ספקטרום של קרינת אינפרא אדום. במה מטפלים בקרני אינפרא אדום? קרינת אינפרא אדום: מקורות טבעיים ומלאכותיים

קרינת אינפרא אדום אינה נראית לעין האנושית, אולם היא נפלטת מכל החומרים הנוזליים והמוצקים. זה מבטיח זרימה של תהליכים רבים על פני כדור הארץ. זה מיושם בתחומים שונים של פעילותנו.

כל התכונות של קרינת אינפרא אדום על הגוף נחקרו על ידי פוטותרפיסטים. ההשפעה תלויה באורך הגל ובמשך החשיפה. הם הכרחיים לחיים נורמליים.

טווח ה-IR הוא במרווח מקצה הספקטרום האדום הנראה לסגול (אולטרה סגול). מרווח זה מחולק לאזורים: ארוך, בינוני וקצר. בקרן הקרובה, הקרניים מסוכנות יותר. אבל השפעה מועילה של גל ארוך על הגוף.

היתרונות של קרינת אינפרא אדום:

• שימוש ברפואה לטיפול במחלות שונות;
• מחקר מדעי - סיוע בתגליות;
• השפעה מועילה על צמיחת צמחים;
• יישום בתעשיית המזון להאצת טרנספורמציות ביוכימיות;
• עיקור מזון;
• מבטיח את פעולת הציוד - רדיו, טלפונים ואחרים;
• ייצור של מכשירים והתקנים שונים המבוססים על IR;
• שימוש למטרות צבאיות למען בטיחות האוכלוסייה.

ההיבטים השליליים של IR גלים קצרים נובעים מטמפרטורת החימום. ככל שהוא גבוה יותר, כך עוצמת הקרינה חזקה יותר.

תכונות מזיקות של IR קצר:

• כאשר נחשפים לעיניים - קטרקט;
• במגע עם העור - כוויות, שלפוחיות;
• כאשר משפיעים על המוח - בחילה, סחרחורת, קצב לב מוגבר;
• בעת שימוש בתנורי חימום עם IR, אל תהיה בקרבת מקום.

מקורות קרינה

שמש- המחולל הטבעי העיקרי של IR. כ-50% מהקרינה שלו נמצאת בספקטרום האינפרא אדום. בזכותם נולדו החיים. אנרגיית השמש נשלחת לעצמים עם טמפרטורה נמוכה יותר ומחממת אותם.

כדור הארץ סופג אותו, ורובו חוזר לאטמוספירה. לכל העצמים יש תכונות קרינה שונות, העשויות להיות תלויות במספר גופים.

נגזרות מלאכותיות כוללות פריטים רבים המצוידים בנורות לד. זוהי מנורת ליבון, חוט טונגסטן, תנורי חימום, כמה לייזרים. כמעט כל מה שמקיף אותנו הוא גם מקור וגם בולם של IR. כל גוף מחומם פולט אור בלתי נראה.

יישום

קרני אינפרא אדום משמשות ברפואה, בחיי היומיום, בתעשייה, באסטרונומיה. הם מכסים תחומים רבים בחיי האדם. לאן שהוא הולך, לאן שהוא נמצא, בכל מקום הוא חווה חשיפה ל-IR.

שימוש ברפואה

מאז ימי קדם, אנשים שמו לב לכוח הריפוי של חום לטיפול במחלות. הפרעות רבות נלקחות עקב תנאים סביבתיים שליליים. במהלך החיים, הגוף צובר חומרים מזיקים.

קרינה אינפרא אדומה משמשת כבר זמן רב ברפואה. ל-IR עם גלים ארוכים יש את התכונות השימושיות ביותר. מחקרים הוכיחו שטיפול כזה ממריץ את הגוף להסיר רעלים, אלכוהול, ניקוטין, עופרת, כספית.

זה מנרמל את התהליך המטבולי, מחזק את המערכת החיסונית, זיהומים רבים נעלמים, ולא רק התסמינים נעלמים, אלא המחלה עצמה. הבריאות מתחזקת בבירור: הלחץ יורד, שינה טובה מופיעה, השרירים נרגעים, כלי הדם מתרחבים, זרימת הדם מואצת, מצב הרוח משתפר, הלחץ הנפשי חולף.

שיטות הטיפול יכולות להיות ממוקדות ישירות באזור החולה או להשפיע על הגוף כולו.

תכונה של פיזיותרפיה מקומית היא הפעולה המכוונת של IR על חלקים חולים בגוף. נהלים כלליים מיועדים לכל הגוף. שיפור מתרחש לאחר מספר פגישות.

דוגמה למחלות העיקריות שבהן מצוין טיפול IR:

• מערכת השרירים והשלד - שברים, דלקת פרקים, דלקת של המפרקים;
• מערכת הנשימה - אסטמה, ברונכיטיס, דלקת ריאות;
• מערכת עצבים - עצבים, שינה חסרת מנוחה, דיכאון;
• מנגנון שתן - אי ספיקת כליות, דלקת שלפוחית ​​השתן, דלקת בערמונית;
• עור - כוויות, כיבים, צלקות, דלקות, פסוריאזיס;
• קוסמטולוגיה - אפקט אנטי צלוליט;
• רפואת שיניים - הסרת עצבים, התקנת חותמות;
• סוכרת;
• ביטול החשיפה לקרינה.

רשימה זו אינה משקפת את כל ההיבטים של הרפואה שבהם נעשה שימוש בקרני אינפרא אדום.

לפיזיותרפיה יש התוויות נגד:הריון, מחלות דם, אי סבילות אישית, פתולוגיות במהלך החמרה, שחפת, ניאופלזמות, תהליכים מוגלתיים, נטייה לדימום.

דוד אינפרא אדום

מחממי IR הופכים פופולריים יותר ויותר. זאת בשל יתרונות משמעותיים מהגישה הכלכלית והחברתית.

בתעשייה ובחקלאות כבר מזמן נקבע שמכשירים אלקטרומגנטיים אינם מפיצים חום, אלא מחממים את העצם הרצוי על ידי מיקוד קרינת אינפרא אדום בצורת גל ישירות אל העצם. אז, בבית מלאכה גדול, מקום עבודה מחומם, ובמחסן, דרכו של אדם, ולא כל החדר.

הסקה מרכזית מתבצעת באמצעות מים חמים בסוללות. חלוקת הטמפרטורה לא אחידה, האוויר המחומם עולה לתקרה, ובאזור הפרקט ברור יותר קר. במקרה של דוד אינפרא אדום, ניתן למנוע את בעיית החום המבוזבז.

התקנות בשילוב עם אוורור טבעי מפחיתות את לחות האוויר לנורמה, למשל, בחוות חזירים ורפתות, חיישנים מתעדים 70-75% או פחות. כאשר משתמשים בפולט כזה, מספר החיות גדל.

ספקטרוסקופיה אינפרא אדומה

הסעיף בפיזיקה האחראי להשפעה של IR על גופים נקרא ספקטרוסקופיה אינפרא אדום. בעזרתו נפתרות בעיות הניתוח הכמותי והאיכותי של תערובות חומרים, חקר האינטראקציות הבין-מולקולריות, חקר הקינטיקה והמאפיינים של תוצרי ביניים של תגובות כימיות.

שיטה זו מודדת את התנודות של מולקולות באמצעות ספקטרומטר. בעל מסד נתונים טבלאי גדול המאפשר לזהות אלפי חומרים על סמך טביעת האצבע האטומית שלהם.

שלט רחוק

משמש לשליטה במכשירים מרחוק. דיודות אינפרא אדום משמשות בעיקר במכשירי חשמל ביתיים. לדוגמה, שלט רחוק לטלוויזיה, לחלק מהטלפונים החכמים יש יציאת אינפרא אדום.

קרניים אלו אינן מפריעות, כי בלתי נראה לעיניים אנושיות.

תרמוגרפיה

הדמיה תרמית בקרני אינפרא אדום משמשת למטרות אבחון, כמו גם בדפוס, וטרינריה ותחומים נוספים.

עם מחלות שונות, טמפרטורת הגוף משתנה. מערכת הדם מגבירה את העוצמה באזור ההפרות, אשר באה לידי ביטוי על צג המכשיר.

גוונים קרים הם כחול כהה, עלייה בחום ניכרת על ידי שינוי צבע תחילה לירוק, אחר כך צהוב, אדום ולבן.

תכונות של קרני IR

לקרני IR יש את אותו אופי כמו האור הנראה, אך נמצאות בטווח שונה. בהקשר זה, הם מצייתים לחוקי האופטיקה וניחנים במקדמי קרינה, השתקפות והעברה.

מאפיינים ייחודיים:

• תכונה ספציפית היא היעדר הצורך בקשר ביניים בהעברת חום;
• היכולת לעבור דרך כמה גופים אטומים;
• מחמם את החומר, נספג בו;
• בלתי נראה;
• יש השפעה כימית על לוחות צילום;
• גורם לאפקט פוטו-אלקטרי פנימי בגרמניום;
• בעל יכולת אופטיקה של גל (הפרעה ודיפרקציה);
• קבוע בשיטות צילום.

קרינת אינפרא אדום בחיים

אדם פולט וסופג קרני אינפרא אדום. יש להם השפעה מקומית וכללית. ומה יהיו ההשלכות - תועלת או נזק, תלוי בתדירות שלהם.

גלי אינפרא אדום ארוכים יוצאים מאנשים, ורצוי לקבל אותם בחזרה. הטיפול הפיזיותרפי מבוסס עליהם. אחרי הכל, הם מפעילים את מנגנון ההתחדשות והריפוי של איברים.

לגלים קצרים יש עיקרון פעולה שונה. הם יכולים לגרום לחימום של איברים פנימיים.

כמו כן, חשיפה ממושכת לקרניים אולטרה סגולות מובילה לתוצאות כגון כוויות או אפילו אונקולוגיה. מומחים רפואיים אינם ממליצים על חשיפה לשמש במהלך היום, במיוחד אם יש לך ילד איתך.

קרינת אינפרא אדום (IR) היא צורה של קרינה אלקטרומגנטית שתופסת את הטווח הספקטרלי שבין אור אדום גלוי (INFRAred: BELOW אדום) לבין פליטת רדיו גלי קצר. קרניים אלו יוצרות חום והן ידועות במדע כגלים תרמיים. קרניים אלו יוצרות חום והן ידועות במדע כגלים תרמיים.

כל הגופים המחוממים מדיפים מחקר אינפרא אדום, כולל גוף האדם והשמש, שבדרך זו מחמם את כוכב הלכת שלנו איתך, ומעניק חיים לכל היצורים החיים בו. החמימות שאנו חשים משריפה ליד מדורה או אח, תנור חימום או אספלט חם היא הכל תוצאה של קרני אינפרא אדום.

כל הספקטרום של קרינת אינפרא אדום מחולק בדרך כלל לשלושה טווחים עיקריים הנבדלים באורך גל ארוך:

• גל קצר, עם גל ארוך λ = 0.74-2.5 מיקרון;
• גל בינוני, עם גל ארוך λ = 2.5-50 מיקרון;
• גל ארוך, עם גל ארוך λ = 50-2000 מיקרון.

קרני אינפרא-אדום קרובות או אחרות בגלים קצרים אינן חמות כלל, למעשה אנו אפילו לא מרגישים אותן. גלים אלו משמשים, למשל, בשלטי טלוויזיה, מערכות אוטומציה, מערכות אבטחה וכו'. התדירות שלהם גדולה יותר, ובהתאם לכך האנרגיה שלהם גבוהה מזו של קרני אינפרא אדום רחוקות (ארוכות). אבל לא ברמה כזו שתפגע בגוף. חום מתחיל להיווצר באורכי גל אינפרא אדום בינוניים, ואנחנו כבר מרגישים את האנרגיה שלהם. קרינה אינפרא אדומה נקראת גם קרינה "תרמית", מכיוון שהקרינה מעצמים מחוממים נתפסת בעור האדם כתחושת חמימות. במקרה זה, אורכי הגל הנפלטים מהגוף תלויים בטמפרטורת החימום: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך אורך הגל קצר יותר ועוצמת הקרינה גבוהה יותר. לדוגמה, מקור עם אורך גל של 1.1 מיקרומטר מתאים למתכת מותכת, ומקור עם אורך גל של 3.4 מיקרומטר מתאים למתכת בסוף הגלגול, החישול.

עבורנו, הספקטרום עם אורך גל של 5-20 מיקרון הוא מעניין, שכן בטווח זה נופלת יותר מ-90% מהקרינה המופקת ממערכות חימום אינפרא אדום עם שיא קרינה של 10 מיקרון. חשוב מאוד שבתדר זה גוף האדם עצמו פולט גלי אינפרא אדום של 9.4 מיקרון. לפיכך, כל קרינה בתדר נתון נתפסת על ידי גוף האדם כקשורה ויש לה השפעה מועילה ואף יותר מכך, מרפאת עליה.

עם השפעה כזו על הגוף על ידי קרינת אינפרא אדומה, מתרחשת השפעת "קליטה תהודה", המתאפיינת בספיגה אקטיבית של אנרגיה חיצונית על ידי הגוף. כתוצאה מכך ניתן להבחין בעלייה ברמת ההמוגלובין באדם, עליה בפעילות האנזימים והאסטרוגנים, בתוצאה הכללית - גירוי הפעילות החיונית של האדם.

ההשפעה של קרינת אינפרא אדום על פני גוף האדם, כפי שכבר אמרנו, שימושית ובנוסף לכך נעימה. זכרו את ימי השמש הראשונים בתחילת האביב, כאשר השמש סוף סוף יצאה לאחר חורף ארוך ומעונן! אתה מרגיש איך זה עוטף בצורה נעימה את האזור המואר של העור, הפנים, כפות הידיים שלך. אני כבר לא רוצה ללבוש כפפות וכובע, למרות הטמפרטורה הנמוכה למדי בהשוואה ל"נוחה". אבל ברגע שמופיע ענן קטן, אנו חווים מיד אי נוחות מוחשית מהפרעה של תחושה נעימה שכזו. זו עצם הקרינה שכל כך הייתה חסרה לנו במשך כל החורף, כשהשמש נעדרה במשך זמן רב, ואנחנו, בשמחה, נשאנו את "עמוד האינפרא אדום" שלנו.

כתוצאה מחשיפה לקרינה אינפרא אדומה, אתה יכול לראות:

• האצת חילוף החומרים בגוף;
• שיקום רקמת העור;
• האטת תהליך ההזדקנות;
• הסרת עודפי שומן מהגוף;
• שחרור אנרגיה מוטורית אנושית;
• הגברת ההתנגדות למיקרוביאלית של הגוף;
• הפעלת גידול צמחים

ועוד רבים רבים אחרים. יתרה מכך, הקרנת אינפרא אדום משמשת בפיזיותרפיה לטיפול במחלות רבות, כולל סרטן, שכן היא מקדמת את הרחבת הנימים, מגרה את זרימת הדם בכלי הדם, משפרת את החסינות ומייצרת אפקט טיפולי כללי.

וזה בכלל לא מפתיע, כי הקרינה הזו ניתנת לנו מהטבע כדרך להעביר חום, חיים לכל היצורים החיים הזקוקים לחום ולנוחות הזו, תוך עקיפת חלל ריק ואוויר כמתווכים.

ישנם מקורות שונים לקרינה אינפרא אדומה. כיום, הם נמצאים במכשירי חשמל ביתיים, מערכות אוטומציה, מערכות אבטחה, ומשמשים גם בייבוש מוצרים תעשייתיים. מקורות של אור אינפרא אדום, בשימוש נכון, אינם משפיעים על גוף האדם, ולכן המוצרים פופולריים מאוד.

היסטוריית גילוי

במשך מאות שנים, מוחות מצטיינים חוקרים את טבעו ופעולתו של האור.

אור אינפרא אדום התגלה בתחילת המאה ה-19 בעזרת מחקר של האסטרונום W. Herschel. עיקרו היה לחקור את יכולות החימום של אזורים סולאריים שונים. המדען הביא להם מדחום וצפה בעליית הטמפרטורה. תהליך זה נצפה כאשר המכשיר נגע בגבול האדום. ו' הרשל הגיע למסקנה שיש איזושהי קרינה שלא ניתן לראות חזותית, אך ניתן לקבוע אותה באמצעות מדחום.

קרני אינפרא אדום: יישום

הם נפוצים בחיי האדם ומצאו את יישומם בתחומים שונים:

• לוֹחָמָה. טילים וראשי נפץ מודרניים, המסוגלים לכוון עצמי, מצוידים בהם הם תוצאה של שימוש בקרינה אינפרא אדומה.
• תרמוגרפיה. קרינת אינפרא אדום משמשת לחקר אזורים מחוממים מדי או מקוררים. תמונות אינפרא אדום משמשות גם באסטרונומיה לזיהוי גרמי שמים.
• ג'נרל הם זכו לפופולריות רבה, שתפקודם מכוון לחימום פריטי פנים וקירות. ואז הם מפיצים חום לחלל.
• שלט רחוק. כל השלטים הקיימים לטלויזיה, כיריים, מזגנים וכו'. מצויד בקרני אינפרא אדום.
• ברפואה משתמשים בקרני אינפרא אדום לטיפול ומניעה של מחלות שונות.

שקול היכן מיושמים אלמנטים אלה.

מבערי גז אינפרא אדום

מבער אינפרא אדום משמש לחימום חדרים שונים.

בהתחלה הוא שימש לחממות, מוסכים (כלומר, שטחים שאינם למגורים). עם זאת, הטכנולוגיה המודרנית אפשרה להשתמש בו גם בדירות. באנשים, מבער כזה נקרא מכשיר שמש, שכן כאשר הוא מופעל, משטח העבודה של הציוד דומה לאור השמש. עם הזמן, מכשירים כאלה החליפו מחממי נפט וקונווקטורים.

תכונות עיקריות

מבער האינפרא אדום שונה ממכשירים אחרים באופן שבו הוא מתחמם. העברת החום מתבצעת בשל אשר אינם מורגשים לבני אדם. תכונה זו מאפשרת לחום לחדור לא רק לאוויר, אלא גם לפריטים פנימיים, אשר מעלים עוד יותר את הטמפרטורה בחדר. פולט האינפרא אדום אינו מייבש את האוויר, מכיוון שהקרניים מכוונות בעיקר לפריטי פנים וקירות. בעתיד העברת החום תתבצע מקירות או חפצים ישירות לחלל החדר והתהליך מתרחש תוך מספר דקות.

צדדים חיוביים

היתרון העיקרי של מכשירים כאלה הוא חימום חלל מהיר וקל. לדוגמה, נדרשות 20 דקות לחמם חדר קר ל-+24ºC. אין תנועת אוויר במהלך התהליך, מה שתורם להיווצרות אבק ומזהמים גדולים. לכן, פולט האינפרא אדום מותקן בתוך הבית על ידי אותם אנשים שיש להם אלרגיות.

בנוסף, קרני אינפרא אדום, הנופלות על פני השטח עם אבק, אינן גורמות לו לשרוף, וכתוצאה מכך, אין ריח של אבק שרוף. איכות החימום ועמידות המכשיר תלויים בגוף החימום. מכשירים כאלה משתמשים בסוג קרמי.

מחיר

המחיר של מכשירים כאלה נמוך למדי ונגיש לכל מגזרי האוכלוסייה. לדוגמה, מבער גז עולה מ 800 רובל. תנור שלם ניתן לרכוש עבור 4000 רובל.

סָאוּנָה

מהו תא אינפרא אדום? זהו חדר מיוחד, אשר בנוי מזנים טבעיים של עץ (למשל, ארז). מותקנים בו פולטי אינפרא אדום הפועלים על העץ.

במהלך החימום משתחררים פיטונסידים - רכיבים שימושיים המונעים התפתחות או הופעה של פטריות וחיידקים.

תא אינפרא אדום כזה נקרא בפי העם סאונה. בתוך החדר, טמפרטורת האוויר מגיעה ל-45ºС, כך שזה די נוח להיות בו. טמפרטורה זו מאפשרת לך לחמם את גוף האדם באופן שווה ועמוק. לכן, חום אינו משפיע על מערכת הלב וכלי הדם. במהלך ההליך מוסרים רעלים וסיגים שהצטברו, חילוף החומרים בגוף מואץ (עקב תנועה מהירה של הדם), וגם רקמות מועשרות בחמצן. עם זאת, הזעה אינה המאפיין העיקרי של סאונת אינפרא אדום. מטרתו לשפר את הרווחה.

השפעה על אדם

לחצרים כאלה יש השפעה מועילה על גוף האדם. במהלך ההליך, כל השרירים, הרקמות והעצמות מתחממים. האצת זרימת הדם משפיעה על חילוף החומרים, שעוזר להרוות את השרירים והרקמות בחמצן. בנוסף, מבקרים בתא האינפרא אדום למניעת מחלות שונות. רוב האנשים משאירים רק ביקורות חיוביות.

ההשפעה השלילית של קרינת אינפרא אדום

מקורות של קרינת אינפרא אדום יכולים לגרום לא רק להשפעה חיובית על הגוף, אלא גם להזיק לו.

עם חשיפה ממושכת לקרניים, נימים מתרחבים, מה שמוביל לאדמומיות או כוויות. מקורות של קרינת אינפרא אדום גורמים נזק מיוחד לאיברי הראייה - זוהי היווצרות של קטרקט. במקרים מסוימים, לאדם יש התקפים.

גוף האדם מושפע מקרניים קצרות, מה שגורם כאשר טמפרטורת המוח עולה בכמה מעלות, נצפית הידרדרות: התכהות בעיניים, סחרחורת, בחילה. עלייה נוספת בטמפרטורה יכולה להוביל להיווצרות של דלקת קרום המוח.

ההידרדרות או השיפור במצב מתרחשים עקב עוצמת השדה האלקטרומגנטי. הוא מאופיין בטמפרטורה ובמרחק למקור הקרינה של אנרגיה תרמית.

גלים ארוכים של קרינת אינפרא אדום ממלאים תפקיד מיוחד בתהליכי חיים שונים. קצרים משפיעים יותר על גוף האדם.

כיצד למנוע את ההשפעות המזיקות של קרני IR?

כפי שהוזכר קודם לכן, לקרינה תרמית קצרה יש השפעה שלילית על גוף האדם. שקול דוגמאות שבהן קרינת IR מסוכנת.

נכון להיום, מחממי אינפרא אדום הפולטים טמפרטורות מעל 100ºС עלולים להזיק לבריאות. ביניהם ניתן למנות את הדברים הבאים:

• ציוד תעשייתי הפולט אנרגיית קרינה. כדי למנוע השפעה שלילית, יש צורך להשתמש בסרבלים ואלמנטים מגני חום, כמו גם לבצע אמצעי מניעה בקרב הצוות העובדים.
• מכשיר אינפרא אדום. המחמם המפורסם ביותר הוא הכיריים. עם זאת, זה כבר מזמן יצא מכלל שימוש. יותר ויותר, בדירות, בתים כפריים וקוטג'ים, החלו להשתמש בתנורי אינפרא אדום חשמליים. העיצוב שלו כולל גוף חימום (בצורת ספירלה), המוגן על ידי חומר מיוחד מבודד חום. חשיפה כזו לקרניים אינה פוגעת בגוף האדם. האוויר באזור המחומם אינו מיובש. אתה יכול לחמם את החדר תוך 30 דקות. ראשית, קרינת אינפרא אדום מחממת חפצים, ואז הם מחממים את כל הדירה.

קרינה אינפרא אדומה נמצאת בשימוש נרחב בתחומים שונים, מתעשייתי ועד רפואה.

עם זאת, יש לטפל בהם בזהירות, שכן לקרניים עשויות להיות השפעה שלילית על בני אדם. הכל תלוי באורך הגל ובמרחק למכשיר החימום.

אז גילינו אילו מקורות קיימים לקרינה אינפרא אדומה.

קרינת גמא מייננת שָׂרִיד מְקוּדָשׁ סחיפה מגנטית שני פוטון ספּוֹנטָנִי כָּפוּי

קרינה אינפרא - אדומה- קרינה אלקטרומגנטית, התופסת את האזור הספקטרלי בין הקצה האדום של האור הנראה (עם אורך גל של λ = 0.74 מיקרומטר) לבין קרינת מיקרוגל (λ ~ 1-2 מ"מ).

התכונות האופטיות של חומרים בקרינה אינפרא אדומה שונות באופן משמעותי מתכונותיהם בקרינה הנראית לעין. לדוגמה, שכבת מים של מספר סנטימטרים אטומה לקרינה אינפרא אדומה עם λ = 1 מיקרומטר. קרינת אינפרא אדום מהווה את רוב הקרינה של מנורות ליבון, מנורות פריקת גז, כ-50% מקרינת השמש; חלק מהלייזרים פולטים קרינת אינפרא אדומה. כדי לרשום אותו, הם משתמשים במקלטים תרמיים ופוטואלקטריים, כמו גם בחומרי צילום מיוחדים.

כעת כל הטווח של קרינת אינפרא אדום מחולק לשלושה מרכיבים:

• אזור גל קצר: λ = 0.74-2.5 מיקרומטר;
• אזור גל בינוני: λ = 2.5-50 מיקרומטר;
• אזור גל ארוך: λ = 50-2000 מיקרומטר;

לאחרונה, קצה אורך הגל הארוך של טווח זה הובחן לטווח נפרד ובלתי תלוי של גלים אלקטרומגנטיים - קרינת טרה-הרץ(קרינה תת-מילימטרית).

קרינה אינפרא אדומה נקראת גם קרינה "תרמית", שכן קרינת אינפרא אדומה מחפצים מחוממים נתפסת בעור האדם כתחושת חום. במקרה זה, אורכי הגל הנפלטים מהגוף תלויים בטמפרטורת החימום: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך אורך הגל קצר יותר ועוצמת הקרינה גבוהה יותר. ספקטרום הקרינה של גוף שחור לחלוטין בטמפרטורות נמוכות יחסית (עד כמה אלפי קלווין) נמצא בעיקר בטווח הזה. קרינת אינפרא אדומה נפלטת על ידי אטומים או יונים נרגשים.

היסטוריה של גילוי ומאפיינים כלליים

קרינת אינפרא אדום התגלתה בשנת 1800 על ידי האסטרונום האנגלי W. Herschel. בהיותו עסוק בחקר השמש, חיפש הרשל דרך להפחית את החימום של המכשיר שבעזרתו בוצעו תצפיות. באמצעות מדי חום כדי לקבוע את ההשפעות של חלקים שונים של הספקטרום הנראה, מצא הרשל ש"החום המרבי" נמצא מאחורי הצבע האדום הרווי ואולי "מאחורי השבירה הנראית לעין". מחקר זה סימן את תחילת המחקר של קרינת אינפרא אדום.

בעבר, רק גופי ליבון או פריקות חשמליות בגזים שימשו כמקורות מעבדה לקרינת אינפרא אדום. כעת, על בסיס לייזרים של מצב מוצק וגז מולקולרי, נוצרו מקורות מודרניים של קרינה אינפרא אדומה עם תדר מתכוונן או קבוע. כדי לרשום קרינה באזור האינפרא אדום הקרוב (עד ~1.3 מיקרומטר), משתמשים בלוחות צילום מיוחדים. טווח רגישות רחב יותר (עד כ-25 מיקרון) קיים על ידי גלאים פוטו-אלקטריים ונגדי פוטו. קרינה באזור האינפרא אדום הרחוק נקלטת על ידי בולומטרים - גלאים רגישים לחימום על ידי קרינת אינפרא אדום.

ציוד IR נמצא בשימוש נרחב הן בטכנולוגיה צבאית (לדוגמה, להנחיית טילים) והן בטכנולוגיה אזרחית (לדוגמה, במערכות תקשורת סיבים אופטיים). אלמנטים אופטיים בספקטרומטרים IR הם עדשות ומנסרות, או רשתות עקיפה ומראות. כדי למנוע ספיגת קרינה באוויר, ספקטרומטרים רחוקים מיוצרים בגרסת ואקום.

מכיוון שספקטרום אינפרא אדום קשור לתנועות סיבוב ורטט במולקולה, כמו גם למעברים אלקטרוניים באטומים ומולקולות, ספקטרוסקופיה IR מספקת מידע חשוב על מבנה האטומים והמולקולות, כמו גם על מבנה הרצועה של גבישים.

יישום

תרופה

קרני אינפרא אדום משמשות בפיזיותרפיה.

שלט רחוק

דיודות אינפרא אדום ופוטודיודות נמצאות בשימוש נרחב בשלטים רחוקים, מערכות אוטומציה, מערכות אבטחה, כמה טלפונים ניידים (אינפרא אדום) וכו'. קרני אינפרא אדום אינן מסיטות את תשומת ליבו של אדם בשל אי נראותן.

מעניין שקרינת האינפרה האדומה של שלט רחוק ביתי נקלטת בקלות באמצעות מצלמה דיגיטלית.

בעת ציור

פולטי אינפרא אדום משמשים בתעשייה לייבוש משטחי צבע. לשיטת הייבוש באינפרא אדום יתרונות משמעותיים על פני שיטת ההסעה המסורתית. קודם כל, מדובר כמובן באפקט כלכלי. המהירות והאנרגיה המושקעים בייבוש אינפרא אדום פחותים מאלה שבשיטות מסורתיות.

עיקור מזון

בעזרת קרינת אינפרא אדומה מעקרים מוצרי מזון לצורך חיטוי.

חומר נגד קורוזיה

קרני אינפרא אדום משמשות למניעת קורוזיה של משטחים מצופים בלכה.

תעשיית המזון

תכונה של השימוש בקרינה אינפרא אדומה בתעשיית המזון היא האפשרות של חדירת גל אלקטרומגנטי למוצרים נקבוביים נימיים כגון דגנים, דגנים, קמח וכו' לעומק של עד 7 מ"מ. ערך זה תלוי באופי המשטח, במבנה, בתכונות החומר ובתגובת התדר של הקרינה. לגל אלקטרומגנטי בטווח תדרים מסוים יש לא רק השפעה תרמית, אלא גם ביולוגית על המוצר, הוא עוזר להאיץ טרנספורמציות ביוכימיות בפולימרים ביולוגיים (עמילן, חלבון, שומנים). ניתן להשתמש בהצלחה במסועים לייבוש מסועים בהנחת תבואה באסנים ובתעשיית טחינת הקמח.

בנוסף, קרינת אינפרא אדום נמצאת בשימוש נרחב לחימום חדרים וחללים חיצוניים. תנורי אינפרא אדום משמשים לארגון חימום נוסף או ראשי בחצרים (בתים, דירות, משרדים וכו'), כמו גם לחימום מקומי של שטח חיצוני (בתי קפה ברחוב, גזיבו, מרפסות).

החיסרון הוא חוסר אחידות גדול יותר באופן משמעותי של חימום, אשר לחלוטין לא מקובל במספר תהליכים טכנולוגיים.

בודק כסף לאותנטיות

פולט האינפרא אדום משמש במכשירים לבדיקת כסף. מיושם על החשבון כאחד ממרכיבי האבטחה, דיו מטאמרי מיוחד ניתן לראות רק בטווח האינפרא אדום. גלאי מטבעות אינפרא אדום הם המכשירים נטולי השגיאות ביותר לבדיקת אותנטיות של כסף. הנחת תגי אינפרא אדום על שטרות, בניגוד לאלו האולטרה סגולים, היא יקרה לזייפנים ולכן אינה משתלמת מבחינה כלכלית. לכן, גלאי שטרות עם פולט IR מובנה, כיום, הם ההגנה האמינה ביותר מפני זיוף.

מפגע בריאותי

קרינת אינפרא אדום חזקה באזורי חום גבוה עלולה להיות מסוכנת לעיניים. זה מסוכן ביותר כאשר הקרינה אינה מלווה באור נראה. במקומות כאלה יש צורך להרכיב משקפי מגן מיוחדים לעיניים.

ראה גם

שיטות העברת חום אחרות

שיטות לרישום (הקלטה) ספקטרום IR.

הערות

קישורים

הספקטרום האלקטרומגנטי
קרינת γ | רנטגן | UV | אור נראה | IR| קרינת טרה-הרץ | מיקרוגלים | גלי רדיו
ספקטרום גלוי	סגול | כחול | כחול | ירוק | צהוב | כתום | אָדוֹם
מיקרוגל	w | v | ש | ק א | | ק ו | | | |
גלי רדיו	EHF/EHF | מיקרוגל/SHF | UHF/UHF | VHF/VHF | HF/HF | MF/MF | LF/LF | VLF/VLF | INCH/ULF | SLF/SLF | ELF/ELF

קרינה אינפרא אדומה היא סוג טבעי של קרינה. כל אדם נחשף לזה מדי יום. חלק עצום מהאנרגיה של השמש מגיע לכוכב הלכת שלנו בצורה של קרני אינפרא אדום. עם זאת, בעולם המודרני ישנם מכשירים רבים המשתמשים בקרינה אינפרא אדומה. זה יכול להשפיע על גוף האדם בדרכים שונות. זה תלוי במידה רבה בסוג ובמטרה של השימוש באותם מכשירים.

מה זה

קרינה אינפרא אדומה, או קרני IR, היא סוג של קרינה אלקטרומגנטית התופסת את האזור הספקטרלי מאור נראה אדום (המתאפיין באורך גל של 0.74 מיקרון) ועד לקרינת רדיו קצרה (באורך גל של 1-2 מ"מ). זהו אזור גדול למדי של הספקטרום, ולכן הוא מחולק לשלושה אזורים:

• ליד (0.74 - 2.5 מיקרון);
• בינוני (2.5 - 50 מיקרון);
• רחוק (50-2000 מיקרון).

היסטוריית גילוי

בשנת 1800, מדען מאנגליה, W. Herschel, עשה את התצפית שבחלק הבלתי נראה של ספקטרום השמש (מחוץ לאור האדום), הטמפרטורה של מד החום עולה. לאחר מכן, הוכחה כפיפותה של קרינת אינפרא אדומה לחוקי האופטיקה ונעשתה מסקנה לגבי הקשר שלה עם האור הנראה.

הודות לעבודתו של הפיזיקאי הסובייטי A. A. Glagoleva-Arkadyeva, שקיבל גלי רדיו עם λ = 80 מיקרומטר (טווח IR) בשנת 1923, הוכח בניסוי קיומו של מעבר מתמשך מקרינה גלויה לקרינת IR וגלי רדיו. לפיכך, התקבלה מסקנה לגבי האופי האלקטרומגנטי המשותף שלהם.

כמעט כל דבר בטבע מסוגל לפלוט אורכי גל התואמים לספקטרום האינפרא אדום, מה שאומר שגוף האדם אינו יוצא מן הכלל. כולנו יודעים שהכל מסביב מורכב מאטומים ויונים, אפילו מבני אדם. והחלקיקים הנרגשים הללו מסוגלים לפלוט.הם יכולים לעבור למצב נרגש בהשפעת גורמים שונים, למשל, פריקות חשמליות או בעת חימום. אז בספקטרום הפליטה של ​​הלהבה של תנור גז יש פס עם λ=2.7 מיקרומטר ממולקולות מים ועם λ=4.2 מיקרומטר מפחמן דו חמצני.

גלי IR בחיי היומיום, במדע ובתעשייה

בשימוש במכשירים מסוימים בבית ובעבודה, לעתים רחוקות אנו שואלים את עצמנו על השפעת קרינת אינפרא אדום על גוף האדם. בינתיים, מחממי אינפרא אדום הם די פופולריים היום. ההבדל המהותי שלהם מרדיאטורים נפט וקונווקטורים הוא היכולת לחמם לא את האוויר עצמו ישירות, אלא את כל החפצים בחדר. כלומר, רהיטים, רצפות וקירות מתחממים תחילה, ולאחר מכן הם מפיצים את החום שלהם לאווירה. יחד עם זאת, לקרינת אינפרא אדום יש השפעה גם על אורגניזמים – אדם וחיות המחמד שלו.

קרני IR נמצאות בשימוש נרחב גם בהעברת נתונים ובשליטה מרחוק. לטלפונים ניידים רבים יש יציאות אינפרא אדום להחלפת קבצים ביניהם. וכל השלטים ממזגנים, מרכזי מוזיקה, טלוויזיות, כמה צעצועי ילדים מבוקרים משתמשים גם בקרניים אלקטרומגנטיות בטווח האינפרא אדום.

השימוש בקרני אינפרא אדום בצבא ובאסטרונאוטיקה

קרני האינפרה האדומות החשובות ביותר הן עבור תעשיות התעופה והחלל והצבא. על בסיס פוטוקטודות הרגישות לקרינה אינפרא אדומה (עד 1.3 מיקרון), נוצרות (משקפות שונות, מראות וכו'). הם מאפשרים, תוך הקרנה בו-זמנית של עצמים בקרינה אינפרא אדומה, לכוון או לצפות בחושך מוחלט.

הודות למקלטים הרגישים ביותר של קרני אינפרא-אדום שנוצרו, התאפשר ייצור טילי בית. חיישנים בראשם מגיבים לקרינת ה-IR של המטרה, שבדרך כלל חמה יותר מהסביבה, ומכוונים את הטיל אל המטרה. זיהוי חלקים מחוממים של ספינות, מטוסים, טנקים בעזרת מאתרי כיווני חום מבוסס על אותו עיקרון.

מאתרי IR ומדי טווח יכולים לזהות עצמים שונים בחושך מוחלט ולמדוד את המרחק אליהם. מכשירים מיוחדים - הפולטים באזור האינפרא אדום, משמשים לתקשורת יבשתית ארוכת טווח בחלל.

קרינת אינפרא אדום בפעילות מדעית

אחד הנפוצים ביותר הוא חקר ספקטרום הפליטה והבליעה באזור ה-IR. הוא משמש בחקר התכונות של קליפות האלקטרונים של אטומים, כדי לקבוע את המבנים של מולקולות שונות, ובנוסף, בניתוח איכותי וכמותי של תערובות של חומרים שונים.

בשל הבדלים במקדמי הפיזור, השידור וההשתקפות של גופים בקרני גלויות ו-IR, התמונות שצולמו בתנאים שונים שונים במקצת. תמונות אינפרא אדום מציגות לעתים קרובות יותר פרטים. תמונות כאלה נמצאות בשימוש נרחב באסטרונומיה.

לימוד השפעת קרני אינפרא אדום על הגוף

הנתונים המדעיים הראשונים על השפעת קרינת אינפרא אדום על גוף האדם מתוארכים לשנות ה-60. מחבר המחקר הוא הרופא היפני טדאשי אישיקאווה. במהלך הניסויים שלו, הוא הצליח לקבוע שקרני אינפרא אדום נוטות לחדור עמוק לתוך גוף האדם. במקביל מתרחשים תהליכי ויסות תרמו, בדומה לתגובה לשהייה בסאונה. עם זאת, הזעה מתחילה בטמפרטורת סביבה נמוכה יותר (זה בערך 50 מעלות צלזיוס), והחימום של האיברים הפנימיים מתרחש הרבה יותר עמוק.

במהלך חימום כזה, זרימת הדם מוגברת, כלי איברי הנשימה, הרקמה התת עורית והעור מתרחבים. עם זאת, חשיפה ממושכת לקרינת אינפרא אדום על אדם עלולה לגרום למכת חום, וקרינה אינפרא אדומה חזקה מובילה לכוויות בדרגות שונות.

הגנת IR

יש רשימה קטנה של אמצעים שמטרתם להפחית את הסיכון לחשיפה לקרינה אינפרא אדומה על גוף האדם:

1. ירידה בעוצמת הקרינה.זה מושג באמצעות בחירת הציוד הטכנולוגי המתאים, החלפה בזמן של המיושן, כמו גם הפריסה הרציונלית שלו.
2. הוצאת עובדים ממקור הקרינה.אם פס הייצור מאפשר, יש להעדיף שליטה מרחוק בו.
3. התקנת מסכי הגנה על המקור או מקום העבודה.גדרות כאלה ניתן לארגן בשתי דרכים כדי להפחית את ההשפעה של קרינת אינפרא אדום על גוף האדם. במקרה הראשון, עליהם לשקף גלים אלקטרומגנטיים, ובמקרה השני, עליהם לעכב אותם ולהמיר את אנרגיית הקרינה לאנרגיה תרמית, ולאחר מכן להסירה. בשל העובדה שמסכי מגן לא צריכים לשלול ממומחים את ההזדמנות לפקח על התהליכים המתרחשים בייצור, הם יכולים להיות שקופים או שקופים. לשם כך, כוסות סיליקט או קוורץ, כמו גם רשתות מתכת ושרשראות, נבחרים כחומרים.
4. בידוד תרמי או קירור של משטחים חמים.המטרה העיקרית של בידוד תרמי היא להפחית את הסיכון לכוויות לעובדים.
5. אמצעי הגנה פרטניים(סרבלים שונים, משקפיים עם מסנני אור מובנים, מגנים).
6. פעולות מניעה.אם במהלך הפעולות הנ"ל רמת החשיפה לקרינה אינפרא אדומה על הגוף נשארת גבוהה מספיק, אז יש לבחור אופן עבודה ומנוחה מתאים.

יתרונות לגוף האדם

קרינת אינפרא אדום המשפיעה על גוף האדם מובילה לשיפור בזרימת הדם עקב הרחבת כלי הדם, רוויה טובה יותר של איברים ורקמות בחמצן. בנוסף, לעלייה בטמפרטורת הגוף יש השפעה משככת כאבים עקב השפעת הקרניים על קצות העצבים בעור.

הבחין כי לפעולות כירורגיות המבוצעות בהשפעת קרינת אינפרא אדום יש מספר יתרונות:

• קל יותר לסבול כאב לאחר הניתוח;
• התחדשות תאים מהירה יותר;
• השפעת קרינת אינפרא אדום על אדם מאפשרת להימנע מקירור של איברים פנימיים במקרה של ניתוח בחללים פתוחים, מה שמפחית את הסיכון להלם.

בחולים עם כוויות, קרינת אינפרא אדום יוצרת אפשרות להסרת נמק, וכן לבצע ניתוח אוטומטי בשלב מוקדם יותר. בנוסף, משך החום מופחת, אנמיה והיפופרוטינמיה פחות בולטים, ותדירות הסיבוכים פוחתת.

הוכח שקרינת IR יכולה להחליש את ההשפעה של כמה חומרי הדברה על ידי הגברת חסינות לא ספציפית. רבים מאיתנו יודעים על הטיפול בנזלת וכמה ביטויים אחרים של הצטננות עם מנורות IR כחולות.

פגיעה בבני אדם

ראוי לציין שגם הפגיעה מקרינת אינפרא אדום לגוף האדם יכולה להיות משמעותית מאוד. המקרים הברורים והשכיחים ביותר הם כוויות עור ודרמטיטיס. הם יכולים להתרחש בחשיפה ארוכה מדי לגלים חלשים של הספקטרום האינפרא אדום, או במהלך הקרנה אינטנסיבית. אם אנחנו מדברים על הליכים רפואיים, אז לעתים רחוקות, אבל עדיין, מכות חום, אסתניה והחמרה של כאב מתרחשים עם טיפול לא נכון.

כוויות בעיניים הן אחת הבעיות המודרניות. המסוכנות ביותר עבורם הן קרני IR עם אורכי גל בטווח של 0.76-1.5 מיקרון. בהשפעתם, העדשה וההומור המימי מתחממים, מה שעלול להוביל להפרעות שונות. אחת מתופעות הלוואי הנפוצות ביותר היא פוטופוביה. ילדים שמשחקים במצביעי לייזר צריכים לזכור זאת, ורתכים שמזנחים ציוד מגן אישי.

קרני IR ברפואה

הטיפול בקרינה אינפרא אדומה הוא מקומי וכללי. במקרה הראשון מתבצעת פעולה מקומית בחלק מסוים בגוף, ובשנייה כל הגוף נחשף לפעולת הקרניים. מהלך הטיפול תלוי במחלה ויכול לנוע בין 5 ל-20 מפגשים של 15-30 דקות. בעת ביצוע נהלים, תנאי מוקדם הוא השימוש בציוד מגן. כדי לשמור על בריאות העיניים, משתמשים ברפידות קרטון מיוחדות או משקפיים.

לאחר ההליך הראשון, אדמומיות עם גבולות לא ברורים מופיעה על פני העור, חולפת תוך כשעה.

פעולתם של פולטי IR

עם זמינותם של מכשירים רפואיים רבים, אנשים רוכשים אותם לשימוש אישי. עם זאת, יש לזכור כי מכשירים כאלה חייבים לעמוד בדרישות מיוחדות ולהיות בשימוש בהתאם לתקנות הבטיחות. אבל הכי חשוב, חשוב להבין שכמו כל מכשיר רפואי, לא ניתן להשתמש בפולטי גלי אינפרא אדום למספר מחלות.

השפעת קרינת אינפרא אדום על גוף האדם

אורך גל, מיקרומטר	פעולה שימושית
9.5 מיקרומטר	פעולה אימונו מתקנת במצבי כשל חיסוני הנגרמת מרעב, הרעלת פחמן טטרכלוריד, שימוש בתרופות מדכאות חיסוניות. זה מוביל לשיקום של פרמטרים נורמליים של הקישור הסלולרי של חסינות.
16.25 מיקרומטר	פעולה נוגדת חמצון. זה מתבצע עקב היווצרות של רדיקלים חופשיים מסופראוקסידים והידרופרוקסידים, ושילובם מחדש.
8.2 ו-6.4 מיקרומטר	פעולה אנטיבקטריאלית ונורמליזציה של המיקרופלורה במעיים עקב ההשפעה על הסינתזה של הורמוני פרוסטגלנדין, מה שמוביל לאפקט אימונומודולטיבי.
22.5 מיקרומטר	זה מוביל להעברת תרכובות בלתי מסיסות רבות, כגון קרישי דם ורובד טרשת עורקים, למצב מסיס, המאפשר להסירם מהגוף.

לכן, מומחה מוסמך, רופא מנוסה צריך לבחור קורס של טיפול. בהתאם לאורך גלי האינפרא אדום הנפלטים, ניתן להשתמש במכשירים למטרות שונות.