Infracrveno zračenje je dio spektra sunčevog zračenja koji je direktno u blizini crvenog dijela vidljivog spektra. Ljudsko oko nije u stanju da vidi u ovom delu spektra, ali možemo osetiti ovo zračenje kao toplotu.

Infracrveno zračenje ima dvije važne karakteristike: talasnu dužinu (frekvenciju) zračenja i intenzitet zračenja. U zavisnosti od talasne dužine razlikuju se tri regiona infracrvenog zračenja: bliski (0,75-1,5 mikrometara), srednji (1,5-5,6 mikrona) i daleki (5,6-100 mikrona). S obzirom na fiziološke karakteristike osobe, moderna medicina dijeli infracrvenu regiju spektra zračenja u 3 opsega:

• talasna dužina 0,75-1,5 mikrona - zračenje koje prodire duboko u ljudsku kožu (IR-A opseg);
• talasna dužina 1,5-5 mikrona - zračenje koje apsorbuje epidermis i sloj vezivnog tkiva kože, IR-B opseg);
• talasna dužina veća od 5 mikrona - zračenje apsorbovano na površini kože (IR-C opseg). Štaviše, najveća penetracija je uočena u rasponu od 0,75 do 3 mikrona i ovaj raspon se naziva "terapijski prozor transparentnosti".

Slika 1 (izvor - Journal of Biomedical Optics 12(4), 044012 jul/avgust 2007) prikazuje spektre apsorpcije IR zračenja za vodu i tkivo ljudskih organa u zavisnosti od talasne dužine. Primjećuje se da se tkivo ljudskog tijela sastoji od 98% vode i ta činjenica objašnjava sličnost karakteristika apsorpcije infracrvenog zračenja u spektralnom području od 1,5-10 mikrona.

Ako uzmemo u obzir činjenicu da sama voda intenzivno apsorbuje infracrveno zračenje u opsegu od 1,5-10 mikrona sa vrhovima na talasnim dužinama od 2,93, 4,7 i 6,2 mikrona (Yukhnevich G.V. Infracrvena spektroskopija vode, M, 1973), onda je najefikasniji za procese grijanja i sušenja treba smatrati IR emitere koji emituju u srednjem i dalekom infracrvenom spektru sa vršnim intenzitetom zračenja u opsegu talasnih dužina od 1,5-6,5 μm.

Ukupna količina energije koju u jedinici vremena emituje jedinica zračeće površine naziva se emisivnost IR emitera E, W/m². Energija zračenja zavisi od talasne dužine λ i temperature zračeće površine i predstavlja integralnu karakteristiku, jer uzima u obzir energiju zračenja svih talasnih dužina. Emisivnost, koja se odnosi na interval talasne dužine dλ, naziva se intenzitet zračenja I, W / (m² ∙ μm).

Integracija izraza (1) omogućava određivanje emisivnosti (specifične integrisane energije zračenja) na osnovu eksperimentalno utvrđenog spektra intenziteta zračenja u opsegu talasnih dužina od λ1 do λ2:

Na slici 2 prikazani su spektri intenziteta zračenja NOMACON™ IKN-101 IR emitera, dobijeni pri različitim nazivnim električnim snagama emitera 1000 W, 650 W, 400 W i 250 W.

Sa povećanjem snage emitera i, shodno tome, temperature emitivne površine, intenzitet zračenja raste, a spektar zračenja se pomera u područje kraćih talasnih dužina (Wienov zakon pomaka). U ovom slučaju, vrh intenziteta zračenja (85-90% spektra) pada u opsegu talasnih dužina od 1,5-6 μm, što odgovara optimalnoj fizici infracrvenog procesa grijanja i sušenja za ovaj slučaj.

Intenzitet infracrvenog zračenja i, shodno tome, specifična energija zračenja opada sa povećanjem udaljenosti od izvora zračenja. Slika 3 prikazuje krivulje promjene specifične energije zračenja keramičkih radijatora NOMACON™ IKN-101 u zavisnosti od udaljenosti između površine zračenja i mjerne točke duž normale na površinu zračenja. Merenja su vršena selektivnim radiometrom u opsegu talasnih dužina od 1,5–8 µm, nakon čega je usledila integracija spektra intenziteta zračenja. Kao što se može vidjeti iz grafikona, specifična energija zračenja E, W/m² opada obrnuto s rastojanjem L, m do izvora zračenja.

William Herschel je prvi primijetio da iza crvene ivice Sunčevog spektra dobijenog prizmom postoji nevidljivo zračenje koje uzrokuje zagrijavanje termometra. Ovo zračenje je kasnije nazvano termalno ili infracrveno.

Blisko infracrveno zračenje je veoma slično vidljivom svetlu i detektuju ga isti instrumenti. U srednjem i dalekom IR, bolometri se koriste za označavanje promjena.

U srednjem IR opsegu sija cijela planeta Zemlja i svi objekti na njoj, čak i led. Zbog toga se Zemlja ne pregrijava sunčevom toplinom. Ali ne prolazi svo infracrveno zračenje kroz atmosferu. Postoji samo nekoliko prozora transparentnosti, ostatak zračenja apsorbuju ugljen-dioksid, vodena para, metan, ozon i drugi gasovi staklene bašte koji sprečavaju da se Zemlja brzo ohladi.

Zbog apsorpcije u atmosferi i toplotnog zračenja objekata, srednje i daleko infracrveni teleskopi se iznose u svemir i hlade na temperaturu tečnog azota ili čak helijuma.

Infracrveni opseg je jedan od najzanimljivijih za astronome. Sjaji kosmičkom prašinom koja je važna za formiranje zvijezda i evoluciju galaksija. IR zračenje bolje prolazi kroz oblake kosmičke prašine od vidljivog zračenja i omogućava vam da vidite objekte koji su nedostupni za posmatranje u drugim dijelovima spektra.

Izvori

Fragment jednog od takozvanih Hubbleovih dubokih polja. Godine 1995. svemirski teleskop je 10 dana akumulirao svjetlost koja je dolazila iz jednog dijela neba. To je omogućilo da se vide izuzetno slabe galaksije, do kojih je udaljenost do 13 milijardi svjetlosnih godina (manje od milijardu godina od Velikog praska). Vidljiva svjetlost iz tako udaljenih objekata doživljava značajan crveni pomak i postaje infracrvena.

Posmatranja su obavljena u području udaljenom od ravni galaksije, gdje je vidljivo relativno malo zvijezda. Dakle, većina registrovanih objekata su galaksije u različitim fazama evolucije.

Džinovska spiralna galaksija, takođe poznata kao M104, nalazi se u skupu galaksija u sazvežđu Djevica i vidljiva nam je gotovo na ivici. Ima ogromno centralno ispupčenje (sferično zadebljanje u centru galaksije) i sadrži oko 800 milijardi zvijezda - 2-3 puta više od Mliječnog puta.

U središtu galaksije nalazi se supermasivna crna rupa sa masom od oko milijardu solarnih masa. Ovo se određuje na osnovu brzina zvijezda u blizini centra galaksije. U infracrvenom spektru, u galaksiji je jasno vidljiv prsten plina i prašine u kojem se zvijezde aktivno rađaju.

Prijemnici

Prečnik glavnog ogledala 85 cm napravljen od berilijuma i ohlađen na temperaturu od 5,5 To za smanjenje vlastitog infracrvenog zračenja ogledala.

Teleskop je lansiran u avgustu 2003. godine u okviru programa četiri velike NASA opservatorije uključujući:

• Compton Gamma opservatorij (1991–2000, 20 keV-30 GeV), vidi nebo gama zraka od 100 MeV,
• Rendgenska opservatorija "Chandra" (1999, 100 eV-10 keV),
• Hubble svemirski teleskop (1990, 100–2100 nm),
• Spitzer infracrveni teleskop (2003, 3–180 mikrona).

Očekuje se da će životni vijek Spitzer teleskopa biti oko 5 godina. Teleskop je dobio ime u čast astrofizičara Lymana Spitzera (1914-97), koji je 1946. godine, mnogo prije lansiranja prvog satelita, objavio članak "Prednosti za astronomiju vanzemaljske opservatorije", a 30 godina kasnije uvjerio NASA-u i američki Kongres da započnu razvoj svemirskog teleskopa "Habl".

istraživanja neba

Blisko infracrveno nebo 1–4 mikrona iu srednjem infracrvenom opsegu 25 mikrona(COBE/DIRBE)

U bliskom infracrvenom opsegu, Galaksija se vidi čak jasnije nego u vidljivom.

Ali u srednjem IR opsegu, Galaxy je jedva vidljiv. Prašina u Sunčevom sistemu u velikoj meri otežava posmatranja. Nalazi se duž ravni ekliptike, koja je nagnuta prema ravni Galaksije pod uglom od oko 50 stepeni.

Oba istraživanja su dobijena instrumentom DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment) na satelitu COBE (Cosmic Background Explorer). Ovaj eksperiment, koji je započeo 1989. godine, proizveo je kompletne infracrvene karte svjetline neba u rasponu od 1,25 do 240 mikrona.

Aplikacija za uzemljenje

Uređaj je baziran na elektronsko-optičkom pretvaraču (IOC), koji omogućava značajno (od 100 do 50 hiljada puta) pojačanje slabe vidljive ili infracrvene svjetlosti.

Sočivo stvara sliku na fotokatodi iz koje se, kao iu slučaju PMT-a, izbijaju elektroni. Zatim se ubrzavaju visokim naponom (10–20 kV), fokusirani su elektronskom optikom (elektromagnetno polje posebno odabrane konfiguracije) i padaju na fluorescentni ekran sličan televizijskom. Na njemu se slika gleda kroz okulare.

Ubrzanje fotoelektrona omogućava da se u uslovima slabog osvetljenja koristi doslovno svaki kvant svetlosti za dobijanje slike, međutim, u potpunom mraku, potrebno je osvetljenje. Kako se ne bi odavalo prisustvo posmatrača, reflektor bliski IC (760–3000 nm).

Postoje i uređaji koji hvataju vlastito toplotno zračenje objekata u srednjem IR opsegu (8–14 mikrona). Takvi uređaji se nazivaju termoviziji, oni vam omogućavaju da uočite osobu, životinju ili zagrijani motor zbog njihovog termičkog kontrasta s okolnom pozadinom.

Sva energija koju troši električni grijač na kraju se pretvara u toplinu. Značajan dio topline nosi zrak koji dolazi u dodir sa vrućom površinom, širi se i diže, tako da se grije uglavnom strop.

Da bi se to izbjeglo, grijalice su opremljene ventilatorima koji usmjeravaju topli zrak, na primjer, do nogu osobe i pomažu u miješanju zraka u prostoriji. Ali postoji još jedan način prijenosa topline na okolne objekte: infracrveno zračenje grijača. Što je jači, to je toplija površina i veća je njena površina.

Da bi se povećala površina, radijatori su ravni. Međutim, površinska temperatura ne može biti visoka. U ostalim modelima grijača koriste se spirala zagrijana na nekoliko stotina stupnjeva (crvena toplina) i konkavni metalni reflektor koji stvara usmjereni tok infracrvenog zračenja.

Čovjek je svakodnevno pod uticajem infracrvenog zračenja, a njegov prirodni izvor je sunce. Elementi sa žarnom niti i razni električni grijači klasificirani su kao neprirodni derivati.. Ovo zračenje se koristi u sistemima grijanja, infracrvenim lampama, uređajima za grijanje, daljinskim upravljačima za TV i medicinskoj opremi. Stoga je uvijek potrebno znati koje su koristi i štete infracrvenog zračenja za ljude.

Infracrveno zračenje: šta je to

1800. godine, engleski fizičar je otkrio infracrvenu toplotu razlažući sunčevu svetlost u spektar pomoću prizme.. William Herschel je primjenjivao termometar na svaku boju sve dok nije primijetio porast temperature od ljubičaste do crvene. Tako se otvorilo područje osjećaja topline, ali ono nije vidljivo ljudskom oku. Zračenje se razlikuje po dva glavna parametra: frekvenciji (intenzitetu) i dužini snopa. Istovremeno, talasna dužina je podeljena u tri tipa: bliska (od 0,75 do 1,5 mikrona), srednja (od 1,5 do 5,6 mikrona), daleka (od 5,6 do 100 mikrona).

To je dugovalna energija koja ima pozitivna svojstva, koja odgovaraju prirodnom zračenju ljudskog tijela najveće talasne dužine od 9,6 mikrona. Dakle, svaki spoljašnji uticaj telo doživljava kao „domaći“. Najbolji primjer infracrvenog zračenja je toplina Sunca. Takav snop ima tu razliku što zagrijava predmet, a ne prostor oko njega. Infracrveno zračenje je opcija za disipaciju toplote.

Prednosti infracrvenog zračenja

Uređaji koji koriste toplotno zračenje dugog talasa utiču na ljudsko telo na dva različita načina. Prva metoda ima svojstvo jačanja, povećava zaštitne funkcije i sprječava rano starenje. Ova vrsta vam omogućava da se nosite s raznim bolestima, povećavajući prirodnu odbranu tijela od bolesti. To je oblik zdravstvene zaštite koji je prikladan za upotrebu kod kuće iu medicinskim ustanovama.

Druga vrsta utjecaja infracrvenih zraka je direktno liječenje bolesti i općih tegoba. Svakodnevno se osoba suočava sa zdravstvenim poremećajima. Stoga, dugi emiteri imaju terapeutsko svojstvo. U mnogim medicinskim ustanovama u Americi, Kanadi, Japanu, zemljama ZND-a i Evrope koristi se takvo zračenje. Talasi su u stanju da prodru duboko u tijelo, zagrijavajući unutrašnje organe i koštani sistem. Ovi efekti pomažu poboljšanju cirkulacije krvi i ubrzavanju protoka tekućine u tijelu.

Povećana cirkulacija krvi ima blagotvoran učinak na ljudski metabolizam, tkiva su zasićena kiseonikom, a mišićni sistem dobija hranu. Mnoge bolesti se mogu eliminisati redovnim izlaganjem zračenju koje prodire duboko u ljudski organizam. Ova talasna dužina će ublažiti bolesti kao što su:

• visok ili nizak krvni pritisak;
• bol u leđima;
• prekomjerna težina, gojaznost;
• bolesti kardiovaskularnog sistema;
• depresija, stres;
• poremećaji probavnog trakta;
• artritis, reumatizam, neuralgija;
• artroza, upala zglobova, grčevi;
• malaksalost, slabost, iscrpljenost;
• bronhitis, astma, upala pluća;
• poremećaj spavanja, nesanica;
• bol u mišićima i lumbalnom dijelu;
• problemi s opskrbom krvlju, cirkulacijom krvi;
• otorinolaringološke bolesti bez gnojnih naslaga;
• kožne bolesti, opekotine, celulit;
• otkazivanja bubrega;
• prehlade i virusne bolesti;
• smanjenje zaštitne funkcije tijela;
• intoksikacija;
• cistitis i prostatitis otežanog oblika;
• holecistitis bez stvaranja kamenca, gastroduodenitis.

Pozitivan efekat zračenja zasniva se na činjenici da kada talas udari u kožu, on deluje na završetke nerava i javlja se osećaj topline. Preko 90% zračenja uništava vlaga u gornjem sloju kože, ono ne uzrokuje ništa drugo do povećanje tjelesne temperature. Spektar djelovanja, čija je dužina 9,6 mikrona, apsolutno je siguran za ljude.

Priče naših čitalaca

Vladimir
61 godina

Zračenje stimulira cirkulaciju krvi, normalizira krvni tlak i metaboličke procese. Kada se moždana tkiva opskrbe kisikom, smanjuje se rizik od vrtoglavice i poboljšava se pamćenje. Infracrveni snop može ukloniti soli teških metala, kolesterol i toksine. Tokom terapije povećava se imunitet pacijenta, normalizira se hormonska pozadina i uspostavlja se ravnoteža vode i soli. Talasi smanjuju djelovanje različitih toksičnih kemikalija, imaju protuupalna svojstva i inhibiraju stvaranje gljivica, uključujući plijesni.

Primena infracrvenog zračenja

Infracrvena energija se koristi u različitim područjima, pozitivno utiče na osobu:

1. Termografija. Uz pomoć infracrvenog zračenja određuje se temperatura objekata koji se nalaze na udaljenosti. Toplotni talasi se uglavnom koriste u vojnom i industrijskom sektoru. Zagrijani predmeti s takvim uređajem mogu se vidjeti bez osvjetljenja.
2. Grijanje. Infracrvene zrake doprinose povećanju temperature, blagotvorno djelujući na zdravlje ljudi. Osim korisnih infracrvenih sauna, koriste se za zavarivanje, žarenje plastičnih predmeta, sušenje površina u industriji i medicini.
3. Praćenje. Ovaj način korišćenja toplotne energije je pasivno vođenje projektila. Ovi leteći elementi u sebi imaju mehanizam koji se zove "termo tražilo". Automobili, avioni i druga vozila, kao i ljudi, zrače toplinu kako bi pomogli raketama da pronađu pravi smjer za let.
4. Meteorologija. Zračenje pomaže satelitima da odrede udaljenost na kojoj se oblaci nalaze, određuje njihovu temperaturu i vrstu. Topli oblaci su prikazani u sivoj, a hladni u bijeloj boji. Podaci se proučavaju bez smetnji i danju i noću. Terestrička vruća ravan će biti označena sivom ili crnom bojom.
5. Astronomija. Astronomi su opremljeni jedinstvenim uređajima - infracrvenim teleskopima, koji im omogućavaju da posmatraju različite objekte na nebu. Zahvaljujući njima, naučnici su u mogućnosti da pronađu protozvezde pre nego što počnu da emituju svetlost vidljivu ljudskom oku. Takav teleskop će lako otkriti hladne objekte, ali planete se ne mogu vidjeti u posmatranom infracrvenom spektru zbog utapanja svjetlosti zvijezda. Uređaj se takođe koristi za posmatranje jezgara galaksija koje su prekrivene gasom i prašinom.
6. Art. Reflektogrami, koji rade na bazi infracrvenog zračenja, pomažu stručnjacima u ovoj oblasti da detaljnije ispitaju donje slojeve predmeta ili skice umjetnika. Ova metoda vam omogućava da uporedite crteže crteža i njegovog vidljivog dijela kako biste utvrdili autentičnost slike i da li je bila u restauraciji. Ranije je uređaj bio prilagođen za proučavanje starih dokumenata u pisanju i izradu mastila.

Ovo su samo glavne metode korištenja toplinske energije u nauci, ali se svake godine pojavljuje nova oprema zasnovana na njoj.

Šteta infracrvenog zračenja

Infracrveno svjetlo ne donosi samo pozitivan učinak na ljudsko tijelo, vrijedno je zapamtiti štetu koju može uzrokovati ako se koristi nepravilno i biti opasna za druge. Upravo IR opsezi sa kratkom talasnom dužinom negativno utiču. Loš uticaj infracrvenog zračenja na ljudski organizam manifestuje se u vidu zapaljenja donjih slojeva kože, proširenih kapilara i stvaranja plikova.

Upotreba infracrvenih zraka mora se odmah napustiti u slučaju takvih bolesti i simptoma:

• bolesti cirkulacijskog sistema, krvarenje;
• kronični ili akutni oblik gnojnih procesa;
• trudnoća i dojenje;
• maligni tumori;
• zatajenje pluća i srca;
• akutna upala;
• epilepsija;
• uz produženo izlaganje infracrvenom zračenju povećava se rizik od razvoja fotofobije, katarakte i drugih očnih bolesti.

Jaka izloženost infracrvenom zračenju dovodi do crvenila kože i opekotina. Radnici u metalurškoj industriji ponekad dobiju toplotni udar i dermatitis. Što je kraća udaljenost korisnika od grijaćeg elementa, manje vremena treba provesti u blizini uređaja. Pregrijavanje moždanog tkiva za jedan stepen i toplotni udar praćeni su simptomima kao što su mučnina, vrtoglavica, tahikardija, tamnjenje u očima. Sa povećanjem temperature za dva ili više stepeni postoji rizik od razvoja meningitisa.

Ako do toplotnog udara dođe pod uticajem infracrvenog zračenja, odmah stavite žrtvu u hladnu prostoriju i skinite svu odjeću koja steže ili ograničava kretanje. Zavoji natopljeni hladnom vodom ili ledom stavljaju se na grudi, vrat, prepone, čelo, kičmu i pazuhe.

U nedostatku vrećice za led, u tu svrhu se može koristiti bilo koja tkanina ili komad odjeće. Oblozi se prave samo sa veoma hladnom vodom, povremeno kvaseći obloge u njoj.

Ako je moguće, osoba se potpuno umota u hladnu čaršavu. Osim toga, možete puhati pacijenta strujom hladnog zraka pomoću ventilatora. Pijenje puno hladne vode će pomoći u ublažavanju stanja žrtve. U teškim slučajevima izloženosti, potrebno je pozvati hitnu pomoć i dati umjetno disanje.

Kako izbjeći štetne efekte IC talasa

Da biste se zaštitili od negativnih efekata toplotnih talasa, morate se pridržavati nekih pravila:

1. Ako je posao direktno povezan s visokotemperaturnim grijačima, onda potrebna je zaštitna odjeća za zaštitu tijela i očiju.
2. Kućne grijalice s izloženim grijaćim elementima koriste se s velikim oprezom. Ne možete im biti blizu i bolje je smanjiti vrijeme njihovog utjecaja na minimum.
3. Prostorija treba biti opremljena uređajima koji najmanje utiču na osobu i njegovo zdravlje.
4. Ne zadržavajte se dugo na suncu. Ako se to ne može promijeniti, onda morate stalno nositi šešir i odjeću koja pokriva otvorene dijelove tijela. To se posebno odnosi na djecu, koja ne mogu uvijek odrediti povećanje tjelesne temperature.

U skladu s ovim pravilima, osoba će se moći zaštititi od neugodnih posljedica prekomjernog toplinskog utjecaja. Infracrvene zrake mogu donijeti i štetu i korist u određenim primjenama.

Metode liječenja

Infracrvena terapija bojama dijeli se na dvije vrste: lokalnu i opću. Kod prvog tipa postoji lokalni efekat na određeno područje, a kod opšteg tretmana talasi tretiraju čitav ljudski organizam. Postupak se izvodi dva puta dnevno u trajanju od 15-30 minuta. Tok tretmana je od 5 do 20 sesija. Obavezno nosite zaštitnu opremu kada ste izloženi zračenju. Za oči se koriste kartonske obloge ili posebne naočale. Nakon zahvata na koži se pojavljuje crvenilo sa zamagljenim granicama koje nestaje nakon sat vremena nakon izlaganja zracima. Infracrveno zračenje je visoko cijenjeno u medicini.

Zračenje visokog intenziteta može biti štetno po zdravlje, pa se morate pridržavati svih kontraindikacija.

Toplotna energija svakodnevno prati čovjeka u svakodnevnom životu. Infracrveno zračenje donosi ne samo koristi, već i štetu. Stoga je potrebno pažljivo tretirati infracrveno svjetlo. Uređaji koji emituju ove talase moraju se koristiti u skladu sa sigurnosnim propisima. Mnogi ne znaju da li je toplotno izlaganje štetno, ali pravilnom upotrebom uređaja može se poboljšati zdravlje osobe i rešiti se određenih bolesti.

Infracrveno svjetlo je vizualno nedostupno ljudskom vidu. U međuvremenu, duge infracrvene talase ljudsko telo doživljava kao toplotu. Infracrveno svjetlo ima neka svojstva vidljive svjetlosti. Zračenje ovog oblika podložno je fokusiranju, reflektira se i polarizira. Teoretski, IR svjetlost se više tumači kao infracrveno zračenje (IR). Svemirski IR zauzima spektralni opseg elektromagnetnog zračenja 700 nm - 1 mm. IR talasi su duži od vidljive svetlosti i kraći od radio talasa. U skladu s tim, IR frekvencije su veće od frekvencija mikrovalova i niže od frekvencija vidljive svjetlosti. IR frekvencija je ograničena na opseg od 300 GHz - 400 THz.

Infracrvene talase otkrio je britanski astronom William Herschel. Otkriće je registrovano 1800. Koristeći staklene prizme u svojim eksperimentima, naučnik je na ovaj način istražio mogućnost podjele sunčeve svjetlosti na zasebne komponente.

Kada je William Herschel morao izmjeriti temperaturu pojedinih cvjetova, otkrio je faktor u povećanju temperature pri prolasku kroz sljedeće nizove uzastopce:

• ljubičasta,
• plava,
• zelje,
• žumanjak,
• narandžasta,
• crvena.

Talasni i frekvencijski opseg IC zračenja

Na osnovu talasne dužine, naučnici uslovno dele infracrveno zračenje na nekoliko spektralnih delova. Međutim, ne postoji jedinstvena definicija granica svakog pojedinačnog dijela.

Skala elektromagnetnog zračenja: 1 - radio talasi; 2 - mikrovalne pećnice; 3 - IC talasi; 4 - vidljivo svjetlo; 5 - ultraljubičasto; 6 - rendgenski zraci; 7 - gama zraci; B je opseg talasnih dužina; E - energija

Teoretski, označena su tri talasna opsega:

1. Near
2. Prosjek
3. Dalje

Bliski infracrveni opseg je označen talasnim dužinama blizu kraja spektra vidljive svetlosti. Približni izračunati segment talasa je ovde označen dužinom: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 mikrona). Frekvencija zračenja je približno 215-400 Hz. Kratki IR domet će emitovati minimalnu toplotu.

Srednji IR opseg (srednji), pokriva talasne dužine od 1300-3000 nm (1,3 - 3 mikrona). Frekvencije se ovdje mjere u rasponu od 20-215 THz. Nivo zračene toplote je relativno nizak.

Daleki infracrveni opseg je najbliži mikrotalasnom dometu. Poravnanje: 3-1000 mikrona. Frekvencijski opseg 0,3-20 THz. Ovu grupu čine kratke talasne dužine na maksimalnom frekvencijskom intervalu. Ovdje se emituje maksimum topline.

Primena infracrvenog zračenja

IR zraci se koriste u raznim oblastima. Među najpoznatijim uređajima su termoviziri, oprema za noćno osmatranje itd. Komunikacijska i mrežna oprema IR svjetlo se koristi iu žičanim i bežičnim operacijama.

Primjer rada elektroničkog uređaja - termovizira, čiji se princip temelji na korištenju infracrvenog zračenja. A ovo je samo jedan primjer od mnogih drugih.

Daljinski upravljači su opremljeni IC komunikacijskim sistemom kratkog dometa, gdje se signal prenosi preko IR LED dioda. Primjer: uobičajeni kućni aparati - televizori, klima uređaji, plejeri. Infracrveno svetlo prenosi podatke preko sistema optičkih kablova.

Osim toga, infracrveno zračenje aktivno koristi istraživačka astronomija za proučavanje svemira. Zahvaljujući infracrvenom zračenju moguće je otkriti svemirske objekte koji su nevidljivi ljudskom oku.

Malo poznate činjenice o IC svjetlu

Ljudske oči zaista ne mogu vidjeti infracrvene zrake. Ali koža ljudskog tijela je sposobna da ih "vidi", reaguje na fotone, a ne samo na toplotno zračenje.

Površina kože zapravo djeluje kao "očna jabučica". Ako po sunčanom danu izađete napolje, zatvorite oči i ispružite dlanove prema nebu, lako ćete pronaći lokaciju sunca.

Zimi u prostoriji u kojoj je temperatura vazduha 21-22ºS, toplo obučeni (džemper, pantalone). Ljeti, u istoj prostoriji, na istoj temperaturi, ljudi se također osjećaju ugodno, ali u svjetlijoj odjeći (šorc, majica).

Lako je objasniti ovaj fenomen: uprkos istoj temperaturi vazduha, zidovi i plafon prostorije ljeti emituju više daleko IR talasa koje nosi sunčeva svetlost (FIR - Far Infrared). Stoga, ljudsko tijelo na istoj temperaturi, ljeti percipira više topline.

IR toplinu reprodukuje bilo koji živi organizam i neživi predmet. Na ekranu termovizira ovaj trenutak je više nego jasno zabilježen.

Parovi ljudi koji spavaju u istom krevetu su nehotice predajnici i prijemnici FIR talasa u odnosu jedan na drugog. Ako je osoba sama u krevetu, djeluje kao predajnik FIR valova, ali više ne prima iste valove zauzvrat.

Kada ljudi razgovaraju jedni s drugima, oni nehotice šalju i primaju FIR talasne vibracije jedni od drugih. Prijateljski (ljubavni) zagrljaji također aktiviraju prijenos FIR zračenja između ljudi.

Kako priroda percipira infracrveno svjetlo?

Ljudi ne mogu vidjeti infracrveno svjetlo, ali zmije iz porodice poskoka ili zvečarke (kao što su zvečarke) imaju senzorne "jame" koje se koriste za slikanje infracrvene svjetlosti.

Ovo svojstvo omogućava zmijama da otkriju toplokrvne životinje u potpunom mraku. Smatra se da zmije sa dvije senzorne jame imaju određenu infracrvenu percepciju dubine.

Osobine IR zmije: 1, 2 - osetljive zone senzorne šupljine; 3 - membranska šupljina; 4 - unutrašnja šupljina; 5 - MG vlakno; 6 - vanjska šupljina

Ribe uspješno koriste blisko infracrveno (NIR) svjetlo za hvatanje plijena i navigaciju u vodenim područjima. Ovaj osjećaj NIR-a pomaže ribama da se precizno snalaze u uvjetima slabog osvjetljenja, u mraku ili u mutnoj vodi.

Infracrveno zračenje igra važnu ulogu u oblikovanju vremena i klime na Zemlji, baš kao i sunčeva svjetlost. Ukupna masa sunčeve svetlosti koju apsorbuje Zemlja, u jednakoj količini IR zračenja, mora da putuje sa Zemlje nazad u svemir. U suprotnom, globalno zagrijavanje ili globalno zahlađenje je neizbježno.

Postoji očigledan razlog zašto se vazduh brzo hladi tokom sušne noći. Nizak nivo vlažnosti i odsustvo oblaka na nebu otvaraju slobodan put infracrvenom zračenju. Infracrvene zrake brže ulaze u svemir i, shodno tome, brže odvode toplinu.

Značajan dio onoga što dolazi na Zemlju je infracrvena svjetlost. Svaki prirodni organizam ili predmet ima temperaturu, što znači da oslobađa infracrvenu energiju. Čak i predmeti koji su a priori hladni (kao što su kockice leda) emituju infracrveno svjetlo.

Tehnički potencijal infracrvene zone

Tehnički potencijal IR zraka je neograničen. Puno primjera. Infracrveno praćenje (homing) se koristi u pasivnim sistemima upravljanja projektilima. U ovom slučaju se koristi elektromagnetno zračenje mete, primljeno u infracrvenom dijelu spektra.

Sistemi za praćenje cilja: 1, 4 - komora za sagorevanje; 2, 6 - relativno dugačak izduv plamena; 5 - hladni tok zaobilazeći vruću komoru; 3, 7 - dodijeljen važan IR potpis

Vremenski sateliti opremljeni skenirajućim radiometrima proizvode termalne slike, koje zatim omogućavaju analitičkim metodama za određivanje visine i vrste oblaka, izračunavanje temperature kopna i površinske vode i određivanje karakteristika površine okeana.

Infracrveno zračenje je najčešći način daljinskog upravljanja raznim uređajima. Na osnovu FIR tehnologije razvijaju se i proizvode mnogi proizvodi. Japanci su tu briljirali. Evo samo nekoliko primjera popularnih u Japanu i širom svijeta:

• specijalni jastučići i grijači FIR;
• FIR ploče za dugotrajno očuvanje svježine ribe i povrća;
• keramički papir i keramika FIR;
• FIR rukavice, jakne, autosjedalice;
• frizerski FIR-fen, koji smanjuje oštećenje kose;

Infracrvena reflektografija (očuvanje umjetnosti) koristi se za proučavanje slika, pomažući da se otkriju osnovni slojevi bez uništavanja strukture. Ova tehnika pomaže da se otkriju detalji skriveni ispod crteža umjetnika.

Na taj način se utvrđuje da li je sadašnja slika originalno umjetničko djelo ili samo profesionalno izrađena kopija. Utvrđuju se i promjene vezane za restauratorske radove na umjetničkim djelima.

IR zraci: uticaj na zdravlje ljudi

Naučno je dokazano blagotvorno djelovanje sunčeve svjetlosti na zdravlje ljudi. Međutim, prekomjerno izlaganje sunčevom zračenju je potencijalno opasno. Sunčeva svjetlost sadrži ultraljubičaste zrake, čije djelovanje opeče kožu ljudskog tijela.

Infracrvene saune masovne upotrebe rasprostranjene su u Japanu i Kini. A trend razvoja ove metode liječenja se samo pojačava.

U međuvremenu, daleko infracrveno pruža sve zdravstvene prednosti prirodne sunčeve svjetlosti. Time se u potpunosti eliminišu opasni efekti sunčevog zračenja.

Primjenom tehnologije reprodukcije IR zraka, potpuna kontrola temperature (), postiže se neograničena sunčeva svjetlost. Ali ovo nisu sve poznate činjenice o prednostima infracrvenog zračenja:

• Daleki infracrveni zraci jačaju kardiovaskularni sistem, stabilizuju rad srca, povećavaju minutni volumen srca, dok smanjuju dijastolni krvni pritisak.
• Stimulacija kardiovaskularne funkcije dalekom infracrvenom svjetlošću je idealan način za održavanje normalnog kardiovaskularnog sistema. Postoji iskustvo američkih astronauta tokom dugog svemirskog leta.
• Daleki infracrveni IR zraci sa temperaturama iznad 40°C slabe i na kraju ubijaju ćelije raka. Ovu činjenicu potvrđuju Američko udruženje za rak i Nacionalni institut za rak.
• Infracrvene saune se često koriste u Japanu i Koreji (terapija hipertermije ili Waon terapija) za liječenje kardiovaskularnih bolesti, posebno kronične srčane insuficijencije i bolesti perifernih arterija.
• Rezultati istraživanja objavljeni u časopisu Neuropsychiatric Disease and Treatment pokazuju infracrvene zrake kao "medicinski napredak" u liječenju traumatskih ozljeda mozga.
• Smatra se da je infracrvena sauna sedam puta efikasnija u uklanjanju teških metala, holesterola, alkohola, nikotina, amonijaka, sumporne kiseline i drugih toksina iz organizma.
• Konačno, FIR-terapija u Japanu i Kini došla je na vrh među efikasnim načinima lečenja astme, bronhitisa, prehlade, gripa, sinusitisa. Primjećuje se da FIR-terapija uklanja upale, otekline, začepljenja sluzokože.

Infracrveno svjetlo i vijek trajanja od 200 godina

Da bismo razumjeli princip rada infracrvenih emitera, potrebno je razumjeti suštinu takvog fizičkog fenomena kao što je infracrveno zračenje.

Infracrveni opseg i talasna dužina

Infracrveno zračenje je vrsta elektromagnetnog zračenja koje zauzima raspon od 0,77 do 340 mikrona u spektru elektromagnetnih talasa. U ovom slučaju, raspon od 0,77 do 15 mikrona smatra se kratkovalnim, od 15 do 100 mikrona - srednjevalnim, a od 100 do 340 - dugovalnim.

Kratkotalasni deo spektra je u blizini vidljive svetlosti, a dugotalasni deo se spaja sa područjem ultrakratkih radio talasa. Dakle, infracrveno zračenje ima svojstva vidljive svjetlosti (prosti se pravolinijski, reflektira se, lomi kao vidljiva svjetlost) i svojstva radio valova (može proći kroz neke materijale koji su neprozirni za vidljivo zračenje).

Infracrveni emiteri sa temperaturom površine od 700 C do 2500 C imaju talasnu dužinu od 1,55-2,55 mikrona i nazivaju se "svetlosti" - bliži su po talasnoj dužini vidljivoj svetlosti, emiteri sa nižom temperaturom površine imaju veću talasnu dužinu i zovu se " mrak".

Izvori infracrvenog zračenja

Uopšteno govoreći, svako tijelo zagrijano na određenu temperaturu zrači toplotnu energiju u infracrvenom opsegu spektra elektromagnetnih valova i može tu energiju prenijeti kroz prijenos topline zračenja na druga tijela. Prenos energije se dešava sa tela sa višom temperaturom na telo sa nižom temperaturom, dok različita tela imaju različite sposobnosti zračenja i apsorpcije, koje zavise od prirode dvaju tela, od stanja njihove površine itd.

Elektromagnetno zračenje ima kvantno-fotonski karakter. Prilikom interakcije sa supstancom, foton apsorbiraju atomi tvari, prenoseći im svoju energiju. U tom slučaju se povećava energija toplinskih vibracija atoma u molekulima tvari, tj. energija zračenja se pretvara u toplotu.

Suština grijanja zračenjem je da gorionik, kao izvor zračenja, stvara, formira u prostoru i usmjerava toplinsko zračenje u zonu grijanja. Dospije na ogradne konstrukcije (pod, zidove), tehnološku opremu, ljude u zoni ozračivanja, apsorbira ih i zagrijava. Fluks zračenja, koji apsorbuju površine, odjeća i ljudska koža, stvara toplinsku udobnost bez povećanja temperature okoline. Vazduh u zagrejanim prostorijama, iako ostaje praktično providan za infracrveno zračenje, zagreva se „sekundarnom toplotom“, tj. konvekcija iz struktura i objekata zagrejanih zračenjem.

Svojstva i primjena infracrvenog zračenja

Utvrđeno je da efekat zagrevanja infracrvenim zračenjem blagotvorno deluje na čoveka. Ako toplinsko zračenje valne dužine veće od 2 mikrona percipira uglavnom koža s rezultirajućom toplotnom energijom koja se provodi prema unutra, tada zračenje valne dužine do 1,5 mikrona prodire u površinu kože, djelomično je zagrijava, dolazi do mreže krvnih sudova i direktno povećava temperaturu krvi. Pri određenom intenzitetu toplotnog toka, njegovo dejstvo izaziva ugodan toplotni osećaj. Kod grijanja zračenjem, ljudsko tijelo odaje većinu viška toplote konvekcijom u okolni zrak, koji ima nižu temperaturu. Ovaj oblik prijenosa topline djeluje osvježavajuće i pozitivno na dobrobit.

U našoj zemlji se izučavanje tehnologije infracrvenog grijanja izvodi od 30-ih godina, kako u poljoprivredi tako iu industriji.

Provedene medicinsko-biološke studije pokazale su da infracrveni sistemi grijanja potpunije zadovoljavaju specifičnosti stočarskih objekata od konvektivnih sistema centralnog ili zračnog grijanja. Prije svega, zbog činjenice da kod infracrvenog grijanja temperatura unutrašnjih površina ograde, posebno poda, premašuje temperaturu zraka u prostoriji. Ovaj faktor povoljno utječe na toplinsku ravnotežu životinja, isključujući intenzivne gubitke topline.

Infracrveni sistemi, radeći u kombinaciji sa prirodnim ventilacionim sistemima, smanjuju relativnu vlažnost vazduha na standardne vrednosti (u farmama svinja i teladi do 70-75% i niže).

Kao rezultat rada ovih sistema, uslovi temperature i vlažnosti u prostorijama dostižu povoljne parametre.

Upotreba sistema grijanja zračenjem za poljoprivredne zgrade omogućava ne samo stvaranje potrebnih mikroklimatskih uslova, već i intenziviranje proizvodnje. Na mnogim farmama Baškirije (kolektivna farma nazvana po Lenjinu, kolektivna farma po imenu Nurimanov), broj potomaka nakon uvođenja infracrvenog grijanja značajno se povećao (4 puta više prasenja zimi), stopa preživljavanja mladih životinja se povećala ( sa 72,8% na 97,6%).

Trenutno je instaliran infracrveni sistem grijanja koji radi jednu sezonu u preduzeću Chuvashsky Broiler u predgrađu Čeboksarija. Prema riječima rukovodilaca farme, u periodu minimalnih zimskih temperatura od -34-36 C, sistem je radio nesmetano i obezbjeđivao potrebnu toplinu za uzgoj živine za meso (držanje na otvorenom) u periodu od 48 dana. Trenutno se razmatra pitanje opremanja drugih peradarnika infracrvenim sistemima.