Infračervené žiarenie je časť spektra slnečného žiarenia, ktorá priamo susedí s červenou časťou viditeľného spektra. Ľudské oko v tejto oblasti spektra nevidí, ale toto žiarenie môžeme cítiť ako teplo.

Infračervené žiarenie má dve dôležité charakteristiky: vlnovú dĺžku (frekvenciu) žiarenia a intenzitu žiarenia. V závislosti od vlnovej dĺžky sa rozlišujú tri oblasti infračerveného žiarenia: blízke (0,75-1,5 mikrometrov), stredné (1,5-5,6 mikrónov) a vzdialené (5,6-100 mikrónov). Vzhľadom na fyziologické vlastnosti človeka moderná medicína rozdeľuje infračervenú oblasť spektra žiarenia do 3 rozsahov:

• vlnová dĺžka 0,75-1,5 mikrónu - žiarenie prenikajúce hlboko do ľudskej pokožky (rozsah IR-A);
• vlnová dĺžka 1,5-5 mikrónov - žiarenie absorbované epidermou a vrstvou spojivového tkaniva kože (rozsah IR-B);
• vlnová dĺžka nad 5 mikrónov - žiarenie absorbované na povrchu kože (rozsah IR-C). Navyše, najväčšia penetrácia sa pozoruje v rozsahu od 0,75 do 3 mikrónov a tento rozsah sa nazýva "okno terapeutickej transparentnosti".

Obrázok 1 (pôvodný zdroj - Journal of Biomedical Optics 12 (4), 044012 júl / august 2007) zobrazuje absorpčné spektrá infračerveného žiarenia pre vodu a ľudské tkanivo v závislosti od vlnovej dĺžky. Je potrebné poznamenať, že tkanivo ľudského tela je z 98% zložené z vody a táto skutočnosť vysvetľuje podobnosť absorpčných charakteristík infračerveného žiarenia v spektrálnom rozsahu 1,5-10 mikrónov.

Ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že voda sama o sebe intenzívne absorbuje IR žiarenie v rozsahu 1,5-10 mikrónov s vrcholmi pri vlnových dĺžkach 2,93, 4,7 a 6,2 mikrónov (Yukhnevich G.V. Infrared spectroscopy of water, M, 1973), potom najefektívnejšie na ohrev a sušenie procesy by sa mali považovať za IR žiariče, vyžarujúce v strednom a vzdialenom infračervenom spektre s vrcholom intenzity žiarenia v rozsahu vlnových dĺžok 1,5-6,5 mikrónov.

Celkové množstvo energie vyžiarenej za jednotku času jednotkou vyžarujúceho povrchu sa nazýva emisivita infračerveného žiariča E, W / m². Energia žiarenia závisí od vlnovej dĺžky λ a teploty vyžarujúceho povrchu a je integrálnou charakteristikou, pretože zohľadňuje energiu žiarenia vĺn všetkých vlnových dĺžok. Emisivita, vztiahnutá na interval vlnových dĺžok dλ, sa nazýva intenzita žiarenia I, W / (m2 ∙ μm).

Integrácia výrazu (1) umožňuje určiť emisivitu (špecifickú integrálnu energiu žiarenia) na základe experimentálne stanoveného spektra intenzity žiarenia v rozsahu vlnových dĺžok od λ1 do λ2:

Obrázok 2 zobrazuje spektrá intenzity vyžarovania infračervených žiaričov NOMAKON™ TSC-101 získané pri rôznom nominálnom elektrickom výkone žiariča 1000 W, 650 W, 400 W a 250 W.

So zvyšovaním výkonu žiariča a tým aj teploty vyžarujúceho povrchu sa zvyšuje intenzita žiarenia a spektrum žiarenia sa posúva do oblasti kratších vlnových dĺžok (Wienov posunový zákon). V tomto prípade vrchol intenzity žiarenia (85-90% spektra) spadá do rozsahu vlnových dĺžok 1,5-6 mikrónov, čo zodpovedá fyzike procesu infračerveného ohrevu a sušenia, ktorá je pre tento prípad optimálna.

Intenzita infračerveného žiarenia a tým aj špecifická energia žiarenia klesá s rastúcou vzdialenosťou od zdroja žiarenia. Obrázok 3 znázorňuje krivky zmien špecifickej energie žiarenia keramických žiaričov NOMAKON™ TSC-101 v závislosti od vzdialenosti medzi vyžarujúcim povrchom a meraným bodom pozdĺž kolmice k vyžarovaciemu povrchu. Merania boli uskutočnené selektívnym rádiometrom v rozsahu vlnových dĺžok 1,5-8 mikrónov s následnou integráciou spektra intenzity žiarenia. Ako je zrejmé z vyššie uvedeného grafu, špecifická energia žiarenia E, W / m2 klesá nepriamo úmerne k vzdialenosti L, m od zdroja žiarenia.

William Herschel si ako prvý všimol, že za červeným okrajom slnečného spektra získaného hranolom je neviditeľné žiarenie, ktoré spôsobuje zahrievanie teplomera. Toto žiarenie sa neskôr nazývalo tepelné alebo infračervené.

Blízke infračervené žiarenie je veľmi podobné viditeľnému svetlu a je detekované rovnakými prístrojmi. V strednej a vzdialenej infračervenej oblasti sa na indikáciu zmien používajú bolometre.

V strednom IR rozsahu svieti celá planéta Zem a všetky objekty na nej, dokonca aj ľad. Vďaka tomu sa Zem neprehrieva slnečným teplom. Ale nie všetko infračervené žiarenie prechádza atmosférou. Priehľadných okien je len niekoľko, zvyšok žiarenia pohltí oxid uhličitý, vodná para, metán, ozón a ďalšie skleníkové plyny, ktoré bránia rýchlemu ochladzovaniu Zeme.

Vplyvom absorpcie v atmosfére a tepelného žiarenia objektov sa teleskopy pre stredné a ďaleké infračervené žiarenie vynášajú do vesmíru a ochladzujú sa na teplotu tekutého dusíka alebo dokonca hélia.

Infračervený rozsah je pre astronómov jedným z najzaujímavejších. Svieti v nej vesmírny prach, ktorý je dôležitý pre vznik hviezd a vývoj galaxií. Infračervené žiarenie prechádza cez oblaky kozmického prachu lepšie ako viditeľné žiarenie a umožňuje vidieť objekty, ktoré sú v iných častiach spektra neprístupné na pozorovanie.

Zdroje

Fragment jedného z takzvaných Hlbokých polí "Hubble". V roku 1995 vesmírny teleskop akumuloval svetlo prichádzajúce z jednej oblasti oblohy počas 10 dní. To umožnilo vidieť extrémne slabé galaxie, ktorých vzdialenosť je až 13 miliárd svetelných rokov (menej ako jedna miliarda rokov od Veľkého tresku). Viditeľné svetlo z takýchto vzdialených objektov zažíva výrazný červený posun a stáva sa infračerveným.

Pozorovania sa uskutočnili v oblasti vzdialenej od roviny galaxie, kde je viditeľných relatívne málo hviezd. Preto väčšina registrovaných objektov sú galaxie v rôznych štádiách vývoja.

Obrovská špirálová galaxia, tiež označovaná ako M104, sa nachádza v zhluku galaxií v Panne a je takmer na okraji. Má obrovskú centrálnu vydutinu (guľovitú vydutinu v strede galaxie) a obsahuje asi 800 miliárd hviezd – 2-3 krát viac ako Mliečna dráha.

V strede galaxie sa nachádza supermasívna čierna diera s hmotnosťou približne miliardkrát väčšou ako Slnko. To je určené z rýchlostí hviezd v blízkosti stredu galaxie. V infračervenej oblasti je v galaxii jasne viditeľný prstenec plynu a prachu, v ktorom sa aktívne rodia hviezdy.

Prijímače

Hlavné zrkadlo s priemerom 85 cm vyrobené z berýlia a ochladené na 5,5 TO na zníženie vlastného infračerveného žiarenia zrkadla.

Ďalekohľad bol spustený v auguste 2003 v rámci programu štyri veľké observatóriá NASA počítajúc do toho:

• gama observatórium "Compton" (1991-2000, 20 keV-30 GeV), vidieť oblohu v gama lúčoch s energiou 100 MeV,
• Röntgenové observatórium "Chandra" (1999, 100 eV-10 keV),
• Hubbleov vesmírny teleskop (1990, 100-2100 nm),
• infračervený ďalekohľad "Spitzer" (2003, 3-180 mikrón).

Očakáva sa, že Spitzerov teleskop bude mať životnosť približne 5 rokov. Ďalekohľad dostal svoje meno na počesť astrofyzika Lymana Spitzera (1914–97), ktorý v roku 1946, dlho pred vypustením prvého satelitu, publikoval článok „Výhody mimozemského observatória pre astronómiu“ a o 30 rokov neskôr presvedčil NASA a Americký kongres začať s vývojom vesmírneho teleskopu „Hubble“.

Výhľady na oblohu

Blízka infračervená obloha 1-4 mikrón a v strednom infračervenom pásme 25 mikrón(COBE / DIRBE)

V blízkej infračervenej oblasti je Galaxia viditeľná ešte jasnejšie ako vo viditeľnom.

Ale v strednom IR rozsahu je galaxia sotva viditeľná. Pozorovaniam značne bráni prach v slnečnej sústave. Nachádza sa pozdĺž roviny ekliptiky, ktorá je naklonená k rovine Galaxie pod uhlom asi 50 stupňov.

Oba prieskumy boli získané prístrojom DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment) na palube satelitu COBE (Cosmic Background Explorer). Tento experiment, ktorý sa začal v roku 1989, vytvoril kompletné infračervené mapy oblohy v rozsahu od 1,25 do 240 mikrón.

Pozemská aplikácia

Zariadenie je založené na elektrónovo-optickom prevodníku (EOC), ktorý umožňuje výrazne (od 100 do 50 tisíc krát) zosilniť slabé viditeľné alebo infračervené svetlo.

Šošovka vytvára na fotokatóde obraz, z ktorého sú podobne ako v prípade fotonásobiča vyrazené elektróny. Potom sú zrýchlené vysokým napätím (10–20 kV), sú zaostrené elektronickou optikou (elektromagnetické pole špeciálne zvolenej konfigurácie) a dopadajú na fluorescenčnú obrazovku podobne ako televízor. Na ňom sa obraz skúma cez okuláre.

Pretaktovanie fotoelektrónov umožňuje v podmienkach slabého osvetlenia využiť doslova každé kvantum svetla na získanie obrazu, avšak v úplnej tme je potrebné osvetlenie. Aby neprezradili prítomnosť pozorovateľa, využívajú blízky infračervený projektor (760-3000 nm).

Existujú aj zariadenia, ktoré zachytávajú vlastné tepelné žiarenie objektov v strednom IR rozsahu (8-14 mikrón). Takéto zariadenia sa nazývajú termokamery, umožňujú všimnúť si človeka, zviera alebo zahriaty motor vďaka ich tepelnému kontrastu s okolitým pozadím.

Všetka energia spotrebovaná elektrickým ohrievačom sa nakoniec premení na teplo. Značná časť tepla je odvádzaná vzduchom, ktorý prichádza do styku s horúcim povrchom, expanduje a stúpa, takže sa zohrieva najmä strop.

Aby sa tomu predišlo, ohrievače sú vybavené ventilátormi, ktoré nasmerujú teplý vzduch napríklad k nohám človeka a pomôžu premiešať vzduch v miestnosti. Existuje však aj iný spôsob prenosu tepla do okolitých predmetov: infračervené žiarenie z ohrievača. Čím je povrch teplejší a čím je jeho plocha väčšia, tým je pevnejší.

Na zvýšenie plochy sú radiátory vyrobené ploché. V tomto prípade však nemôže byť povrchová teplota vysoká. Iné modely ohrievačov používajú špirálu, ktorá sa zahrieva až na niekoľko stoviek stupňov (červené teplo) a konkávny kovový reflektor, ktorý vytvára smerovaný prúd infračerveného žiarenia.

Každý deň je človek pod vplyvom infračerveného žiarenia a jeho prirodzeným zdrojom je slnko. Žeraviace prvky a rôzne elektrické vykurovacie zariadenia sú klasifikované ako neprirodzené deriváty.... Toto žiarenie sa používa vo vykurovacích systémoch, infračervených lampách, vykurovacích zariadeniach, TV ovládačoch, zdravotníckych zariadeniach. Preto je vždy potrebné vedieť, aké sú výhody a škody infračerveného žiarenia pre človeka.

Infračervené žiarenie: čo to je

V roku 1800 objavil anglický fyzik infračervené teplo rozkladom slnečného svetla na spektrum pomocou hranola.... William Herschel aplikoval teplomer na každú farbu, kým si nevšimol zvýšenie teploty z fialovej na červenú. Tým sa otvorila oblasť pocitu tepla, ktorá však nie je viditeľná pre ľudské oko. Rozlišujte žiarenie podľa dvoch hlavných parametrov: frekvencia (intenzita) a dĺžka lúča. Zároveň je vlnová dĺžka rozdelená do troch typov: krátka (od 0,75 do 1,5 mikrónov), stredná (od 1,5 do 5,6 mikrónov), ďaleko (od 5,6 do 100 mikrónov).

Práve dlhovlnná energia má pozitívne vlastnosti, zodpovedajúce prirodzenému žiareniu ľudského tela s najväčšou vlnovou dĺžkou 9,6 mikrónov. Telo preto každý vonkajší vplyv vníma ako „natívne“. Najlepším príkladom infračerveného žiarenia je teplo Slnka. Takýto lúč sa líši v tom, že ohrieva predmet a nie priestor okolo neho. Infračervené je možnosťou distribúcie tepla.

Výhody infračerveného žiarenia

Zariadenia využívajúce dlhovlnné tepelné žiarenie pôsobia na ľudský organizmus dvoma rôznymi spôsobmi. Prvá metóda má spevňujúcu vlastnosť, zvyšuje ochranné funkcie a zabraňuje predčasnému starnutiu. Tento typ vám umožňuje vyrovnať sa s rôznymi chorobami a zvyšuje prirodzenú obranyschopnosť tela proti chorobám. Je to forma zdraviu prospešnej liečby vhodná na použitie v domácom prostredí a v zdravotníctve.

Druhým typom pôsobenia infračervených lúčov je priama liečba chorôb a celkových neduhov. Každý deň sa človek stretáva s poruchami zdravia. Preto majú dlhé žiariče terapeutické vlastnosti. Takéto žiarenie sa používa v mnohých zdravotníckych zariadeniach v Amerike, Kanade, Japonsku, krajinách SNŠ a Európe. Vlny sú schopné preniknúť hlboko do tela, prehrievajú vnútorné orgány a kostrový systém. Tieto účinky pomáhajú zlepšiť krvný obeh a urýchliť prúdenie tekutín v tele.

Zvýšený krvný obeh priaznivo pôsobí na metabolizmus človeka, tkanivá sú nasýtené kyslíkom, vyživuje sa svalový systém. Mnoho chorôb sa dá odstrániť pravidelným vystavovaním sa žiareniu, ktoré preniká hlboko do ľudského tela. Táto vlnová dĺžka vám uľaví od takých chorôb ako:

• vysoký alebo nízky krvný tlak;
• bolesť v chrbte;
• nadváha, obezita;
• ochorenia kardiovaskulárneho systému;
• depresia, stres;
• narušenie tráviaceho traktu;
• artritída, reumatizmus, neuralgia;
• artróza, zápal kĺbov, kŕče;
• malátnosť, slabosť, vyčerpanie;
• bronchitída, astma, zápal pľúc;
• poruchy spánku, nespavosť;
• bolesť svalov a krížov;
• problémy s prívodom krvi, krvný obeh;
• otorinolaryngologické ochorenia bez hnisavých ložísk;
• kožné ochorenia, popáleniny, celulitída;
• zlyhanie obličiek;
• prechladnutie a vírusové ochorenia;
• zníženie ochrannej funkcie tela;
• intoxikácia;
• akútna cystitída a prostatitída;
• cholecystitída bez tvorby kameňov, gastroduodenitída.

Pozitívny účinok žiarenia je založený na tom, že pri dopade vlny na kožu pôsobí na zakončenia nervov a vzniká pocit tepla. Cez 90% žiarenia ničí vlhkosť v hornej vrstve kože, nespôsobuje nič viac ako zvýšenie telesnej teploty. Expozičné spektrum, ktorého dĺžka je 9,6 mikrónov, je pre človeka absolútne bezpečné.

Príbehy našich čitateľov

Vladimír
61 rokov

Žiarenie stimuluje krvný obeh, normalizuje krvný tlak a metabolické procesy. Dodaním kyslíka do mozgového tkaniva sa znižuje riziko závratov a zlepšuje sa pamäť. Infračervený lúč je schopný odstraňovať soli ťažkých kovov, cholesterol a toxíny. Počas terapie sa zvyšuje imunita pacienta, normalizuje sa hormonálne pozadie a obnovuje sa rovnováha voda-soľ. Vlny znižujú účinok rôznych toxických chemikálií, majú protizápalové vlastnosti, potláčajú tvorbu húb vrátane plesní.

Infračervené aplikácie

Infračervená energia sa používa v rôznych oblastiach a má pozitívny vplyv na človeka:

1. Termografia. Pomocou infračerveného žiarenia sa zisťuje teplota objektov na diaľku. Vlny horúčav sa používajú hlavne vo vojenských a priemyselných aplikáciách. Vyhrievané predmety s takýmto zariadením je možné vidieť bez osvetlenia.
2. Kúrenie. Infračervené lúče zvyšujú teplotu, čo má priaznivý vplyv na ľudské zdravie... Okrem užitočných infrasáun sa používajú na zváranie, žíhanie plastových predmetov, povrchové kalenie v priemyselnej a medicínskej oblasti.
3. Sledovanie. Tento spôsob využitia tepelnej energie spočíva v pasívnom navádzaní strely. Tieto lietajúce prvky obsahujú vo vnútri mechanizmus nazývaný „hľadač tepla“. Autá, lietadlá a iné dopravné prostriedky, ako aj ľudia, vyžarujú teplo, čo pomáha raketám nájsť správny smer letu.
4. meteorológia. Žiarenie pomáha satelitom určiť vzdialenosť, v ktorej sa oblaky nachádzajú, určuje ich teplotu a vzhľad. Teplé mraky sú zobrazené sivou farbou, zatiaľ čo studené mraky sú zobrazené bielou farbou. Údaje sa skúmajú bez prerušenia vo dne aj v noci. Horúca rovina Zeme bude sivá alebo čierna.
5. Astronómia. Astronómovia sú vybavení unikátnymi prístrojmi – infračervenými ďalekohľadmi, ktoré umožňujú pozorovanie rôznych objektov na oblohe. Vedci vďaka nim dokážu nájsť protohviezdy skôr, než začnú vyžarovať svetlo viditeľné pre ľudské oko. Takýto ďalekohľad dokáže ľahko identifikovať studené objekty, ale planéty nie je možné vidieť vo viditeľnom infračervenom spektre kvôli topiacemu sa svetlu z hviezd. Prístroj slúži aj na pozorovanie jadier galaxií, ktoré sú pokryté plynom a prachom.
6. čl. Reflektogramy, ktoré fungujú na báze infračerveného žiarenia, pomáhajú špecialistom v tejto oblasti bližšie sa pozrieť na spodné vrstvy objektu alebo umelcove skice. Táto metóda umožňuje porovnať kresby kresby a jej viditeľnej časti, aby ste zistili pravosť maľby a či bola v rekonštrukcii. Predtým bolo zariadenie prispôsobené na písanie starých dokumentov a výrobu atramentu.

Toto sú len hlavné metódy využívania tepelnej energie vo vede, ale každý rok sa objavujú nové zariadenia, ktoré fungujú na jej základe.

Infračervené poškodenie

Infračervené svetlo prináša nielen pozitívny vplyv na ľudské telo, ale stojí za to pamätať na škody, ktoré môže spôsobiť, ak sa používa nesprávne, a byť nebezpečné pre ostatných. Je to krátkovlnné infračervené žiarenie, ktoré negatívne ovplyvňuje... Zlý vplyv infračerveného žiarenia na ľudský organizmus sa prejavuje v podobe zápalov spodných vrstiev kože, rozšírených kapilár a tvorby pľuzgierov.

Je potrebné okamžite opustiť používanie infračervených lúčov pri takýchto ochoreniach a symptómoch:

• choroby obehového systému, krvácanie;
• chronická alebo akútna forma hnisavých procesov;
• tehotenstvo a dojčenie;
• zhubné nádory;
• pľúcne a srdcové zlyhanie;
• akútny zápal;
• epilepsia;
• pri dlhšom vystavení infračervenému žiareniu sa zvyšuje riziko vzniku fotofóbie, šedého zákalu a iných očných ochorení.

Silné vystavenie infračervenému žiareniu spôsobuje začervenanie kože a popáleniny. Úpal a dermatitída sa niekedy vyvinú u hutníckych pracovníkov. Čím kratšia je vzdialenosť používateľa od vykurovacieho telesa, tým menej času by mal stráviť v blízkosti zariadenia. Prehriatie mozgového tkaniva o jeden stupeň a úpal sprevádzajú príznaky ako nevoľnosť, závraty, tachykardia, tmavnutie očí. Keď teplota stúpne o dva a viac stupňov, hrozí vznik meningitídy.

Ak dôjde k úpalu pod vplyvom infračerveného žiarenia, mali by ste postihnutého okamžite umiestniť do chladnej miestnosti a vyzliecť z neho všetko oblečenie, ktoré ho obmedzuje alebo obmedzuje v pohybe. Obväzy namočené v studenej vode alebo vrecúškach s ľadom sa prikladajú na hrudník, krk, slabiny, čelo, chrbticu a podpazušie.

Pri absencii vrecka na ľad môžete na tento účel použiť akúkoľvek látku alebo kus oblečenia. Obklady sa vyrábajú len s veľmi studenou vodou, v ktorej sa obväzy pravidelne namáčajú.

Ak je to možné, osoba je úplne zabalená do studenej plachty. Okrem toho môžete pacienta vyfúknuť prúdom studeného vzduchu pomocou ventilátora. Pitie veľkého množstva studenej vody pomôže obeti uľaviť. V závažných prípadoch ožiarenia musíte zavolať sanitku a urobiť umelé dýchanie.

Ako sa vyhnúť škodlivým účinkom infračervených vĺn

Aby ste sa ochránili pred negatívnymi účinkami vĺn horúčav, musíte dodržiavať niektoré pravidlá:

1. Ak práca priamo súvisí s vysokoteplotnými ohrievačmi, potom vyžaduje použitie ochranného odevu na ochranu tela a očí.
2. Ohrievače pre domácnosť s odkrytými vykurovacími prvkami sa používajú s mimoriadnou opatrnosťou. Nie je možné zostať v ich blízkosti a je lepšie skrátiť čas ich vplyvu na minimum.
3. Priestory by mali obsahovať také zariadenia, ktoré majú najmenší vplyv na človeka a jeho zdravie.
4. Nezostávajte dlho na slnku.... Ak sa to nedá zmeniť, musíte neustále nosiť klobúk a oblečenie, ktoré pokrýva otvorené oblasti tela. To platí najmä pre deti, ktoré nie vždy dokážu zistiť zvýšenie telesnej teploty.

Pri dodržaní týchto pravidiel sa človek bude môcť chrániť pred nepríjemnými následkami nadmerného tepelného vplyvu. Infračervené lúče môžu byť pre určité účely škodlivé aj prospešné.

Liečebné metódy

Infračervená farebná terapia je rozdelená do dvoch typov: lokálna a všeobecná. Pri prvom type je zaznamenaný lokálny účinok na určitú oblasť a pri všeobecnej liečbe vlny spracovávajú celé ľudské telo. Procedúra sa vykonáva dvakrát denne počas 15-30 minút. Priebeh liečby je 5 až 20 sedení. Je nevyhnutné nosiť vybavenie na ochranu pred žiarením. Na oči sa používajú kartónové podložky alebo špeciálne okuliare. Po zákroku sa na koži objaví začervenanie s neostrými hranicami, ktoré po hodine po vystavení lúčom zmizne. Infračervené žiarenie je v medicíne veľmi cenené.

Žiarenie vysokej intenzity môže byť zdraviu škodlivé, preto treba dodržiavať všetky kontraindikácie.

Tepelná energia sprevádza človeka každý deň v každodennom živote. Infračervené žiarenie je nielen prospešné, ale aj škodlivé... Preto je potrebné s infračerveným svetlom zaobchádzať opatrne. Zariadenia, ktoré vyžarujú tieto vlny, sa musia používať bezpečne. Mnohí nevedia, či je pôsobenie tepla škodlivé, no správnym používaním prístrojov je možné zlepšiť ľudské zdravie a zbaviť sa niektorých chorôb.

Infračervené svetlo je pre ľudské videnie vizuálne nedostupné. Medzitým ľudské telo vníma dlhé infračervené vlny ako teplo. Infračervené svetlo má niektoré vlastnosti viditeľného svetla. Žiarenie v tejto forme sa hodí na zaostrenie, odráža sa a polarizuje. Infračervené svetlo sa teoreticky viac interpretuje ako infračervené žiarenie (IR). Space RR zaberá spektrálny rozsah elektromagnetického žiarenia od 700 nm do 1 mm. IR vlny sú dlhšie ako viditeľné svetlo a kratšie ako rádiové vlny. V súlade s tým sú IR frekvencie vyššie ako frekvencie mikrovĺn a nižšie ako frekvencie viditeľného svetla. IR frekvencia je obmedzená na rozsah 300 GHz - 400 THz.

Infračervené vlny objavil britský astronóm William Herschel. Objav bol zaregistrovaný v roku 1800. Pomocou sklenených hranolov pri svojich pokusoch vedec týmto spôsobom skúmal možnosť rozdeľovania slnečného svetla na jednotlivé zložky.

Keď William Herschel musel merať teplotu jednotlivých kvetov, objavil faktor, ktorý zvyšuje teplotu s postupným prechodom nasledujúceho riadku:

• fialový,
• Modrá,
• zelené,
• žĺtok,
• oranžová,
• Červená.

Vlnová dĺžka a frekvenčný rozsah infračerveného žiarenia

Na základe vlnovej dĺžky vedci konvenčne rozdeľujú infračervené žiarenie na niekoľko spektrálnych častí. Zároveň neexistuje jednotné vymedzenie hraníc každej samostatnej časti.

Stupnica elektromagnetického žiarenia: 1 - rádiové vlny; 2 - mikrovlny; 3 - IR vlny; 4 - viditeľné svetlo; 5 - ultrafialové; 6 - röntgenové lúče; 7 - gama lúče; B - rozsah vlnových dĺžok; E - energia

Teoreticky sú určené tri vlnové rozsahy:

1. Blízko
2. Priemerná
3. Ďalej

Blízke infračervené žiarenie (NIR) je označené vlnovými dĺžkami blízko konca spektra viditeľného svetla. Približná vypočítaná vlnová dĺžka je tu označená dĺžkou: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 mikrónu). Frekvencia žiarenia je približne 215-400 Hz. Krátky infračervený dosah vyžaruje minimum tepla.

Stredný IR rozsah (stredný), pokrýva vlnové dĺžky 1300-3000 nm (1,3 - 3 mikróny). Frekvencie sa tu merajú v rozsahu 20-215 THz. Úroveň vyžarovaného tepla je pomerne nízka.

Ďaleká infračervená oblasť je najbližšie k mikrovlnnej oblasti. Rozloženie: 3-1000 mikrónov. Frekvenčný rozsah 0,3-20 THz. Táto skupina pozostáva z krátkych vlnových dĺžok v segmente maximálnej frekvencie. Tu sa vyžaruje maximum tepla.

Aplikácie infračerveného žiarenia

Infračervené lúče našli uplatnenie v rôznych oblastiach. Medzi najznámejšie prístroje patria termokamery, zariadenia na nočné videnie atď. Komunikačné a sieťové zariadenia využívajú IR svetlo v káblových aj bezdrôtových prevádzkach.

Príkladom fungovania elektronického zariadenia je termokamera, ktorej princíp je založený na využití infračerveného žiarenia. A to je len jeden príklad z mnohých iných.

Diaľkové ovládače sú vybavené IR komunikačným systémom krátkeho dosahu, kde je signál prenášaný pomocou IR LED diód. Príklad: bežné domáce spotrebiče – televízory, klimatizácie, gramofóny. Infračervené svetlo sa používa na prenos údajov cez systémy káblov z optických vlákien.

Okrem toho IR žiarenie aktívne využíva výskumná astronómia na štúdium vesmíru. Práve vďaka infračervenému žiareniu je možné odhaliť vesmírne objekty pre ľudské oko neviditeľné.

Málo známe fakty súvisiace s IR svetlom

Ľudské oči skutočne nevidia infračervené lúče. Ale pokožka ľudského tela je schopná ich „vidieť“, reagovať na fotóny, a to nielen na tepelné žiarenie.

Povrch pokožky v skutočnosti pôsobí ako „očko“. Ak idete von za slnečného dňa, zavriete oči a natiahnete dlane k oblohe, ľahko zistíte polohu slnka.

V zime, v miestnosti, kde je teplota vzduchu 21-22 ° C, byť teplo oblečený (sveter, nohavice). V lete, v tej istej miestnosti, pri rovnakej teplote sa ľudia tiež cítia pohodlne, ale v ľahšom oblečení (šortky, tričko).

Tento jav je ľahké vysvetliť: napriek rovnakej teplote vzduchu steny a strop miestnosti v lete vyžarujú väčšie množstvo infračervených vĺn prenášaných slnečným žiarením (FIR - Far Infrared). Preto pri rovnakých teplotách ľudské telo v lete vníma viac tepla.

IR teplo reprodukuje každý živý organizmus a neživý predmet. Na obrazovke termokamery je tento moment zaznamenaný viac než zreteľne

Páry ľudí spiacich v jednej posteli sú vo vzťahu k sebe nedobrovoľne vysielačmi a prijímačmi FIR vĺn. Ak je človek v posteli sám, pôsobí ako vysielač FIR vĺn, ale už neprijíma rovnaké vlny ako odpoveď.

Keď sa ľudia medzi sebou rozprávajú, nedobrovoľne si navzájom posielajú a prijímajú vibrácie FIR vĺn. Priateľské (láskavé) objatie aktivuje aj prenos FIR žiarenia medzi ľuďmi.

Ako príroda vníma IR svetlo?

Ľudia nie sú schopní vidieť infračervené svetlo, ale zmije alebo hady vretenice (napríklad štrkáče) majú zmyslové "dutiny", ktoré sa používajú na snímanie obrázkov v infračervenom svetle.

Táto vlastnosť umožňuje hadom odhaliť teplokrvné živočíchy v úplnej tme. Vedecky sa predpokladá, že hady s dvoma zmyslovými „jamkami“ majú určité hĺbkové vnímanie v infračervenej oblasti.

Vlastnosti IR hada: 1, 2 - citlivé zóny zmyslovej dutiny; 3 - membránová dutina; 4 - vnútorná dutina; 5 - MG vlákno; 6 - vonkajšia dutina

Ryby úspešne využívajú Near Infrared (NIR) svetlo na zachytenie koristi a navigáciu vo vodných útvaroch. Tento NIR zmysel pomáha rybám presne sa orientovať v podmienkach slabého osvetlenia, v tme alebo v bahnitých vodách.

Infračervené žiarenie zohráva dôležitú úlohu pri formovaní počasia a klímy Zeme, ako aj slnečného žiarenia. Celková hmotnosť slnečného svetla absorbovaného Zemou v rovnakom množstve infračerveného žiarenia musí putovať zo Zeme späť do vesmíru. V opačnom prípade je globálne otepľovanie alebo globálne ochladzovanie nevyhnutné.

Existuje jasný dôvod, prečo sa vzduch v noci rýchlo ochladí, keď je suchý. Nízka vlhkosť vzduchu a absencia mrakov na oblohe otvára voľnú cestu pre infračervené žiarenie. Infračervené lúče sa rýchlejšie dostanú do vesmíru, a preto rýchlejšie odvádzajú teplo.

Veľká časť množstva, ktoré prichádza na Zem, je presne infračervené svetlo. Každý prírodný organizmus alebo predmet má teplotu, čo znamená, že vyžaruje infračervenú energiu. Dokonca aj predmety, ktoré sú a priori studené (napríklad kocky ľadu), vyžarujú infračervené svetlo.

Infračervený technický potenciál

Technický potenciál infračervených lúčov je neobmedzený. Príkladov je veľa. Infračervené sledovanie (navádzanie) sa používa v pasívnych systémoch navádzania rakiet. V tomto prípade sa využíva elektromagnetické žiarenie z cieľa, prijaté v infračervenej časti spektra.

Systémy sledovania cieľa: 1, 4 - spaľovacia komora; 2, 6 - pomerne dlhý výfuk plameňa; 5 - studený prietok obchádzajúci horúcu komoru; 3, 7 - pridelený dôležitý IR podpis

Meteorologické satelity vybavené skenovacími rádiometrami vytvárajú tepelné snímky, ktoré potom umožňujú analytickým technikám určiť výšku a typy oblakov, vypočítať teplotu pevniny a povrchových vôd a určiť vlastnosti povrchu oceánu.

Infračervené žiarenie je najbežnejšou metódou diaľkového ovládania rôznych zariadení. Mnohé produkty sú vyvinuté a vyrobené na základe technológie FIR. Tu sa vyznamenali najmä Japonci. Tu je len niekoľko príkladov, ktoré sú populárne v Japonsku a na celom svete:

• špeciálne obklady a ohrievače FIR;
• JEDLE taniere na udržanie čerstvosti rýb a zeleniny po dlhú dobu;
• keramický papier a FIR keramika;
• látkové FIR rukavice, bundy, autosedačky;
• kadernícky FIR-fén, ktorý znižuje poškodenie vlasov;

Infračervená reflektografia (umelecká konzervácia) sa používa na štúdium malieb, pomáha odhaliť spodné vrstvy bez zničenia štruktúry. Táto technika pomáha odhaliť detaily skryté pod kresbou umelca.

Týmto spôsobom sa zistí, či je aktuálny obraz originálnym umeleckým dielom alebo len profesionálne vyhotovenou kópiou. Identifikované sú aj zmeny súvisiace s reštaurátorskými prácami na umeleckých dielach.

Infračervené lúče: vplyv na ľudské zdravie

Priaznivé účinky slnečného žiarenia na ľudské zdravie sú vedecky dokázané. Nadmerné vystavovanie sa slnečnému žiareniu je však potenciálne nebezpečné. Slnečné svetlo obsahuje ultrafialové lúče, ktorých pôsobenie spáli pokožku ľudského tela.

Infrasauny pre masové využitie sú rozšírené v Japonsku a Číne. A trend k rozvoju tejto metódy liečenia sa len zvyšuje.

Ďaleké infračervené žiarenie poskytuje všetky zdravotné výhody prirodzeného slnečného žiarenia. Zároveň sú úplne vylúčené nebezpečné účinky slnečného žiarenia.

Použitím technológie reprodukcie infračervených lúčov, plnej kontroly teploty (), neobmedzeného slnečného žiarenia. To však zďaleka nie sú všetky známe fakty o výhodách infračerveného žiarenia:

• Ďaleké infračervené lúče posilňujú kardiovaskulárny systém, stabilizujú srdcovú frekvenciu, zvyšujú srdcový výdaj a zároveň znižujú diastolický krvný tlak.
• Stimulácia kardiovaskulárnych funkcií pomocou vzdialeného infračerveného svetla je ideálnym spôsobom, ako udržať zdravý kardiovaskulárny systém. Je tu skúsenosť amerických astronautov počas dlhého vesmírneho letu.
• Ďaleké infračervené lúče s teplotou nad 40 °C oslabujú a nakoniec zabíjajú rakovinové bunky. Túto skutočnosť potvrdzuje aj Americká asociácia pre rakovinu a Národný onkologický inštitút.
• Infrasauny sú často využívané v Japonsku a Kórei (hypertermická terapia alebo Waon terapia) na liečbu kardiovaskulárnych ochorení, najmä chronického srdcového zlyhania a ochorení periférnych artérií.
• Výsledky výskumu, publikované v časopise Neuropsychiatric Disease and Treatment, ukazujú infračervené lúče ako "medicínsky prelom" v liečbe traumatického poranenia mozgu.
• Infrasauna sa považuje za sedemkrát účinnejšiu pri odstraňovaní ťažkých kovov, cholesterolu, alkoholu, nikotínu, amoniaku, kyseliny sírovej a iných toxínov z tela.
• Nakoniec sa FIR terapia v Japonsku a Číne dostala na vrchol medzi účinnými liečbami astmy, bronchitídy, prechladnutia, chrípky a sinusitídy. Je potrebné poznamenať, že FIR-terapia odstraňuje zápal, edém, upchatie slizníc.

Infračervené svetlo a životnosť 200 rokov

Aby sme pochopili princíp fungovania infračervených žiaričov, je potrebné pochopiť podstatu takého fyzikálneho javu, akým je infračervené žiarenie.

Infračervený rozsah a vlnová dĺžka

Infračervené žiarenie je typ elektromagnetického žiarenia, ktoré v spektre elektromagnetických vĺn zaberá rozsah od 0,77 do 340 mikrónov. V tomto prípade sa rozsah od 0,77 do 15 mikrónov považuje za krátkovlnný, od 15 do 100 mikrónov - stredná vlna a od 100 do 340 - dlhovlnná.

Krátkovlnná časť spektra susedí s viditeľným svetlom a časť s dlhou vlnovou dĺžkou sa spája s oblasťou ultrakrátkych rádiových vĺn. Infračervené žiarenie má preto vlastnosti viditeľného svetla (šíri sa priamočiaro, odráža sa, láme ako viditeľné svetlo) aj vlastnosti rádiových vĺn (môže prechádzať cez niektoré materiály, ktoré sú pre viditeľné žiarenie nepriepustné).

Infračervené žiariče s povrchovou teplotou 700 C až 2500 C majú vlnovú dĺžku 1,55-2,55 mikrónov a nazývajú sa "svetlo" - vlnovou dĺžkou sú bližšie k viditeľnému svetlu, žiariče s nižšou povrchovou teplotou majú väčšiu vlnovú dĺžku a nazývajú sa " tmavé“.

Zdroje infračerveného žiarenia

Všeobecne povedané, každé teleso zahriate na určitú teplotu vyžaruje tepelnú energiu v infračervenej oblasti spektra elektromagnetických vĺn a môže túto energiu odovzdávať sálavou výmenou tepla iným telesám. K prenosu energie dochádza z telesa s vyššou teplotou do telesa s nižšou teplotou, pričom rôzne telesá majú rôznu vyžarovaciu a absorbčnú kapacitu, ktorá závisí od povahy oboch telies, od stavu ich povrchu atď.

Elektromagnetické žiarenie má kvantovo-fotónový charakter. Pri interakcii s látkou je fotón absorbovaný atómami látky a prenáša na ne svoju energiu. V tomto prípade sa zvyšuje energia tepelných vibrácií atómov v molekulách látky, t.j. energia žiarenia sa premieňa na teplo.

Podstatou sálavého vykurovania je, že horák ako zdroj žiarenia generuje, tvorí sa v priestore a smeruje tepelné žiarenie do vykurovacej zóny. Dostáva sa na okolité konštrukcie (podlaha, steny), technologické zariadenia, ľudí v ožiarenej zóne, absorbuje ich a ohrieva ich. Tok žiarenia, absorbovaný povrchmi, odevom a ľudskou pokožkou, vytvára tepelnú pohodu bez zvýšenia teploty okolitého vzduchu. Vzduch vo vykurovaných miestnostiach, pričom zostáva prakticky priehľadný pre infračervené žiarenie, sa ohrieva „sekundárnym teplom“, t.j. konvekcia z konštrukcií a predmetov ohrievaných sálaním.

Vlastnosti a aplikácie infračerveného žiarenia

Zistilo sa, že účinok infračerveného sálavého vykurovania má na človeka priaznivý vplyv. Ak je tepelné žiarenie s vlnovou dĺžkou väčšou ako 2 μm vnímané najmä pokožkou s vedením vzniknutej tepelnej energie smerom dovnútra, potom žiarenie s vlnovou dĺžkou do 1,5 μm preniká povrchom kože, čiastočne ju ohrieva, dostáva sa do siete krvných ciev a priamo zvyšuje teplotu krvi. Pri určitej intenzite tepelného toku vyvoláva jeho pôsobenie príjemný tepelný pocit. Pri sálavom vykurovaní odovzdá ľudské telo väčšinu prebytočného tepla konvekciou okolitému vzduchu, ktorý má nižšiu teplotu. Táto forma odvodu tepla pôsobí osviežujúco a priaznivo pôsobí na pohodu.

U nás sa štúdium technológie infračerveného vykurovania uskutočňuje už od 30. rokov vo vzťahu k poľnohospodárstvu aj priemyslu.

Uskutočnený lekársky a biologický výskum umožnil zistiť, že infračervené vykurovacie systémy viac spĺňajú špecifiká budov pre hospodárske zvieratá ako konvekčné centrálne alebo vzduchové vykurovacie systémy. V prvom rade kvôli tomu, že pri infračervenom vykurovaní teplota vnútorných plôch plotov, najmä podlahy, prevyšuje teplotu vzduchu v miestnosti. Tento faktor má priaznivý vplyv na tepelnú bilanciu zvierat, s vylúčením intenzívnych tepelných strát.

Infračervené systémy pracujúce v spojení so systémami prirodzeného vetrania znižujú relatívnu vlhkosť vzduchu na štandardné hodnoty (na farmách ošípaných a teľatách až na 70-75% a menej).

V dôsledku prevádzky týchto systémov dosahujú teplotné a vlhkostné pomery v priestoroch priaznivé parametre.

Použitie sálavých vykurovacích systémov pre poľnohospodárske objekty umožňuje nielen vytváranie potrebných mikroklimatických podmienok, ale aj zintenzívnenie výroby. Na mnohých farmách v Bashkirii (kolektív Lenin, kolektív Nurimanov) sa počet potomkov výrazne zvýšil po zavedení infračerveného vykurovania (nárast pôrodu v zime 4-krát), miera prežitia mladých zvierat sa zvýšila (zo 72,8% na 97,6). %).

V súčasnosti je infračervený vykurovací systém inštalovaný a prevádzkovaný jednu sezónu v podniku Chuvash Brojler na predmestí Cheboksary. Podľa manažérov farmy v období minimálnych zimných teplôt -34-36 C systém fungoval bezproblémovo a zabezpečoval potrebné teplo na chov hydiny na mäso (podlahárstvo) po dobu 48 dní. V súčasnosti zvažujú otázku vybavenia ďalších hydinární infračervenými systémami.