Tính chất cơ bản của bức xạ hồng ngoại. Nguồn bức xạ hồng ngoại: chủng loại, ứng dụng

Bức xạ gamma Ion hóa từ bỏ Trôi từ Hai photon tự phát Bị ép

Bức xạ hồng ngoại- bức xạ điện từ, chiếm vùng phổ giữa đầu đỏ của ánh sáng khả kiến ​​(có bước sóng λ = 0,74 μm) và bức xạ vi sóng (λ ~ 1-2 mm).

Tính chất quang học của các chất trong bức xạ hồng ngoại khác biệt đáng kể so với tính chất của chúng trong bức xạ nhìn thấy. Ví dụ, một lớp nước dày vài cm làm mờ bức xạ hồng ngoại với λ = 1 μm. Bức xạ hồng ngoại chiếm phần lớn bức xạ từ đèn sợi đốt, đèn phóng điện bằng khí và khoảng 50% bức xạ từ Mặt trời; Một số tia laser phát ra bức xạ hồng ngoại. Để đăng ký nó, họ sử dụng máy thu nhiệt và quang điện, cũng như các vật liệu chụp ảnh đặc biệt.

Bây giờ toàn bộ phạm vi bức xạ hồng ngoại được chia thành ba thành phần:

• vùng sóng ngắn: λ = 0,74-2,5 µm;
• vùng giữa sóng: λ = 2,5-50 µm;
• vùng sóng dài: λ = 50-2000 µm;

Gần đây, rìa sóng dài của dải này đã được tách thành một dải sóng điện từ độc lập, riêng biệt - bức xạ terahertz(bức xạ dưới milimet).

Bức xạ hồng ngoại còn được gọi là bức xạ "nhiệt", vì bức xạ hồng ngoại từ các vật thể được làm nóng được da người cảm nhận như một cảm giác nóng. Trong trường hợp này, bước sóng phát ra từ cơ thể phụ thuộc vào nhiệt độ gia nhiệt: nhiệt độ càng cao, bước sóng càng ngắn và cường độ bức xạ càng cao. Phổ bức xạ của một vật thể hoàn toàn đen ở nhiệt độ tương đối thấp (lên đến vài nghìn Kelvin) chủ yếu nằm trong phạm vi này. Bức xạ hồng ngoại được phát ra bởi các nguyên tử hoặc ion bị kích thích.

Lịch sử khám phá và đặc điểm chung

Bức xạ hồng ngoại được phát hiện vào năm 1800 bởi nhà thiên văn học người Anh W. Herschel. Trong khi nghiên cứu Mặt trời, Herschel đang tìm cách giảm nhiệt độ của dụng cụ dùng để thực hiện các quan sát. Sử dụng nhiệt kế để xác định tác động của các phần khác nhau của quang phổ khả kiến, Herschel phát hiện ra rằng “nhiệt cực đại” nằm đằng sau màu đỏ bão hòa và có thể “vượt quá sự khúc xạ khả kiến”. Nghiên cứu này đánh dấu sự khởi đầu của việc nghiên cứu bức xạ hồng ngoại.

Trước đây, nguồn bức xạ hồng ngoại trong phòng thí nghiệm chỉ là các vật thể nóng hoặc phóng điện trong chất khí. Ngày nay, các nguồn bức xạ hồng ngoại hiện đại có tần số có thể điều chỉnh hoặc cố định đã được tạo ra dựa trên các laser khí trạng thái rắn và phân tử. Để ghi lại bức xạ ở vùng cận hồng ngoại (lên tới ~1,3 μm), người ta sử dụng các tấm ảnh đặc biệt. Máy dò quang điện và điện trở quang có phạm vi độ nhạy rộng hơn (lên tới khoảng 25 micron). Bức xạ ở vùng hồng ngoại xa được ghi lại bằng máy đo nhiệt độ - máy dò nhạy cảm với sức nóng của bức xạ hồng ngoại.

Thiết bị IR được sử dụng rộng rãi trong cả công nghệ quân sự (ví dụ: dẫn đường tên lửa) và công nghệ dân sự (ví dụ: trong hệ thống thông tin cáp quang). Máy quang phổ hồng ngoại sử dụng thấu kính và lăng kính hoặc cách tử nhiễu xạ và gương làm thành phần quang học. Để loại bỏ sự hấp thụ bức xạ trong không khí, máy quang phổ dành cho vùng IR xa được sản xuất ở dạng chân không.

Vì phổ hồng ngoại có liên quan đến các chuyển động quay và dao động trong phân tử, cũng như với các chuyển tiếp điện tử trong nguyên tử và phân tử, nên quang phổ hồng ngoại cho phép người ta thu được thông tin quan trọng về cấu trúc của nguyên tử và phân tử, cũng như cấu trúc dải của tinh thể.

Ứng dụng

Thuốc

Tia hồng ngoại được sử dụng trong vật lý trị liệu.

Điều khiển từ xa

Điốt hồng ngoại và điốt quang được sử dụng rộng rãi trong điều khiển từ xa, hệ thống tự động hóa, hệ thống an ninh, một số điện thoại di động (cổng hồng ngoại), v.v. Tia hồng ngoại không làm mất tập trung sự chú ý của con người do khả năng tàng hình của chúng.

Điều thú vị là bức xạ hồng ngoại từ điều khiển từ xa trong gia đình có thể dễ dàng được ghi lại bằng máy ảnh kỹ thuật số.

Khi sơn

Bộ phát hồng ngoại được sử dụng trong công nghiệp để làm khô bề mặt sơn. Phương pháp sấy hồng ngoại có những ưu điểm vượt trội so với phương pháp đối lưu truyền thống. Trước hết, tất nhiên đây là hiệu quả kinh tế. Tốc độ và năng lượng tiêu thụ trong quá trình sấy hồng ngoại ít hơn so với các chỉ số tương tự với phương pháp truyền thống.

Khử trùng thực phẩm

Bức xạ hồng ngoại được sử dụng để khử trùng các sản phẩm thực phẩm nhằm mục đích khử trùng.

Chất chống ăn mòn

Tia hồng ngoại được sử dụng để ngăn chặn sự ăn mòn của các bề mặt được phủ vecni.

Công nghiệp thực phẩm

Điểm đặc biệt của việc sử dụng bức xạ hồng ngoại trong công nghiệp thực phẩm là khả năng thâm nhập của sóng điện từ vào các sản phẩm có mao mạch xốp như ngũ cốc, ngũ cốc, bột mì, v.v. ở độ sâu lên tới 7 mm. Giá trị này phụ thuộc vào bản chất bề mặt, cấu trúc, tính chất vật liệu và đặc tính tần số của bức xạ. Sóng điện từ ở một dải tần số nhất định không chỉ có tác dụng nhiệt mà còn có tác dụng sinh học đối với sản phẩm, giúp đẩy nhanh quá trình biến đổi sinh hóa trong các polyme sinh học (tinh bột, protein, lipid). Băng tải sấy có thể được sử dụng thành công khi lưu trữ ngũ cốc trong vựa lúa và trong ngành công nghiệp xay bột.

Ngoài ra, bức xạ hồng ngoại còn được sử dụng rộng rãi để sưởi ấm không gian trong nhà và ngoài trời. Máy sưởi hồng ngoại được sử dụng để tổ chức sưởi ấm bổ sung hoặc chính trong phòng (nhà ở, căn hộ, văn phòng, v.v.), cũng như để sưởi ấm cục bộ không gian ngoài trời (quán cà phê ngoài trời, vọng lâu, hiên).

Nhược điểm là hệ thống sưởi không đồng đều lớn hơn đáng kể, điều này hoàn toàn không thể chấp nhận được trong một số quy trình công nghệ.

Kiểm tra tính xác thực của tiền

Một bộ phát hồng ngoại được sử dụng trong các thiết bị kiểm tra tiền. Được áp dụng cho tờ tiền như một trong những yếu tố bảo mật, loại mực metameric đặc biệt chỉ có thể được nhìn thấy trong phạm vi hồng ngoại. Máy dò tiền hồng ngoại là thiết bị ít có lỗi nhất để kiểm tra tính xác thực của tiền. Việc áp dụng dấu hồng ngoại lên tờ tiền, không giống như dấu tia cực tím, rất tốn kém đối với người làm tiền giả và do đó không mang lại lợi nhuận kinh tế. Do đó, máy dò tiền giấy có bộ phát hồng ngoại tích hợp ngày nay là biện pháp bảo vệ đáng tin cậy nhất chống lại tiền giả.

Mối nguy hiểm cho sức khỏe

Bức xạ hồng ngoại mạnh ở khu vực nóng có thể gây nguy hiểm cho mắt. Nguy hiểm nhất là khi bức xạ không đi kèm với ánh sáng khả kiến. Ở những nơi như vậy cần phải đeo kính bảo vệ mắt đặc biệt.

Xem thêm

Các phương pháp truyền nhiệt khác

Phương pháp đăng ký (ghi) phổ IR.

Ghi chú

Liên kết

Phổ điện từ
bức xạ γ | chụp x-quang | UV | ánh sáng nhìn thấy được | IR| bức xạ terahertz | lò vi sóng | sóng vô tuyến
Quang phổ nhìn thấy được	màu tím | màu xanh | màu xanh | màu xanh lá cây | màu vàng | cam | màu đỏ
lò vi sóng	W | V | Hỏi | K a | | K bạn | | | |
Sóng vô tuyến	EHF/EHF | Lò vi sóng/SHF | UHF/UHF | VHF/VHF | HF/HF | MF/MF | LF/LF | VLF/VLF | INCH/ULF | VLF/SLF | ELF/ELF

Để hiểu nguyên lý hoạt động của bộ phát hồng ngoại, cần phải hình dung bản chất của một hiện tượng vật lý như bức xạ hồng ngoại.

Phạm vi và bước sóng hồng ngoại

Bức xạ hồng ngoại là một loại bức xạ điện từ chiếm phạm vi từ 0,77 đến 340 micron trong phổ sóng điện từ. Trong trường hợp này, phạm vi từ 0,77 đến 15 micron được coi là sóng ngắn, từ 15 đến 100 micron - sóng trung bình và từ 100 đến 340 - sóng dài.

Phần sóng ngắn của quang phổ tiếp giáp với ánh sáng khả kiến ​​và phần sóng dài hợp nhất với vùng sóng vô tuyến siêu ngắn. Vì vậy, bức xạ hồng ngoại vừa mang tính chất của ánh sáng khả kiến ​​(truyền theo đường thẳng, bị phản xạ, khúc xạ như ánh sáng khả kiến) vừa mang tính chất của sóng vô tuyến (có thể truyền qua một số vật liệu mờ đục đối với bức xạ khả kiến).

Các bộ phát hồng ngoại có nhiệt độ bề mặt từ 700 C đến 2500 C có bước sóng 1,55-2,55 micron và được gọi là “ánh sáng” - ở bước sóng chúng gần với ánh sáng khả kiến ​​hơn, các bộ phát có nhiệt độ bề mặt thấp hơn có bước sóng dài hơn và được gọi là " tối tăm".

Nguồn bức xạ hồng ngoại

Nói chung, bất kỳ vật thể nào được làm nóng đến một nhiệt độ nhất định đều phát ra năng lượng nhiệt trong phạm vi hồng ngoại của phổ sóng điện từ và có thể truyền năng lượng này thông qua trao đổi nhiệt bức xạ sang các vật thể khác. Sự truyền năng lượng xảy ra từ vật thể có nhiệt độ cao hơn sang vật thể có nhiệt độ thấp hơn, trong khi các vật thể khác nhau có khả năng phát xạ và hấp thụ khác nhau, điều này phụ thuộc vào bản chất của hai vật thể, trạng thái bề mặt của chúng, v.v.

Bức xạ điện từ có tính chất quang tử lượng tử. Khi tương tác với vật chất, photon được các nguyên tử của chất đó hấp thụ, truyền năng lượng cho chúng. Đồng thời, năng lượng dao động nhiệt của các nguyên tử trong phân tử của chất này tăng lên, tức là. năng lượng bức xạ biến thành nhiệt.

Bản chất của sưởi ấm bằng bức xạ là đầu đốt, là nguồn bức xạ, tạo ra, hình thành trong không gian và hướng bức xạ nhiệt vào vùng sưởi ấm. Nó rơi xuống các công trình bao quanh (sàn, tường), thiết bị công nghệ, con người trong vùng chiếu xạ, bị chúng hấp thụ và làm nóng lên. Dòng bức xạ được hấp thụ bởi các bề mặt, quần áo và da người, tạo ra sự thoải mái về nhiệt mà không làm tăng nhiệt độ môi trường. Không khí trong các phòng được sưởi ấm, mặc dù gần như trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại, nhưng lại bị nóng lên do “nhiệt thứ cấp”, tức là. sự đối lưu từ các cấu trúc và vật thể bị đốt nóng bởi bức xạ.

Tính chất và ứng dụng của bức xạ hồng ngoại

Người ta đã chứng minh rằng việc tiếp xúc với hệ thống sưởi bằng bức xạ hồng ngoại có tác dụng có lợi đối với con người. Nếu bức xạ nhiệt có bước sóng lớn hơn 2 micron được da cảm nhận chủ yếu với năng lượng nhiệt thu được được dẫn vào bên trong, thì bức xạ có bước sóng lên tới 1,5 micron sẽ xuyên qua bề mặt da, làm nóng một phần, chạm tới mạng lưới mạch máu và trực tiếp làm tăng nhiệt độ của máu. Ở một cường độ dòng nhiệt nhất định, tác động của nó gây ra cảm giác nhiệt dễ chịu. Trong quá trình sưởi ấm bằng bức xạ, cơ thể con người giải phóng phần lớn lượng nhiệt dư thừa bằng cách đối lưu với không khí xung quanh, nơi có nhiệt độ thấp hơn. Hình thức truyền nhiệt này có tác dụng làm mới và có tác dụng tốt cho sức khỏe.

Ở nước ta, việc nghiên cứu công nghệ sưởi hồng ngoại đã được thực hiện từ những năm 30, cả trong nông nghiệp và công nghiệp.

Các nghiên cứu y học và sinh học được tiến hành đã có thể chứng minh rằng hệ thống sưởi hồng ngoại đáp ứng đầy đủ hơn các đặc điểm cụ thể của chuồng chăn nuôi so với hệ thống sưởi trung tâm hoặc không khí đối lưu. Trước hết, do khi sưởi ấm bằng tia hồng ngoại, nhiệt độ của các bề mặt bên trong hàng rào, đặc biệt là sàn nhà, sẽ vượt quá nhiệt độ không khí trong phòng. Yếu tố này có tác dụng có lợi cho sự cân bằng nhiệt của động vật, loại bỏ sự mất nhiệt mạnh.

Hệ thống hồng ngoại, hoạt động kết hợp với hệ thống thông gió tự nhiên, đảm bảo giảm độ ẩm không khí tương đối xuống giá trị tiêu chuẩn (ở trang trại lợn và chuồng bê từ 70-75% trở xuống).

Nhờ hoạt động của các hệ thống này, điều kiện nhiệt độ và độ ẩm trong phòng đạt được các thông số thuận lợi.

Việc sử dụng hệ thống sưởi ấm bức xạ cho các tòa nhà nông nghiệp không chỉ cho phép tạo ra các điều kiện vi khí hậu cần thiết mà còn tăng cường sản xuất. Ở nhiều trang trại ở Bashkiria (trang trại tập thể mang tên Lenin, trang trại tập thể mang tên Nurimanov), sản lượng con cái tăng đáng kể sau khi áp dụng hệ thống sưởi hồng ngoại (tăng số lần đẻ vào mùa đông lên 4 lần) và độ an toàn của động vật non tăng lên (từ 72,8% đến 97,6%).

Hiện tại, hệ thống sưởi hồng ngoại đã được lắp đặt và hoạt động được một mùa tại doanh nghiệp Chuvash Broiler ở ngoại ô Cheboksary. Theo đánh giá của các nhà quản lý trang trại, trong thời gian nhiệt độ mùa đông tối thiểu -34-36 C, hệ thống hoạt động liên tục và cung cấp lượng nhiệt cần thiết để chăn nuôi gia cầm lấy thịt (nhà sàn) trong thời gian 48 ngày. Họ hiện đang xem xét trang bị hệ thống hồng ngoại cho các chuồng gia cầm còn lại.

Tia hồng ngoại (IR) là sóng điện từ. Mắt người không thể cảm nhận được bức xạ này, nhưng con người cảm nhận nó như năng lượng nhiệt và cảm nhận được nó trên da. Chúng ta liên tục bị bao quanh bởi các nguồn bức xạ hồng ngoại, có cường độ và bước sóng khác nhau.

Chúng ta có nên cảnh giác với tia hồng ngoại, chúng có hại hay có lợi cho con người và tác dụng của chúng là gì?

Bức xạ hồng ngoại và nguồn của nó là gì?

Như đã biết, phổ bức xạ mặt trời, được mắt người cảm nhận là màu nhìn thấy được, nằm giữa sóng tím (ngắn nhất - 0,38 micron) và sóng đỏ (dài nhất - 0,76 micron). Ngoài những sóng này, còn có sóng điện từ mà mắt người không thể tiếp cận được - tia cực tím và tia hồng ngoại. "Siêu" có nghĩa là chúng ở dưới mức bức xạ tím hoặc nói cách khác là ít bức xạ tím hơn. “Infra” tương ứng là bức xạ đỏ cao hơn hoặc nhiều hơn.

Tức là bức xạ hồng ngoại là sóng điện từ nằm ngoài dải màu đỏ, chiều dài của sóng này dài hơn chiều dài của bức xạ đỏ nhìn thấy được. Khi nghiên cứu bức xạ điện từ, nhà thiên văn học người Đức William Herschel đã phát hiện ra các sóng vô hình khiến nhiệt độ của nhiệt kế tăng lên và gọi chúng là bức xạ nhiệt hồng ngoại.

Nguồn bức xạ nhiệt tự nhiên mạnh nhất là Mặt trời. Trong số tất cả các tia phát ra từ ngôi sao, 58% là tia hồng ngoại. Nguồn nhân tạo là tất cả các thiết bị sưởi ấm bằng điện chuyển đổi điện thành nhiệt, cũng như bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên 0 tuyệt đối - 273 ° C.

Tính chất của bức xạ hồng ngoại

Bức xạ hồng ngoại có tính chất và tính chất giống như ánh sáng thông thường, chỉ có bước sóng dài hơn. Sóng ánh sáng mà mắt nhìn thấy được, chạm tới vật thể, bị phản xạ, khúc xạ theo một cách nhất định và một người nhìn thấy sự phản chiếu của vật thể với nhiều màu sắc khác nhau. Và tia hồng ngoại khi chạm tới một vật thể sẽ bị vật thể đó hấp thụ, giải phóng năng lượng và làm nóng vật thể đó. Chúng ta không nhìn thấy bức xạ hồng ngoại nhưng chúng ta cảm thấy nó như nhiệt.

Nói cách khác, nếu Mặt trời không phát ra phổ tia hồng ngoại sóng dài, con người sẽ chỉ nhìn thấy ánh sáng mặt trời mà không cảm nhận được sức nóng của nó.

Thật khó để tưởng tượng cuộc sống trên Trái đất không có nhiệt mặt trời.

Một phần trong số đó được bầu khí quyển hấp thụ và sóng tới chúng ta được chia thành:

Ngắn - chiều dài nằm trong khoảng 0,74 micron - 2,5 micron và chúng được phát ra bởi các vật thể được nung nóng đến nhiệt độ hơn 800 ° C;

Trung bình – từ 2,5 micron đến 50 micron, nhiệt độ gia nhiệt từ 300 đến 600°C;

Dài – phạm vi rộng nhất từ ​​50 micron đến 2000 micron (2 mm), t lên tới 300°C.

Các đặc tính của bức xạ hồng ngoại, lợi ích và tác hại của nó đối với cơ thể con người, được xác định bởi nguồn bức xạ - nhiệt độ của nguồn phát càng cao, sóng càng mạnh và khả năng xuyên thấu của chúng càng sâu, mức độ ảnh hưởng đến mọi sinh vật sống. sinh vật. Các nghiên cứu được tiến hành trên vật liệu tế bào của thực vật và động vật đã phát hiện ra một số đặc tính hữu ích của tia hồng ngoại và được ứng dụng rộng rãi trong y học.

Lợi ích của bức xạ hồng ngoại đối với con người, ứng dụng trong y học

Nghiên cứu y học đã chứng minh tia hồng ngoại tầm xa không chỉ an toàn cho con người mà còn rất hữu ích. Chúng kích hoạt lưu lượng máu và cải thiện quá trình trao đổi chất, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và thúc đẩy quá trình lành vết thương nhanh chóng sau khi can thiệp phẫu thuật. Chúng thúc đẩy sự phát triển khả năng miễn dịch chống lại các hóa chất độc hại và bức xạ gamma, kích thích loại bỏ độc tố và chất thải qua mồ hôi và nước tiểu và giảm cholesterol.

Đặc biệt hiệu quả là các tia có chiều dài 9,6 micron, giúp thúc đẩy quá trình tái tạo (phục hồi) và chữa lành các cơ quan và hệ thống của cơ thể con người.

Từ xa xưa, y học dân gian đã sử dụng phương pháp điều trị bằng đất sét, cát hoặc muối đun nóng - đây là những ví dụ sinh động về tác dụng có lợi của tia hồng ngoại nhiệt đối với con người.

Y học hiện đại đã học cách sử dụng các đặc tính có lợi để điều trị một số bệnh:

Sử dụng bức xạ hồng ngoại, bạn có thể điều trị gãy xương, thay đổi bệnh lý ở khớp và giảm đau cơ;

Tia hồng ngoại có tác dụng tích cực trong điều trị bệnh nhân bị liệt;

Nhanh chóng chữa lành vết thương (sau phẫu thuật và khác), giảm đau;

Bằng cách kích thích tuần hoàn máu, chúng giúp bình thường hóa huyết áp;

Cải thiện lưu thông máu trong não và trí nhớ;

Loại bỏ muối kim loại nặng ra khỏi cơ thể;

Chúng có tác dụng kháng khuẩn, chống viêm và kháng nấm rõ rệt;

Tăng cường hệ thống miễn dịch.

Hen phế quản, viêm phổi, hoại tử xương, viêm khớp, sỏi tiết niệu, lở loét, loét, viêm nhiễm phóng xạ, tê cóng, các bệnh về hệ tiêu hóa - đây không phải là danh sách đầy đủ các bệnh lý để điều trị sử dụng tác dụng tích cực của bức xạ hồng ngoại.

Sưởi ấm khu dân cư bằng thiết bị bức xạ hồng ngoại thúc đẩy quá trình ion hóa không khí, chống dị ứng, tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc và cải thiện tình trạng của da bằng cách kích hoạt lưu thông máu. Khi mua máy sưởi bắt buộc phải chọn những thiết bị có sóng dài.

Ứng dụng khác

Đặc tính của các vật thể phát ra sóng nhiệt đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người. Ví dụ, với sự trợ giúp của máy ảnh nhiệt đặc biệt có khả năng thu bức xạ nhiệt, bạn có thể nhìn và nhận biết bất kỳ vật thể nào trong bóng tối tuyệt đối. Camera nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng quân sự và công nghiệp để phát hiện các vật thể vô hình.

Trong khí tượng học và chiêm tinh học, tia hồng ngoại được sử dụng để xác định khoảng cách đến các vật thể, mây, nhiệt độ mặt nước, v.v. Kính thiên văn hồng ngoại giúp nghiên cứu các vật thể không gian mà tầm nhìn không thể tiếp cận được bằng các thiết bị thông thường.

Khoa học không đứng yên và số lượng thiết bị IR cũng như lĩnh vực ứng dụng của chúng không ngừng tăng lên.

Làm hại

Một người, giống như bất kỳ cơ thể nào, phát ra sóng hồng ngoại trung bình và dài, có chiều dài từ 2,5 micron đến 20-25 micron, do đó sóng có chiều dài này hoàn toàn an toàn cho con người. Sóng ngắn có khả năng xuyên sâu vào mô người, gây nóng lên các cơ quan nội tạng.

Bức xạ hồng ngoại sóng ngắn không chỉ có hại mà còn rất nguy hiểm đối với con người, đặc biệt là đối với cơ quan thị giác.

Say nắng, do sóng ngắn gây ra, xảy ra khi não nóng lên chỉ 1C. Triệu chứng của nó là:

Chóng mặt nghiêm trọng;

Buồn nôn;

Tăng nhịp tim;

Mất ý thức.

Các nhà luyện kim và thợ thép, những người thường xuyên tiếp xúc với tác động nhiệt của tia hồng ngoại ngắn, có nhiều khả năng mắc các bệnh về hệ tim mạch, hệ thống miễn dịch suy yếu và thường xuyên bị cảm lạnh hơn những người khác.

Để tránh tác hại của bức xạ hồng ngoại, cần có biện pháp bảo vệ và hạn chế thời gian tiếp xúc với các tia nguy hiểm. Nhưng lợi ích của bức xạ nhiệt mặt trời đối với sự sống trên hành tinh của chúng ta là không thể phủ nhận!

Bức xạ hồng ngoại là gì? Định nghĩa nêu rõ rằng tia hồng ngoại là bức xạ điện từ tuân theo các định luật quang học và có bản chất là ánh sáng khả kiến. Tia hồng ngoại có dải phổ giữa ánh sáng nhìn thấy màu đỏ và phát xạ vô tuyến sóng ngắn.

Đối với vùng hồng ngoại của quang phổ, có sự phân chia thành sóng ngắn, sóng trung bình và sóng dài. Hiệu ứng làm nóng của các tia như vậy là cao. Chữ viết tắt được chấp nhận cho bức xạ hồng ngoại là IR.

bức xạ hồng ngoại

Các nhà sản xuất báo cáo thông tin khác nhau về các thiết bị sưởi ấm được thiết kế theo nguyên tắc bức xạ được đề cập. Một số có thể chỉ ra rằng thiết bị có tia hồng ngoại, trong khi một số khác có thể chỉ ra rằng thiết bị đó có sóng dài hoặc tối. Tất cả điều này trong thực tế liên quan đến bức xạ hồng ngoại; lò sưởi sóng dài có nhiệt độ bề mặt bức xạ thấp nhất và sóng được phát ra với khối lượng lớn hơn trong vùng sóng dài của quang phổ. Chúng cũng được gọi là bóng tối, vì ở nhiệt độ chúng không phát ra ánh sáng và không tỏa sáng, như trong các trường hợp khác. Máy sưởi sóng trung bình có nhiệt độ bề mặt cao hơn và được gọi là máy sưởi màu xám. Loại ánh sáng là thiết bị sóng ngắn.

Các đặc tính quang học của một chất trong vùng hồng ngoại của quang phổ khác với các đặc tính quang học trong cuộc sống thông thường hàng ngày. Các thiết bị sưởi ấm mà con người sử dụng hàng ngày đều phát ra tia hồng ngoại mà bạn không thể nhìn thấy được. Toàn bộ sự khác biệt là ở bước sóng, nó thay đổi. Một bộ tản nhiệt thông thường phát ra tia, đó là cách căn phòng được sưởi ấm. Sóng bức xạ hồng ngoại có mặt một cách tự nhiên trong đời sống con người; mặt trời phát ra chúng.

Bức xạ hồng ngoại thuộc loại bức xạ điện từ, tức là mắt không thể nhìn thấy được. Bước sóng dao động từ 1 mm đến 0,7 micromet. Nguồn tia hồng ngoại lớn nhất là mặt trời.

Sự hiện diện của hệ thống sưởi dựa trên công nghệ này cho phép bạn loại bỏ những nhược điểm của hệ thống đối lưu, liên quan đến việc lưu thông luồng không khí trong phòng. Sự đối lưu làm tăng và mang theo bụi, mảnh vụn và tạo ra gió lùa. Nếu lắp đặt máy sưởi điện hồng ngoại sẽ hoạt động theo nguyên lý tia nắng, tác dụng sẽ tương tự như nhiệt năng mặt trời khi thời tiết mát mẻ.

Sóng hồng ngoại là một dạng năng lượng, nó là cơ chế tự nhiên được vay mượn từ thiên nhiên. Những tia này có khả năng làm nóng không chỉ các vật thể mà còn cả không gian không khí. Sóng xuyên qua các lớp không khí và làm nóng các vật thể và mô sống. Việc định vị nguồn bức xạ được đề cập không quá quan trọng; nếu thiết bị ở trên trần nhà, các tia sưởi ấm sẽ chạm tới sàn một cách hoàn hảo. Điều quan trọng là bức xạ hồng ngoại cho phép bạn làm ẩm không khí, không làm khô không khí như các loại thiết bị sưởi ấm khác. Hiệu suất của các thiết bị dựa trên bức xạ hồng ngoại là cực kỳ cao.

Bức xạ hồng ngoại không đòi hỏi chi phí năng lượng lớn, do đó có thể tiết kiệm được chi phí sử dụng trong gia đình cho sự phát triển này. Tia hồng ngoại thích hợp để làm việc trong không gian rộng; điều chính là chọn độ dài tia phù hợp và thiết lập thiết bị chính xác.

Tác hại và lợi ích của bức xạ hồng ngoại

Tia hồng ngoại dài chiếu vào da gây ra phản ứng ở các thụ thể thần kinh. Điều này đảm bảo sự hiện diện của nhiệt. Vì vậy, trong nhiều nguồn bức xạ hồng ngoại còn được gọi là bức xạ nhiệt. Hầu hết năng lượng phát ra được hấp thụ bởi độ ẩm, được chứa ở lớp trên của da con người. Do đó, nhiệt độ của da tăng lên và do đó toàn bộ cơ thể bị nóng lên.

Có ý kiến ​​cho rằng bức xạ hồng ngoại có hại. Điều này là sai.

Nghiên cứu cho thấy bức xạ sóng dài an toàn cho cơ thể, hơn nữa còn có lợi ích.

Chúng tăng cường hệ thống miễn dịch, kích thích tái tạo và cải thiện tình trạng của các cơ quan nội tạng. Những tia này có chiều dài 9,6 micron được sử dụng trong thực hành y tế cho mục đích điều trị.

Bức xạ hồng ngoại sóng ngắn hoạt động khác nhau. Nó thâm nhập sâu vào mô và làm ấm các cơ quan nội tạng, bỏ qua da. Nếu bạn chiếu xạ da bằng những tia như vậy, mạng lưới mao mạch sẽ mở rộng, da chuyển sang màu đỏ và có thể xuất hiện dấu hiệu bỏng. Những tia như vậy rất nguy hiểm cho mắt, chúng dẫn đến hình thành đục thủy tinh thể, phá vỡ cân bằng nước-muối và gây co giật.

Một người bị say nắng do bức xạ sóng ngắn. Nếu bạn tăng nhiệt độ của não lên dù chỉ một độ thì dấu hiệu sốc hoặc ngộ độc đã xuất hiện:

• buồn nôn;
• nhịp tim nhanh;
• thâm quầng trong mắt.

Nếu quá nóng xảy ra từ hai độ trở lên thì bệnh viêm màng não sẽ phát triển, nguy hiểm đến tính mạng.

Cường độ bức xạ hồng ngoại phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khoảng cách đến vị trí nguồn nhiệt và chỉ báo nhiệt độ rất quan trọng. Bức xạ hồng ngoại sóng dài rất quan trọng trong cuộc sống và không thể thiếu nó. Tác hại chỉ có thể xảy ra khi bước sóng không chính xác và thời gian nó ảnh hưởng đến con người kéo dài.

Làm thế nào để bảo vệ một người khỏi tác hại của bức xạ hồng ngoại?

Không phải tất cả các sóng hồng ngoại đều có hại. Nên tránh năng lượng hồng ngoại sóng ngắn. Nó được tìm thấy ở đâu trong cuộc sống hàng ngày? Nên tránh nhiệt độ cơ thể trên 100 độ. Danh mục này bao gồm thiết bị luyện thép và lò hồ quang điện. Trong quá trình sản xuất, nhân viên mặc đồng phục được thiết kế đặc biệt có tấm chắn bảo vệ.

Thiết bị sưởi hồng ngoại hữu ích nhất là bếp của Nga; nhiệt từ nó có tác dụng chữa bệnh và có lợi. Tuy nhiên hiện nay không có ai sử dụng những thiết bị như vậy. Máy sưởi hồng ngoại đã có chỗ đứng vững chắc và sóng hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Nếu hình xoắn ốc tỏa nhiệt trong thiết bị hồng ngoại được bảo vệ bằng chất cách nhiệt thì bức xạ sẽ mềm và có sóng dài, điều này là an toàn. Nếu thiết bị có bộ phận làm nóng hở thì bức xạ hồng ngoại sẽ cứng, sóng ngắn và gây nguy hiểm cho sức khỏe.

Để hiểu được thiết kế của thiết bị, bạn cần nghiên cứu bảng dữ liệu kỹ thuật. Sẽ có thông tin về tia hồng ngoại được sử dụng trong một trường hợp cụ thể. Hãy chú ý đến bước sóng là gì.

Bức xạ hồng ngoại không phải lúc nào cũng có hại rõ ràng; chỉ những nguồn mở, tia ngắn và tiếp xúc lâu với chúng mới phát ra nguy hiểm.

Bạn nên bảo vệ mắt khỏi nguồn sóng, nếu thấy khó chịu thì hãy tránh xa tầm ảnh hưởng của tia hồng ngoại. Nếu da xuất hiện tình trạng khô bất thường, điều đó có nghĩa là các tia đang làm khô lớp lipid và điều này rất tốt.

Bức xạ hồng ngoại trong phạm vi hữu ích được sử dụng làm phương pháp điều trị; các phương pháp vật lý trị liệu dựa trên việc làm việc với tia và điện cực. Tuy nhiên, mọi tác dụng đều được thực hiện dưới sự giám sát của các chuyên gia; bạn không nên tự điều trị bằng thiết bị hồng ngoại. Thời gian tác dụng phải được xác định chặt chẽ theo chỉ định y tế, dựa trên mục đích và mục đích điều trị.

Người ta tin rằng bức xạ hồng ngoại không thuận lợi cho việc tiếp xúc có hệ thống với trẻ nhỏ, vì vậy nên lựa chọn cẩn thận các thiết bị sưởi ấm cho phòng ngủ và phòng trẻ em. Bạn sẽ cần sự trợ giúp của các chuyên gia để thiết lập mạng hồng ngoại an toàn và hiệu quả trong căn hộ hoặc ngôi nhà của bạn.

Bạn không nên từ bỏ những công nghệ hiện đại vì những định kiến ​​do thiếu hiểu biết.

Bức xạ hồng ngoại (IR nghe)) là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến, kéo dài từ đầu đỏ danh nghĩa của quang phổ khả kiến ​​ở mức 0,74 μm (micron) đến 300 μm. Dải bước sóng này tương ứng với dải tần khoảng 1 đến 400 THz và bao gồm hầu hết bức xạ nhiệt phát ra từ các vật thể ở gần nhiệt độ phòng. Bức xạ hồng ngoại được các phân tử phát ra hoặc hấp thụ khi chúng thay đổi chuyển động quay-dao động. Sự hiện diện của bức xạ hồng ngoại lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1800 bởi nhà thiên văn học William Herschel.

Hầu hết năng lượng từ Mặt trời đến Trái đất dưới dạng bức xạ hồng ngoại. Ánh sáng mặt trời ở đỉnh cao cung cấp khả năng chiếu sáng chỉ hơn 1 kilowatt/m2 so với mực nước biển. Trong số năng lượng này, 527 watt là bức xạ hồng ngoại, 445 watt là ánh sáng khả kiến ​​và 32 watt là bức xạ cực tím.

Đèn hồng ngoại được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, khoa học và y tế. Các thiết bị nhìn đêm sử dụng ánh sáng hồng ngoại để cho phép con người quan sát những động vật không thể nhìn thấy trong bóng tối. Trong thiên văn học, hình ảnh hồng ngoại giúp có thể quan sát các vật thể bị bụi giữa các vì sao che giấu. Camera hồng ngoại được sử dụng để phát hiện sự mất nhiệt trong các hệ thống biệt lập, quan sát sự thay đổi lưu lượng máu trong da và phát hiện quá nhiệt của thiết bị điện.

So sánh ánh sáng
Tên	Bước sóng	Tần số (Hz)	Năng lượng photon (eV)
Tia gamma	ít hơn 0,01nm	hơn 10EHZ	124 keV - 300+ GeV
tia X	0,01nm đến 10nm		124 eV đến 124 keV
Tia cực tím	10nm - 380nm	30 PHZ - 790 THz	3,3 eV đến 124 eV
Ánh sáng nhìn thấy được	380nm - 750nm	790 THz - 405 THz	1,7 eV - 3,3 eV
Bức xạ hồng ngoại	750nm - 1mm	405 THz - 300 GHz	1,24 meV - 1,7 eV
lò vi sóng	1mm - 1 mét	300 GHz - 300 MHz	1,24 µeV - 1,24 meV
	1 mm - 100 km	300GHz - 3Hz	12,4 feV - 1,24 meV

Hình ảnh hồng ngoại được sử dụng rộng rãi cho mục đích quân sự và dân sự. Các ứng dụng quân sự bao gồm giám sát, giám sát ban đêm, nhắm mục tiêu và theo dõi. Các ứng dụng phi quân sự bao gồm phân tích hiệu suất nhiệt, giám sát môi trường, kiểm tra khu công nghiệp, cảm biến nhiệt độ từ xa, liên lạc không dây tầm ngắn, quang phổ và dự báo thời tiết. Thiên văn học hồng ngoại sử dụng kính thiên văn được trang bị cảm biến để xuyên qua các vùng không gian bụi bặm, chẳng hạn như các đám mây phân tử và phát hiện các vật thể như các hành tinh.

Mặc dù vùng quang phổ cận hồng ngoại (780-1000 nm) từ lâu đã được coi là không thể có được do nhiễu trong các sắc tố thị giác, nhưng cảm giác về ánh sáng cận hồng ngoại vẫn được bảo tồn ở cá chép và ba loài họ xích. Cá sử dụng bước sóng cận hồng ngoại để bắt con mồi và định hướng quang học khi bơi. Tia hồng ngoại sóng gần có thể hữu ích cho cá trong điều kiện ánh sáng yếu lúc chạng vạng và trên mặt nước đục.

quang điều chế

Ánh sáng cận hồng ngoại, hay điều chế quang học, được sử dụng để điều trị các vết loét do hóa trị liệu cũng như chữa lành vết thương. Có một số công trình liên quan đến việc điều trị virus herpes. Các dự án nghiên cứu bao gồm công việc nghiên cứu hệ thần kinh trung ương và tác dụng điều trị thông qua việc điều chỉnh các cytochrome và oxydase cũng như các cơ chế có thể khác.

Mối nguy hiểm cho sức khỏe

Bức xạ hồng ngoại mạnh trong một số ngành công nghiệp và môi trường nhiệt độ cao có thể gây hại cho mắt, dẫn đến tổn thương thị lực hoặc mù lòa cho người dùng. Vì bức xạ là vô hình nên cần phải đeo kính hồng ngoại đặc biệt ở những nơi như vậy.

Trái đất là nguồn phát tia hồng ngoại

Bề mặt và các đám mây của Trái đất hấp thụ bức xạ nhìn thấy và vô hình từ mặt trời và trả lại phần lớn năng lượng dưới dạng bức xạ hồng ngoại trở lại khí quyển. Một số chất trong khí quyển, chủ yếu là các giọt mây và hơi nước, ngoài ra còn có carbon dioxide, metan, oxit nitơ, hexafluoride lưu huỳnh và chlorofluorocarbons, hấp thụ bức xạ hồng ngoại và đưa nó trở lại theo mọi hướng, kể cả quay trở lại Trái đất. Do đó, hiệu ứng nhà kính giữ cho bầu khí quyển và bề mặt ấm hơn nhiều so với khi không có chất hấp thụ tia hồng ngoại trong khí quyển.

Lịch sử khoa học về bức xạ hồng ngoại

Việc phát hiện ra bức xạ hồng ngoại được ghi nhận là của William Herschel, một nhà thiên văn học vào đầu thế kỷ 19. Herschel công bố kết quả nghiên cứu của mình vào năm 1800 trước Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn. Herschel đã sử dụng lăng kính để khúc xạ ánh sáng từ mặt trời và phát hiện bức xạ hồng ngoại, nằm ngoài phần màu đỏ của quang phổ, thông qua sự tăng nhiệt độ ghi được trên nhiệt kế. Ông rất ngạc nhiên với kết quả này và gọi chúng là “tia nhiệt”. Thuật ngữ "bức xạ hồng ngoại" chỉ xuất hiện vào cuối thế kỷ 19.

Những ngày quan trọng khác bao gồm:

• 1737: Emilie du Châtelet đã dự đoán cái mà ngày nay gọi là bức xạ hồng ngoại trong luận án của mình.
• 1835: Macedonio Meglioni chế tạo lò nhiệt điện đầu tiên có máy dò hồng ngoại.
• 1860: Gustav Kirchhoff xây dựng định lý vật đen.
• 1873: Willoughby Smith phát hiện ra tính quang dẫn của selen.
• 1879: Định luật Stefan-Boltzmann được xây dựng bằng thực nghiệm, theo đó năng lượng phát ra từ một vật đen tuyệt đối tỷ lệ thuận với nhau.
• Những năm 1880 và 1890: Lord Rayleigh và Wilhelm Wien đều giải được phần vật đen của phương trình, nhưng cả hai nghiệm đều gần đúng. Vấn đề này được gọi là "thảm họa tia cực tím và tia hồng ngoại".
• 1901: Max Planck Max Planck công bố phương trình và định lý vật đen. Ông đã giải quyết được vấn đề lượng tử hóa các chuyển đổi năng lượng có thể chấp nhận được.
• 1905: Albert Einstein phát triển lý thuyết về hiệu ứng quang điện, xác định các photon. Ngoài ra còn có William Coblentz về quang phổ và đo phóng xạ.
• 1917: Theodore Case phát triển cảm biến thallium sulfide; Người Anh phát triển thiết bị tìm kiếm và theo dõi hồng ngoại đầu tiên trong Thế chiến thứ nhất và phát hiện máy bay trong phạm vi 1,6 km.
• 1935: Muối chì - Hướng dẫn tên lửa ban đầu trong Thế chiến thứ hai.
• 1938: Tew Ta dự đoán rằng hiệu ứng nhiệt điện có thể được sử dụng để phát hiện bức xạ hồng ngoại.
• 1952: N. Wilker phát hiện ra antimonide, hợp chất của antimon với kim loại.
• 1950: Các thiết bị của Paul Cruz và Texas tạo ra hình ảnh hồng ngoại trước năm 1955.
• Những năm 1950 và 1960: Sự phân chia đặc điểm kỹ thuật và đo bức xạ được xác định bởi Fred Nicodemenas, Robert Clark Jones.
• 1958: W. D. Lawson (Cơ sở Radar Hoàng gia ở Malvern) phát hiện ra các đặc tính phát hiện của điốt quang hồng ngoại.
• 1958: Falcon phát triển tên lửa sử dụng bức xạ hồng ngoại và cuốn sách giáo khoa đầu tiên về cảm biến hồng ngoại xuất hiện bởi Paul Cruz, et al.
• 1961: Jay Cooper phát minh ra máy dò nhiệt điện.
• 1962: Kruse và Rodat quảng bá điốt quang; các phần tử dạng sóng và mảng đường có sẵn.
• 1964: W. G. Evans phát hiện ra cơ quan cảm nhận nhiệt hồng ngoại ở bọ cánh cứng.
• 1965: Máy dẫn hướng hồng ngoại đầu tiên, máy chụp ảnh nhiệt thương mại đầu tiên; Một phòng thí nghiệm nhìn đêm được thành lập trong Quân đội Hoa Kỳ (hiện là phòng thí nghiệm điều khiển cảm biến điện tử và nhìn đêm.
• 1970: Willard Boyle và George E. Smith đề xuất một thiết bị ghép điện tích cho điện thoại chụp ảnh.
• 1972: Mô-đun phần mềm chung được tạo ra.
• 1978: Thiên văn học hình ảnh hồng ngoại đã trưởng thành, với kế hoạch xây dựng một đài thiên văn, sản xuất hàng loạt antimonide, điốt quang và các vật liệu khác.