірі, а також для виявлення перегріву електроустаткування.
|
Порівняння світла |
|||||||
|
Назва |
Довжина хвилі |
Частота (Гц) |
Енергія фотону (еВ) |
|
|
|
|
|
Гамма промені |
менше 0,01 нм |
більш ніж 10 EHZ |
124 кеВ – 300 + ГеВ |
|
|
|
|
|
Рентгенові промені |
0,01 нм до 10 нм |
124 еВ до 124 кеВ |
|
|
|
|
|
|
Ультрафіолетові промені |
10 нм – 380 нм |
30 PHZ - 790 ТГц |
3,3 еВ до 124 еВ |
|
|
|
|
|
Видиме світло |
380 нм – 750 нм |
790 ТГц – 405 ТГц |
1,7 еВ - 3,3 еВ |
|
|
|
|
|
Інфрачервоне випромінювання |
750 нм – 1 мм |
405 ТГц – 300 ГГц |
1,24 меВ - 1,7 еВ |
|
|
|
|
|
Мікрохвилі |
1 мм – 1 метр |
300 ГГц – 300 МГц |
1,24 мкэВ - 1,24 мэВ |
|
|
|
|
|
1 мм – 100 км |
300 ГГц – 3 Гц |
12,4 феВ - 1,24 меВ |
|
|
|
|
|
Інфрачервоні зображення широко використовуються для військових та цивільних цілей. Військові застосування включають такі цілі як спостереження, нічне спостереження, наведення і стеження. Не для військового застосування включають теплову ефективність аналізу, моніторингу навколишнього середовища, промислової інспекції об'єктів, дистанційне зондування температури, бездротовий зв'язок, що короткодіє, спектроскопію та прогноз погоди. Інфрачервона астрономія використовує датчик обладнаний телескопами для того, щоб проникнути в курні області простору, такі як молекулярні хмари, і виявляти об'єкти, такі як планети.
Хоча близькохвильова інфрачервона область спектру (780-1000 нм) вже давно вважається неможливою через шум у зорових пігментах, відчуття ближнього інфрачервоного світла збереглося у коропа і трьох видах циклид. Риби використовують близькохвильову інфрачервону область спектру, щоб захопити видобуток і для фототактичної орієнтації під час плавання. Близьохвильова інфрачервона область спектру для риби може бути корисна в умовах поганого освітлення в сутінках і в каламутних поверхнях води.
Фотомодуляція
Близьке інфрачервоне світло або фотомодуляція використовується для лікування хіміотерапією індукованих виразок, а також загоєння ран. Існує ряд робіт, пов'язаних із лікуванням вірусу герпесу. Дослідницькі проекти включають роботу над вивченням центральної нервової системи та лікувальним впливом через регуляцію цитохром і оксидаз та інші можливі механізми.
Небезпека здоров'ю
Сильне інфрачервоне випромінювання у певній галузі та режимі високих температур може бути небезпечним для очей, що може призвести до пошкодження зору або сліпоти по відношенню до користувача. Оскільки випромінювання невидиме, необхідно надягати спеціальні інфрачервоні окуляри у таких місцях.
Земля як інфрачервоний випромінювач
Поверхня Землі та хмари поглинають видиме та невидиме випромінювання від сонця і знову повертають більшу частину енергії у вигляді інфрачервоного випромінювання назад в атмосферу. Деякі речовини в атмосфері, головним чином, краплі хмар і водяні пари, а також діоксид вуглецю, метан, окис азоту, гексафторид сірки та хлорфторвуглець поглинають інфрачервоне випромінювання і знову повертають його у всіх напрямках, включаючи назад на Землю. Таким чином, парниковий ефект зберігає атмосферу і поверхню набагато тепліше, ніж якби інфрачервоні амортизатори були відсутні в атмосфері.
Історія науки про інфрачервоне випромінювання
Відкриття інфрачервоного випромінювання приписується Вільяму Гершелю, астроному на початку 19 століття. Гершель опублікував результати своїх досліджень у 1800 році до Лондонського королівського товариства. Гершель використав призму, щоб переломити світло від сонця та виявити інфрачервоне випромінювання, поза червоною частиною спектра, через збільшення температури, зареєстрованої на термометрі. Він був здивований результатом і назвав їх «тепловим промінням». Термін «інфрачервоне випромінювання» виникли лише наприкінці 19 століття.
Інші важливі дати включають:
- 1737: Емілі дю Шатле передбачив, що сьогодні відомо як інфрачервоне випромінювання у своїй дисертації.
- 1835: Маседоніо Мельоні робить перші термобатареї з інфрачервоним детектором.
- 1860 - Густав Кірхгоф формулює теорему абсолютно чорного тіла.
- 1873: Віллоубі Сміт виявив фотопровідність селену.
- 1879: Досвідченим шляхом сформульовано закон Стефана-Больцмана, згідно з яким енергія, випромінювана абсолютно чорним тілом, пропорційна.
- 1880-і та 1890-і роки: Лорд Релей і Вільгельм Він обидва вирішують частину рівняння абсолютно чорного тіла, але обидва рішення - приблизні. Цю проблему називали «ультрафіолетовою катастрофою та інфрачервоною катастрофою».
- 1901: Макс Планк Макс Планк видав рівняння абсолютно чорного тіла та теорему. Він вирішив проблему квантування допустимих енергетичних переходів.
- 1905 - Альберт Ейнштейн розробляє теорію фотоелектричного ефекту, яка визначає фотони. Також Вільям Коблентз у спектроскопії та радіометрії.
- 1917: Теодор Кейз розробляє датчик талію-сульфіду; британці розробляють перший прилад інфрачервоного пошуку та стеження у Першій світовій війні та виявляють літаки в діапазоні 1,6 км.
- 1935: Свинцеві солі – раннє ракетне керівництво у Другій світовій війні.
- 1938: Тью Та передбачив, що піроелектричний ефект може використовуватися, щоб виявити інфрачервону радіацію.
- 1952: Н. Вілкер виявляє антимоніди, з'єднання сурми з металами.
- 1950: Поль Круз та техаські інструменти утворюють інфрачервоні зображення до 1955 року.
- 1950-і та 1960-і роки: Специфікація та радіометричні підрозділи, визначені Фредом Нікодеменасом, Робертом Кларком Джоунсом.
- 1958 - У. Д. Лоусон (Королівська Радарна Установа в Мальверні) виявляє властивості виявлення ІЧ-фотодіодом.
- 1958: Фелкон розробив ракети з використанням інфрачервоного випромінювання і з'являється перший підручник з інфрачервоних датчиків Поля Круза та ін.
- 1961: Джей Купер винайшов піроелектричне виявлення.
- 1962: Kruse та Родат просувають фотодіоди; елементи сигналів та лінійних масивів доступні.
- 1964: У. Г. Еванс виявляє інфрачервоні терморецептори у жука.
- 1965: Перший інфрачервоний довідник, перші комерційні тепловізори; сформовано лабораторію нічного бачення в армії Сполучених Штатів Америки (нині лабораторію управління нічного бачення та електронними датчиками).
- 1970: Уіллард Бойл і Джордж Е.Сміт пропонують прилад із зарядним зв'язком для телефону із зображеннями.
- 1972: Створено загальний програмний модуль.
- 1978: Інфрачервона астрономія зображень досягає повноліття, заплановано створення обсерваторії, масове виробництво антимонідів та фотодіодів та інших матеріалів.