Infraraudonoji spinduliuotė žmogaus akiai nematoma, tačiau ją skleidžia visos skystos ir kietos medžiagos. Jis užtikrina daugelio procesų Žemėje tėkmę. Tai taikoma įvairiose mūsų veiklos srityse.
Visas infraraudonosios spinduliuotės kūno savybes ištyrė fototerapeutai. Poveikis priklauso nuo bangos ilgio ir poveikio trukmės. Jie yra būtini normaliam gyvenimui.
IR diapazonas yra intervale nuo raudono matomo spektro pabaigos iki violetinės (ultravioletinės). Šis intervalas skirstomas į sritis: ilgą, vidutinį ir trumpą. Artimajame spindulyje spinduliai pavojingesni. Tačiau ilgalaikis teigiamas poveikis organizmui.
Infraraudonųjų spindulių privalumai:
- naudoti medicinoje įvairių ligų gydymui;
- moksliniai tyrimai – pagalba atradimuose;
- teigiamas poveikis augalų augimui;
- pritaikymas maisto pramonėje biocheminėms transformacijoms paspartinti;
- maisto sterilizavimas;
- užtikrina įrangos – radijo, telefonų ir kitų – veikimą;
- įvairių IR aparatų ir prietaisų gamyba;
- naudoti kariniais tikslais gyventojų saugumui.
Neigiami trumpųjų bangų IR aspektai atsiranda dėl šildymo temperatūros. Kuo jis didesnis, tuo stipresnis spinduliuotės intensyvumas.
Žalingos trumpo IR savybės:
- patekus į akis – katarakta;
- susilietus su oda - nudegimai, pūslės;
- kai veikia smegenis - pykinimas, galvos svaigimas, padažnėjęs širdies susitraukimų dažnis;
- kai naudojate šildytuvus su IR, nebūkite arti.
Radiacijos šaltiniai
Saulė- pagrindinis natūralus IR generatorius. Maždaug 50% jo spinduliuotės yra infraraudonųjų spindulių spektre. Jų dėka gimė gyvybė. Saulės energija siunčiama į žemesnės temperatūros objektus ir juos įkaitina.
Žemė jį sugeria, o didžioji dalis grįžta į atmosferą. Visi objektai turi skirtingas spinduliavimo savybes, kurios gali priklausyti nuo kelių kūnų.
Dirbtiniai dariniai apima daugybę daiktų su šviesos diodais. Tai kaitinamoji lempa, volframo siūlas, šildytuvai, kai kurie lazeriai. Beveik viskas, kas mus supa, yra ir IR šaltinis, ir sugėriklis. Bet koks įkaitęs kūnas skleidžia nematomą šviesą.
Taikymas
Infraraudonieji spinduliai naudojami medicinoje, kasdieniame gyvenime, pramonėje, astronomijoje. Jie apima daugybę žmogaus gyvenimo sričių. Kad ir kur jis eitų, kad ir kur būtų, visur jis patiria IR poveikį.
Naudojimas medicinoje
Nuo seniausių laikų žmonės pastebėjo gydomąją šilumos galią ligoms gydyti. Daugelis sutrikimų imamasi dėl nepalankių aplinkos sąlygų. Visą gyvenimą organizmas kaupia kenksmingas medžiagas.
Infraraudonoji spinduliuotė jau seniai naudojama medicinoje. Ilgųjų bangų IR turi naudingiausių savybių. Tyrimais įrodyta, kad tokia terapija skatina organizmą šalinti toksinus, alkoholį, nikotiną, šviną, gyvsidabrį.
Normalizuoja medžiagų apykaitos procesą, stiprina imuninę sistemą, išnyksta daugelis infekcijų, išnyksta ne tik simptomai, bet ir pati liga. Sveikata akivaizdžiai stiprėja: sumažėja spaudimas, atsiranda geras miegas, atsipalaiduoja raumenys, plečiasi kraujagyslės, greitėja kraujotaka, gerėja nuotaika, praeina psichinė įtampa.
Gydymo metodai gali būti nukreipti tiesiai į pažeistą vietą arba paveikti visą kūną.
Vietinės fizioterapijos bruožas yra nukreiptas IR poveikis sergančioms kūno dalims. Bendrosios procedūros skirtos visam kūnui. Pagerėjimas pastebimas po kelių seansų.
Pagrindinių ligų, kurioms skiriama IR terapija, pavyzdys:
- raumenų ir kaulų sistema – lūžiai, artritas, sąnarių uždegimas;
- kvėpavimo sistema - astma, bronchitas, pneumonija;
- nervų sistema - neuralgija, neramus miegas, depresija;
- šlapimo aparatai - inkstų nepakankamumas, cistitas, prostatitas;
- oda - nudegimai, opos, randai, uždegimai, psoriazė;
- kosmetologija – anticeliulitinis poveikis;
- odontologija - nervų šalinimas, plombų montavimas;
- diabetas;
- radiacijos poveikio pašalinimas.
Šis sąrašas neatspindi visų medicinos aspektų, kuriuose naudojami infraraudonieji spinduliai.
Fizioterapija turi kontraindikacijų: nėštumas, kraujo ligos, individualus netoleravimas, patologijos paūmėjimo metu, tuberkuliozė, navikai, pūlingi procesai, polinkis į kraujavimą.
Infraraudonųjų spindulių šildytuvas
IR šildytuvai tampa vis populiaresni. Taip yra dėl didelių ekonominio ir socialinio požiūrio pranašumų.
Pramonėje ir žemės ūkyje jau seniai nustatyta, kad elektromagnetiniai prietaisai ne išsklaido šilumos, o šildo norimą objektą, nukreipdami infraraudonąją spinduliuotę bangos pavidalu tiesiai į objektą. Taigi didelėse dirbtuvėse šildoma darbo vieta, o sandėlyje – žmogaus kelias, o ne visa patalpa.
Centrinis šildymas atliekamas naudojant karštą vandenį baterijose. Temperatūros pasiskirstymas netolygus, šildomas oras pakyla iki lubų, o parketo zonoje aiškiai vėsiau. Infraraudonųjų spindulių šildytuvo atveju galima išvengti šilumos švaistymo problemos.
Įrenginiai kartu su natūralia ventiliacija sumažina oro drėgmę iki normalios, pavyzdžiui, kiaulių fermose ir tvartuose jutikliai fiksuoja 70-75% ar mažiau. Naudojant tokį spinduolį, padaugėja gyvūnų.
infraraudonųjų spindulių spektroskopija
Fizikos skyrius, atsakingas už IR įtaką kūnams, vadinamas infraraudonųjų spindulių spektroskopija. Jos pagalba sprendžiami medžiagų mišinių kiekybinės ir kokybinės analizės, tarpmolekulinių sąveikų tyrimo, cheminių reakcijų tarpinių junginių kinetikos ir charakteristikų tyrimo problemos.
Šis metodas matuoja molekulių virpesius spektrometru. Turi didelę lentelių duomenų bazę, kuri leidžia identifikuoti tūkstančius medžiagų pagal jų atominius pirštų atspaudus.
Nuotolinio valdymo pultas
Naudojamas prietaisams valdyti per atstumą. Infraraudonųjų spindulių diodai daugiausia naudojami buitinėje technikoje. Pavyzdžiui, televizoriaus nuotolinio valdymo pultas, kai kurie išmanieji telefonai turi infraraudonųjų spindulių prievadą.
Šie spinduliai netrukdo, nes nematomas žmogaus akims.
Termografija
Terminis vaizdavimas infraraudonaisiais spinduliais naudojamas diagnostikos tikslais, taip pat spausdinimo, veterinarijos ir kitose srityse.
Sergant įvairiomis ligomis, keičiasi kūno temperatūra. Kraujotakos sistema padidina pažeidimų intensyvumą, kuris atsispindi prietaiso monitoriuje.
Šalti atspalviai yra tamsiai mėlyni, karščio padidėjimas pastebimas pirmiausia keičiant spalvą į žalią, tada geltoną, raudoną ir baltą.
IR spindulių savybės
IR spinduliai turi tą patį pobūdį kaip matoma šviesa, tačiau yra kitokio diapazono. Šiuo atžvilgiu jie paklūsta optikos dėsniams ir yra apdovanoti spinduliavimo, atspindžio ir perdavimo koeficientais.
Išskirtinės savybės:
- specifinis bruožas yra tai, kad nereikia tarpinės šilumos perdavimo grandies;
- gebėjimas praeiti pro kai kuriuos nepermatomus kūnus;
- šildo medžiagą, ją absorbuodamas;
- nematomas;
- turi cheminį poveikį fotografinėms plokštėms;
- germanyje sukelia vidinį fotoelektrinį efektą;
- galintys bangų optikoje (interferenciniai ir difrakciniai);
- užfiksuotas fotografiniais metodais.
Infraraudonoji spinduliuotė gyvenime
Žmogus skleidžia ir sugeria infraraudonuosius spindulius. Jie turi vietinį ir bendrą poveikį. O kokios bus pasekmės – nauda ar žala, priklauso nuo jų dažnumo.
Ilgos infraraudonosios bangos nukrypsta nuo žmonių, ir pageidautina jas priimti atgal. Jomis paremtas fizioterapinis gydymas. Juk jie paleidžia organų regeneracijos ir gijimo mechanizmą.
Trumposios bangos turi skirtingą veikimo principą. Jie gali sukelti vidaus organų šildymą.
Be to, ilgalaikis ultravioletinių spindulių poveikis sukelia tokias pasekmes kaip nudegimai ar net onkologinės ligos. Medicinos ekspertai nerekomenduoja būti saulėje dienos metu, ypač jei su jumis yra vaikas.
Infraraudonoji (IR) spinduliuotė yra elektromagnetinės spinduliuotės forma, kuri užima spektrinį diapazoną tarp matomos raudonos šviesos (INFRARED: BELOW red) ir trumpųjų bangų radijo spinduliuotės. Šie spinduliai sukuria šilumą ir moksle žinomi kaip šiluminės bangos. Šie spinduliai sukuria šilumą ir moksle žinomi kaip šiluminės bangos.
Visi šildomi kūnai spinduliuoja infraraudonųjų spindulių tyrimus, įskaitant žmogaus kūną ir Saulę, kuri tokiu būdu sušildo mūsų planetą kartu su jumis, suteikdama gyvybę visoms gyvoms būtybėms joje. Šiluma, kurią jaučiame nuo ugnies prie židinio ar židinio, šildytuvo ar šilto asfalto, yra infraraudonųjų spindulių pasekmė.
Visas infraraudonosios spinduliuotės spektras paprastai skirstomas į tris pagrindinius diapazonus, kurie skiriasi ilguoju bangos ilgiu:
- Trumposios bangos, su ilga banga λ = 0,74-2,5 mikronai;
- Vidutinė banga, su ilga banga λ = 2,5-50 mikronų;
- Ilgoji banga, su ilga banga λ = 50-2000 mikronų.
Artimieji ar šiaip trumpabangiai infraraudonieji spinduliai visai nekarsta, iš tikrųjų jų net nejaučiame. Šios bangos naudojamos, pavyzdžiui, televizorių nuotolinio valdymo pultuose, automatikos sistemose, apsaugos sistemose ir kt. Jų dažnis yra didesnis ir atitinkamai jų energija yra didesnė nei tolimųjų (ilgųjų) infraraudonųjų spindulių. Bet ne tokiu lygiu, kad pakenktų organizmui. Šiluma pradedama kurti esant vidutiniams infraraudonųjų spindulių bangų ilgiams, ir mes jau jaučiame jų energiją. Infraraudonoji spinduliuotė dar vadinama „termine“ spinduliuote, nes įkaitusių objektų spinduliuotę žmogaus oda suvokia kaip šilumos pojūtį. Šiuo atveju kūno skleidžiami bangų ilgiai priklauso nuo šildymo temperatūros: kuo aukštesnė temperatūra, tuo trumpesnis bangos ilgis ir didesnis spinduliavimo intensyvumas. Pavyzdžiui, šaltinis, kurio bangos ilgis yra 1,1 µm, atitinka išlydytą metalą, o šaltinis, kurio bangos ilgis yra 3,4 µm, atitinka metalą valcavimo, kalimo pabaigoje.
Mums įdomus spektras, kurio bangos ilgis yra 5–20 mikronų, nes būtent šiame diapazone patenka daugiau nei 90% infraraudonųjų spindulių šildymo sistemų, kurių spinduliuotės pikas yra 10 mikronų, spinduliuotės. Labai svarbu, kad būtent tokiu dažniu pats žmogaus kūnas skleidžia 9,4 mikronų infraraudonąsias bangas. Taigi bet kokia tam tikro dažnio spinduliuotė žmogaus organizmo suvokiama kaip susijusi ir turi jai naudingą, o juo labiau gydomąjį poveikį.
Esant tokiam infraraudonųjų spindulių poveikiui kūnui, atsiranda „rezonansinės sugerties“ efektas, kuriam būdingas aktyvus išorinės energijos sugėrimas organizme. Dėl to galima stebėti žmogaus hemoglobino lygio padidėjimą, fermentų ir estrogenų aktyvumo padidėjimą, bendrame rezultate – žmogaus gyvybinės veiklos stimuliavimą.
Infraraudonosios spinduliuotės poveikis žmogaus kūno paviršiui, kaip jau minėjome, yra naudingas ir, be to, malonus. Prisiminkite pirmąsias saulėtas pavasario pradžios dienas, kai po ilgos ir debesuotos žiemos pagaliau pasirodė saulė! Jaučiate, kaip ji maloniai apgaubia apšviestą jūsų odos, veido, delnų sritį. Nebenoriu mūvėti pirštinių ir kepurės, nepaisant gana žemos temperatūros, palyginti su „patogia“. Tačiau vos tik atsiranda nedidelis debesėlis, iš karto patiriame apčiuopiamą diskomfortą dėl tokio malonaus pojūčio nutraukimo. Būtent šitos spinduliuotės mums taip trūko visą žiemą, kai Saulės ilgai nebuvo, o mes, norom nenorom, nešiojome savo „infraraudonųjų spindulių postą“.
Dėl infraraudonųjų spindulių poveikio galite stebėti:
- Metabolizmo pagreitėjimas organizme;
- Odos audinių atstatymas;
- Lėtina senėjimo procesą;
- Riebalų pertekliaus pašalinimas iš organizmo;
- Žmogaus motorinės energijos išlaisvinimas;
- Padidina organizmo atsparumą antimikrobinėms medžiagoms;
- augalų augimo aktyvinimas
ir daugelis kitų. Be to, infraraudonųjų spindulių švitinimas fizioterapijoje naudojamas daugelio ligų, įskaitant vėžį, gydymui, nes skatina kapiliarų išsiplėtimą, stimuliuoja kraujotaką kraujagyslėse, gerina imunitetą ir suteikia bendrą gydomąjį poveikį.
Ir tai visai nestebina, nes šią spinduliuotę mums dovanoja gamta kaip būdą perduoti šilumą, gyvybę visoms gyvybėms, kurioms reikia šios šilumos ir komforto, aplenkiant tuščią erdvę ir orą kaip tarpininkus.
Yra įvairių infraraudonųjų spindulių šaltinių. Šiuo metu jie randami buitinėje technikoje, automatikos sistemose, apsaugos sistemose, taip pat naudojami pramoniniams gaminiams džiovinti. Infraraudonųjų spindulių šviesos šaltiniai, tinkamai juos naudojant, neveikia žmogaus organizmo, todėl produktai yra labai populiarūs.
Atradimų istorija
Daugelį amžių puikūs protai tyrinėjo šviesos prigimtį ir veikimą.
Infraraudonųjų spindulių šviesa buvo atrasta XIX amžiaus pradžioje, pasitelkus astronomo W. Herschelio tyrimus. Jo esmė buvo ištirti įvairių saulės zonų šildymo galimybes. Mokslininkas atnešė jiems termometrą ir stebėjo, kaip didėja temperatūra. Šis procesas buvo pastebėtas įrenginiui palietus raudoną kraštą. V. Herschelis padarė išvadą, kad yra kažkokia spinduliuotė, kurios vizualiai nematyti, bet galima nustatyti termometru.
Infraraudonieji spinduliai: taikymas
Jie yra plačiai paplitę žmogaus gyvenime ir buvo pritaikyti įvairiose srityse:
- Karyba. Šiuolaikinės raketos ir kovinės galvutės, galinčios savarankiškai nukreipti taikymą, yra infraraudonosios spinduliuotės naudojimo rezultatas.
- Termografija. Infraraudonoji spinduliuotė naudojama perkaitintoms arba peršalusioms vietoms tirti. Infraraudonųjų spindulių vaizdai taip pat naudojami astronomijoje dangaus kūnams aptikti.
- Gen. Jie sulaukė didelio populiarumo, kurių veikimas skirtas interjero daiktams ir sienoms šildyti. Tada jie atiduoda šilumą erdvei.
- Nuotolinio valdymo pultas. Visi esami pulteliai televizoriui, viryklėms, kondicionieriams ir kt. aprūpintas infraraudonaisiais spinduliais.
- Medicinoje infraraudonieji spinduliai naudojami įvairių ligų gydymui ir profilaktikai.
Apsvarstykite, kur šie elementai taikomi.
Infraraudonųjų spindulių dujų degikliai
Įvairioms patalpoms šildyti naudojamas infraraudonųjų spindulių degiklis.
Iš pradžių jis buvo naudojamas šiltnamiams, garažams (tai yra negyvenamoms patalpoms). Tačiau šiuolaikinės technologijos leido jį naudoti net butuose. Žmonėse toks degiklis vadinamas saulės prietaisu, nes jį įjungus įrenginio darbinis paviršius primena saulės šviesą. Laikui bėgant tokie prietaisai pakeitė alyvos šildytuvus ir konvektorius.
Pagrindiniai bruožai
Infraraudonųjų spindulių degiklis nuo kitų prietaisų skiriasi tuo, kaip jis įkaista. Atliekamas šilumos perdavimas, dėl kurio žmonės nepastebi. Ši savybė leidžia šilumai prasiskverbti ne tik į orą, bet ir į interjero daiktus, kurie dar labiau padidina temperatūrą patalpoje. Infraraudonųjų spindulių skleidėjas nedžiovina oro, nes spinduliai pirmiausia nukreipti į interjero daiktus ir sienas. Ateityje šilumos perdavimas nuo sienų ar daiktų bus vykdomas tiesiai į patalpos erdvę, o procesas vyksta per kelias minutes.
Teigiamos pusės
Pagrindinis tokių įrenginių privalumas – greitas ir lengvas patalpų šildymas. Pavyzdžiui, šaltą patalpą pašildyti iki +24ºC užtrunka 20 minučių. Proceso metu nėra oro judėjimo, dėl kurio susidaro dulkės ir dideli teršalai. Todėl infraraudonųjų spindulių spinduliuotę patalpose montuoja tie žmonės, kurie yra alergiški.
Be to, infraraudonieji spinduliai, nukritę ant paviršiaus su dulkėmis, nesukelia jo degimo, todėl nėra apdegusių dulkių kvapo. Nuo šildymo elemento priklauso šildymo kokybė ir prietaiso ilgaamžiškumas. Tokiuose įrenginiuose naudojamas keramikos tipas.
Kaina
Tokių prietaisų kaina yra gana maža ir prieinama visiems gyventojų sluoksniams. Pavyzdžiui, dujų degiklis kainuoja nuo 800 rublių. Visą viryklę galima įsigyti už 4000 rublių.
Pirtis
Kas yra infraraudonųjų spindulių kabina? Tai specialus kambarys, pastatytas iš natūralių medienos rūšių (pavyzdžiui, kedro). Jame sumontuoti infraraudonųjų spindulių skleidėjai, veikiantys medį.
Kaitinant išsiskiria fitoncidai – naudingi komponentai, neleidžiantys vystytis ar atsirasti grybeliams ir bakterijoms.
Tokia infraraudonųjų spindulių kabina liaudyje vadinama pirtimi. Kambario viduje oro temperatūra siekia 45ºС, todėl joje būti gana patogu. Ši temperatūra leidžia tolygiai ir giliai sušildyti žmogaus kūną. Todėl karštis neveikia širdies ir kraujagyslių sistemos. Procedūros metu pašalinami susikaupę toksinai ir šlakai, pagreitėja medžiagų apykaita organizme (dėl greito kraujo judėjimo), audiniai taip pat praturtinami deguonimi. Tačiau prakaitavimas nėra pagrindinė infraraudonųjų spindulių pirties savybė. Juo siekiama pagerinti savijautą.
Poveikis žmogui
Tokios patalpos turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui. Procedūros metu sušildomi visi raumenys, audiniai ir kaulai. Kraujo apytakos pagreitėjimas veikia medžiagų apykaitą, kuri padeda prisotinti raumenis ir audinius deguonimi. Be to, infraraudonųjų spindulių kabinoje lankomasi siekiant išvengti įvairių ligų. Daugelis žmonių palieka tik teigiamus atsiliepimus.
Neigiamas infraraudonųjų spindulių poveikis
Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai gali ne tik teigiamai paveikti organizmą, bet ir jam pakenkti.
Ilgai veikiant spinduliams, kapiliarai plečiasi, o tai sukelia paraudimą ar nudegimus. Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai ypač kenkia regėjimo organams – tai kataraktos formavimasis. Kai kuriais atvejais žmogų ištinka traukuliai.
Žmogaus organizmą veikia trumpi spinduliai, sukeliantys Kai smegenų temperatūra pakyla keliais laipsniais, pastebimas pablogėjimas: patamsėja akys, svaigsta galva, pykina. Tolesnis temperatūros padidėjimas gali sukelti meningito atsiradimą.
Būklės pablogėjimas arba pagerėjimas atsiranda dėl elektromagnetinio lauko intensyvumo. Jam būdinga temperatūra ir atstumas iki šiluminės energijos spinduliavimo šaltinio.
Ilgos infraraudonosios spinduliuotės bangos vaidina ypatingą vaidmenį įvairiuose gyvybės procesuose. Trumpieji labiau veikia žmogaus organizmą.
Kaip išvengti žalingo IR spindulių poveikio?
Kaip minėta anksčiau, trumpas terminis spinduliavimas neigiamai veikia žmogaus organizmą. Apsvarstykite pavyzdžius, kai IR spinduliuotė yra pavojinga.
Iki šiol infraraudonųjų spindulių šildytuvai, skleidžiantys aukštesnę nei 100ºС temperatūrą, gali pakenkti sveikatai. Tarp jų yra šie:
- Pramoninė įranga, skleidžianti spinduliavimo energiją. Norint išvengti neigiamo poveikio, būtina naudoti kombinezonus ir šilumos izoliacinius elementus, taip pat atlikti prevencines priemones dirbančiam personalui.
- infraraudonųjų spindulių prietaisas. Garsiausias šildytuvas yra viryklė. Tačiau jis jau seniai nebenaudojamas. Vis dažniau butuose, kaimo namuose ir kotedžuose buvo pradėti naudoti elektriniai infraraudonųjų spindulių šildytuvai. Jo konstrukcijoje yra šildymo elementas (spiralės pavidalu), kuris yra apsaugotas specialia šilumą izoliuojančia medžiaga. Toks spindulių poveikis žmogaus organizmui nekenkia. Oras šildomoje zonoje nedžiovinamas. Patalpą sušildysite per 30 minučių. Pirma, infraraudonoji spinduliuotė šildo objektus, o tada jie šildo visą butą.
Infraraudonoji spinduliuotė plačiai naudojama įvairiose srityse – nuo pramonės iki medicinos.
Tačiau su jais reikia elgtis atsargiai, nes spinduliai gali neigiamai paveikti žmogų. Viskas priklauso nuo bangos ilgio ir atstumo iki šildymo įrenginio.
Taigi, mes išsiaiškinome, kokie infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai egzistuoja.
Infraraudonoji spinduliuotė- elektromagnetinė spinduliuotė, užimanti spektrinę sritį tarp matomos šviesos raudonojo galo (kurios bangos ilgis λ = 0,74 µm) ir mikrobangų spinduliuotės (λ ~ 1-2 mm).
Infraraudonosios spinduliuotės medžiagų optinės savybės labai skiriasi nuo matomos spinduliuotės savybių. Pavyzdžiui, kelių centimetrų vandens sluoksnis yra nepermatomas infraraudoniesiems spinduliams, kurių λ = 1 µm. Infraraudonoji spinduliuotė sudaro didžiąją dalį kaitinamųjų lempų, dujų išlydžio lempų spinduliuotės, apie 50% Saulės spinduliuotės; Kai kurie lazeriai skleidžia infraraudonąją spinduliuotę. Jai registruoti jie naudoja šiluminius ir fotoelektrinius imtuvus, taip pat specialias fotografines medžiagas.
Dabar visas infraraudonosios spinduliuotės diapazonas yra padalintas į tris komponentus:
- trumpųjų bangų sritis: λ = 0,74-2,5 µm;
- vidutinės bangos sritis: λ = 2,5-50 µm;
- ilgosios bangos sritis: λ = 50-2000 µm;
Neseniai šio diapazono ilgosios bangos kraštas buvo išskirtas į atskirą, nepriklausomą elektromagnetinių bangų diapazoną - terahercinė spinduliuotė(submilimetro spinduliuotė).
Infraraudonoji spinduliuotė taip pat vadinama „šilumos“ spinduliuote, nes šildomų objektų infraraudonąją spinduliuotę žmogaus oda suvokia kaip šilumos pojūtį. Šiuo atveju kūno skleidžiami bangų ilgiai priklauso nuo šildymo temperatūros: kuo aukštesnė temperatūra, tuo trumpesnis bangos ilgis ir didesnis spinduliavimo intensyvumas. Absoliučiai juodo kūno spinduliuotės spektras santykinai žemoje (iki kelių tūkstančių kelvinų) temperatūroje daugiausia yra šiame diapazone. Infraraudonąją spinduliuotę skleidžia sužadinti atomai arba jonai.
Atradimų istorija ir bendrosios charakteristikos
Infraraudonąją spinduliuotę 1800 metais atrado anglų astronomas W. Herschelis. Užsiimdamas Saulės tyrimais, Herschelis ieškojo būdo, kaip sumažinti prietaiso, kuriuo buvo atliekami stebėjimai, įkaitimą. Naudodamas termometrus skirtingų matomo spektro dalių poveikiui nustatyti, Herschelis nustatė, kad „maksimali šiluma“ slypi už prisotintos raudonos spalvos ir, galbūt, „už matomos refrakcijos“. Šis tyrimas buvo infraraudonosios spinduliuotės tyrimo pradžia.
Anksčiau kaip laboratoriniai infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai buvo tik kaitriniai kūnai arba elektros iškrovos dujose. Dabar kietojo kūno ir molekulinių dujų lazerių pagrindu sukurti modernūs reguliuojamo ar fiksuoto dažnio infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai. Norint registruoti spinduliuotę artimojo infraraudonųjų spindulių srityje (iki ~1,3 μm), naudojamos specialios fotografinės plokštelės. Platesnį jautrumo diapazoną (iki maždaug 25 mikronų) turi fotoelektriniai detektoriai ir fotorezistoriai. Spinduliuotė tolimojoje infraraudonųjų spindulių srityje fiksuojama bolometrais – detektoriais, jautriais infraraudonųjų spindulių kaitinimui.
IR įranga plačiai naudojama tiek karinėse technologijose (pavyzdžiui, raketų nukreipimui), tiek civilinėje (pavyzdžiui, šviesolaidinio ryšio sistemose). IR spektrometrų optiniai elementai yra arba lęšiai ir prizmės, arba difrakcijos gardelės ir veidrodžiai. Siekiant išvengti spinduliuotės sugerties ore, tolimojo IR spektrometrai gaminami vakuuminėje versijoje.
Kadangi infraraudonųjų spindulių spektrai yra susiję su sukimosi ir vibracijos judesiais molekulėje, taip pat su elektroniniais perėjimais atomuose ir molekulėse, IR spektroskopija suteikia svarbios informacijos apie atomų ir molekulių sandarą, taip pat apie kristalų juostų struktūrą.
Taikymas
Vaistas
Infraraudonieji spinduliai naudojami fizioterapijoje.
Nuotolinio valdymo pultas
Infraraudonieji diodai ir fotodiodai plačiai naudojami nuotolinio valdymo pultuose, automatikos sistemose, apsaugos sistemose, kai kuriuose mobiliuosiuose telefonuose (infraraudonieji) ir kt. Infraraudonieji spinduliai neblaško žmogaus dėmesio dėl savo nematomumo.
Įdomu tai, kad buitinio nuotolinio valdymo pultelio infraraudonoji spinduliuotė lengvai fiksuojama naudojant skaitmeninę kamerą.
Dažant
Infraraudonųjų spindulių skleidėjai pramonėje naudojami dažų paviršiams džiovinti. Infraraudonųjų spindulių džiovinimo metodas turi didelių pranašumų, palyginti su tradiciniu konvekciniu metodu. Visų pirma, tai, žinoma, yra ekonominis efektas. Infraraudonųjų spindulių džiovinimo greitis ir energija sunaudojama mažiau nei naudojant tradicinius metodus.
Maisto sterilizacija
Infraraudonųjų spindulių pagalba maisto produktai sterilizuojami dezinfekcijos tikslais.
Antikorozinė priemonė
Infraraudonieji spinduliai naudojami lakuotų paviršių korozijai išvengti.
maisto pramone
Infraraudonosios spinduliuotės naudojimo maisto pramonėje ypatybė yra galimybė elektromagnetinei bangai prasiskverbti į tokius kapiliarų porėtus produktus kaip grūdai, grūdai, miltai ir kt. iki 7 mm gylio. Ši vertė priklauso nuo paviršiaus pobūdžio, struktūros, medžiagos savybių ir spinduliuotės dažnio atsako. Tam tikro dažnio diapazono elektromagnetinė banga turi ne tik šiluminį, bet ir biologinį poveikį produktui, padeda pagreitinti biochemines transformacijas biologiniuose polimeruose (krakmolas, baltymai, lipidai). Konvejeriniai džiovinimo konvejeriai gali būti sėkmingai naudojami klojant grūdus grūdų sandėliuose ir miltų malimo pramonėje.
Be to, infraraudonoji spinduliuotė plačiai naudojama patalpų ir lauko erdvių šildymui. Infraraudonųjų spindulių šildytuvai naudojami patalpų (namų, butų, biurų ir kt.) papildomam arba pagrindiniam šildymui organizuoti, taip pat vietiniam lauko patalpų (gatvės kavinių, pavėsinių, verandų) šildymui.
Trūkumas yra žymiai didesnis šildymo netolygumas, kuris yra visiškai nepriimtinas daugelyje technologinių procesų.
Pinigų autentiškumo tikrinimas
Infraraudonųjų spindulių spinduliuotė naudojama pinigų tikrinimo įrenginiuose. Taikant sąskaitą kaip vieną iš saugumo elementų, specialūs metameriniai dažai matomi tik infraraudonųjų spindulių diapazone. Infraraudonųjų spindulių valiutos detektoriai yra labiausiai be klaidų prietaisai pinigų autentiškumui patikrinti. Infraraudonųjų spindulių žymenų klijavimas banknotams, skirtingai nei ultravioletiniai, padirbinėtojams yra brangus, todėl ekonomiškai nenaudingas. Todėl banknotų detektoriai su įmontuotu IR spinduliuote šiandien yra patikimiausia apsauga nuo padirbinėjimo.
pavojus sveikatai
Stipri infraraudonoji spinduliuotė labai karštose vietose gali būti pavojinga akims. Pavojingiausia, kai spinduliuotės nelydi matoma šviesa. Tokiose vietose būtina dėvėti specialius apsauginius akinius akims.
taip pat žr
Kiti šilumos perdavimo būdai
IR spektrų registravimo (įrašymo) metodai.
Pastabos
Nuorodos
| elektromagnetinis spektras | |
|---|---|
| γ spinduliuotė | rentgenas | UV | matoma šviesa | IR| terahercinė spinduliuotė | mikrobangų krosnelės | Radio bangos | |
| Matomas spektras | violetinė | mėlyna | mėlyna | žalias | geltona | oranžinė | raudona |
| Mikrobangų krosnelė | w | v | Q | K a | | K u | | | | |
| Radio bangos | EHF/EHF | mikrobangų krosnelė/SHF | UHF/UHF | VHF/VHF | HF/HF | MF/MF | LF/LF | VLF/VLF | INCH/ULF | SLF/SLF | ELF/ELF |
Infraraudonoji spinduliuotė yra natūrali spinduliuotės rūšis. Kiekvienas žmogus su juo susiduria kasdien. Didžiulė Saulės energijos dalis į mūsų planetą patenka infraraudonųjų spindulių pavidalu. Tačiau šiuolaikiniame pasaulyje yra daug įrenginių, naudojančių infraraudonąją spinduliuotę. Jis gali įvairiai paveikti žmogaus organizmą. Tai labai priklauso nuo tų pačių įrenginių tipo ir paskirties.
Kas tai yra
Infraraudonoji spinduliuotė arba IR spinduliai yra elektromagnetinės spinduliuotės rūšis, kuri užima spektrinę sritį nuo raudonos matomos šviesos (kuriai būdingas 0,74 mikrono bangos ilgis) iki trumpųjų bangų radijo spinduliuotės (kurios bangos ilgis 1–2 mm). Tai gana didelis spektro regionas, todėl jis dar skirstomas į tris sritis:
- šalia (0,74 - 2,5 mikronų);
- vidutinis (2,5 - 50 mikronų);
- toli (50-2000 mikronų).
Atradimų istorija
1800 metais mokslininkas iš Anglijos W. Herschelis padarė pastebėjimą, kad nematomoje saulės spektro dalyje (už raudonos šviesos) termometro temperatūra pakyla. Vėliau buvo įrodytas infraraudonosios spinduliuotės pavaldumas optikos dėsniams ir padaryta išvada apie jos ryšį su matoma šviesa.
Sovietų fiziko A. A. Glagoleva-Arkadyeva, kuri 1923 m. gavo radijo bangas, kurių λ = 80 μm (IR diapazonas), darbo dėka buvo eksperimentiškai įrodytas nuolatinis perėjimas nuo matomos spinduliuotės prie IR spinduliuotės ir radijo bangų. Taigi buvo padaryta išvada apie jų bendrą elektromagnetinę prigimtį.
Beveik viskas gamtoje gali skleisti infraraudonųjų spindulių spektrą atitinkančius bangos ilgius, o tai reiškia, kad žmogaus kūnas nėra išimtis. Visi žinome, kad viskas aplink susideda iš atomų ir jonų, net ir žmonės. O šios sužadintos dalelės gali išsiskirti, gali pereiti į sužadintą būseną veikiamos įvairių veiksnių, pavyzdžiui, elektros išlydžių arba kaitimo. Taigi dujinės viryklės liepsnos emisijos spektre yra juosta, kurios λ=2,7 µm nuo vandens molekulių ir su λ=4,2 µm nuo anglies dioksido.
IR bangos kasdieniame gyvenime, moksle ir pramonėje
Naudodami tam tikrus prietaisus namuose ir darbe retai kada klausiame savęs apie infraraudonųjų spindulių poveikį žmogaus organizmui. Tuo tarpu infraraudonųjų spindulių šildytuvai šiandien yra gana populiarūs. Esminis jų skirtumas nuo alyvos radiatorių ir konvektorių yra galimybė tiesiogiai šildyti ne patį orą, o visus patalpoje esančius objektus. Tai yra, baldai, grindys ir sienos pirmiausia yra šildomi, o tada jie atiduoda šilumą atmosferai. Tuo pačiu infraraudonoji spinduliuotė turi įtakos ir organizmams – žmogui ir jo augintiniams.
IR spinduliai taip pat plačiai naudojami duomenų perdavimui ir nuotoliniam valdymui. Daugelyje mobiliųjų telefonų yra infraraudonųjų spindulių prievadai, skirti keistis failais. O visi pulteliai nuo kondicionierių, muzikos centrų, televizorių, kai kurie valdomi vaikiški žaislai taip pat naudoja elektromagnetinius spindulius infraraudonųjų spindulių diapazone.
Infraraudonųjų spindulių naudojimas kariuomenėje ir astronautikoje
Svarbiausi infraraudonieji spinduliai skirti aviacijos ir karinei pramonei. Infraraudonajai spinduliuotei (iki 1,3 mikronų) jautrių fotokatodų pagrindu sukuriami (įvairūs žiūronai, taikikliai ir kt.). Jie leidžia, tuo pačiu metu apšvitinant objektus infraraudonaisiais spinduliais, nukreipti arba stebėti absoliučioje tamsoje.
Sukurtų itin jautrių infraraudonųjų spindulių imtuvų dėka tapo įmanoma gaminti nukreipimo raketas. Jų galvoje esantys jutikliai reaguoja į taikinio IR spinduliuotę, kuri dažniausiai yra šiltesnė už aplinką, ir nukreipia raketą į taikinį. Tuo pačiu principu atliekamas įkaitusių laivų, orlaivių, tankų dalių aptikimas šilumos krypties ieškiklių pagalba.
IR lokatoriai ir tolimačiai gali aptikti įvairius objektus visiškoje tamsoje ir išmatuoti atstumą iki jų. Specialūs įrenginiai – kurie spinduliuoja infraraudonųjų spindulių srityje, naudojami kosminiam ir tolimojo nuotolio antžeminiam ryšiui.
Infraraudonoji spinduliuotė mokslinėje veikloje
Vienas iš labiausiai paplitusių yra emisijos ir sugerties spektrų tyrimas IR srityje. Jis naudojamas tiriant atomų elektronų apvalkalų ypatybes, nustatant įvairių molekulių struktūras, be to, atliekant kokybinę ir kiekybinę įvairių medžiagų mišinių analizę.
Dėl kūnų sklaidos, perdavimo ir atspindžio matomuose ir IR spinduliuose koeficientų skirtumų nuotraukos, darytos skirtingomis sąlygomis, kiek skiriasi. Infraraudonųjų spindulių vaizdai dažnai rodo daugiau detalių. Tokie vaizdai plačiai naudojami astronomijoje.
Infraraudonųjų spindulių poveikio organizmui tyrimas
Pirmieji moksliniai duomenys apie infraraudonųjų spindulių poveikį žmogaus organizmui datuojami septintajame dešimtmetyje. Tyrimo autorius – japonų gydytojas Tadashi Ishikawa. Eksperimentų metu jam pavyko nustatyti, kad infraraudonieji spinduliai linkę giliai prasiskverbti į žmogaus kūną. Tuo pačiu metu vyksta termoreguliacijos procesai, panašūs į reakciją į buvimą pirtyje. Tačiau prakaitavimas prasideda esant žemesnei aplinkos temperatūrai (ji yra apie 50 ° C), o vidaus organų įkaitimas vyksta daug giliau.
Tokio šildymo metu sustiprėja kraujotaka, plečiasi kvėpavimo organų, poodinio audinio ir odos kraujagyslės. Tačiau ilgalaikis infraraudonųjų spindulių poveikis žmogui gali sukelti šilumos smūgį, o stipri infraraudonoji spinduliuotė sukelia įvairaus laipsnio nudegimus.
IR apsauga
Yra nedidelis sąrašas priemonių, skirtų sumažinti infraraudonųjų spindulių poveikio žmogaus organizmui riziką:
- Sumažėjęs spinduliuotės intensyvumas. Tai pasiekiama parenkant tinkamą technologinę įrangą, laiku pakeičiant pasenusią, taip pat racionaliai išplanuojant.
- Darbuotojų pašalinimas iš radiacijos šaltinio. Jei gamybos linija leidžia, pirmenybė turėtų būti teikiama nuotoliniam jos valdymui.
- Apsauginių ekranų įrengimas šaltinyje arba darbo vietoje. Tokios tvoros gali būti išdėstytos dviem būdais, siekiant sumažinti infraraudonųjų spindulių poveikį žmogaus organizmui. Pirmuoju atveju jos turi atspindėti elektromagnetines bangas, o antruoju – jas uždelsti ir spinduliavimo energiją paversti šilumine energija, o po to ją pašalinti. Atsižvelgiant į tai, kad apsauginiai ekranai neturėtų atimti iš specialistų galimybės stebėti gamyboje vykstančius procesus, jie gali būti skaidrūs arba permatomi. Tam kaip medžiagos pasirenkami silikatiniai arba kvarciniai stiklai, metaliniai tinkleliai ir grandinėlės.
- Šilumos izoliacija arba karštų paviršių vėsinimas. Pagrindinis šilumos izoliacijos tikslas – sumažinti darbuotojų nudegimų riziką.
- Asmeninės apsaugos priemonės(įvairūs kombinezonai, akiniai su įmontuotais šviesos filtrais, skydeliai).
- Prevenciniai veiksmai. Jei atliekant aukščiau nurodytus veiksmus infraraudonųjų spindulių poveikio organizmui lygis išlieka pakankamai aukštas, tuomet reikia pasirinkti tinkamą darbo ir poilsio režimą.
Nauda žmogaus organizmui
Žmogaus organizmą veikianti infraraudonoji spinduliuotė pagerina kraujotaką dėl kraujagyslių išsiplėtimo, organų ir audinių prisotinimo deguonimi. Be to, kūno temperatūros padidėjimas turi analgetinį poveikį dėl spindulių poveikio odos nervų galūnėms.
Pastebėta, kad chirurginės operacijos, atliekamos veikiant infraraudoniesiems spinduliams, turi nemažai privalumų:
- šiek tiek lengviau toleruojamas skausmas po operacijos;
- greitesnis ląstelių atsinaujinimas;
- Infraraudonosios spinduliuotės įtaka žmogui leidžia išvengti vidaus organų aušinimo operuojant atviras ertmes, o tai sumažina šoko riziką.
Nudegusiems pacientams infraraudonoji spinduliuotė sukuria galimybę pašalinti nekrozę, taip pat atlikti autoplastiką ankstesniame etape. Be to, sumažėja karščiavimo trukmė, mažakraujystė ir hipoproteinemija, sumažėja komplikacijų dažnis.
Įrodyta, kad IR spinduliuotė gali susilpninti kai kurių pesticidų poveikį padidindama nespecifinį imunitetą. Daugelis iš mūsų žino apie rinito ir kai kurių kitų peršalimo apraiškų gydymą mėlynomis IR lempomis.
Žala žmonėms
Verta paminėti, kad infraraudonųjų spindulių žala žmogaus organizmui taip pat gali būti labai didelė. Ryškiausi ir dažniausiai pasitaikantys atvejai yra odos nudegimai ir dermatitas. Jie gali atsirasti per ilgai veikiant silpnoms infraraudonųjų spindulių spektro bangoms arba intensyviai švitinant. Jei kalbėsime apie medicinines procedūras, tai retai, bet vis tiek, netinkamai gydant, atsiranda šilumos smūgių, astenijos ir skausmo paūmėjimo.
Akių nudegimai yra viena iš šiuolaikinių problemų. Pavojingiausi jiems yra IR spinduliai, kurių bangos ilgis yra 0,76–1,5 mikrono diapazone. Jų įtakoje įkaista lęšiukas ir vandeninis humoras, todėl gali atsirasti įvairių sutrikimų. Vienas iš dažniausiai pasitaikančių šalutinių poveikių yra fotofobija. Tai turėtų atsiminti vaikai, žaidžiantys su lazerinėmis rodyklėmis, ir suvirintojai, kurie nepaiso asmeninių apsaugos priemonių.
IR spinduliai medicinoje
Gydymas infraraudonaisiais spinduliais yra vietinis ir bendras. Pirmuoju atveju tam tikroje kūno dalyje atliekamas vietinis veiksmas, o antruoju - visas kūnas yra veikiamas spindulių. Gydymo kursas priklauso nuo ligos ir gali trukti nuo 5 iki 20 seansų po 15-30 minučių. Atliekant procedūras būtina sąlyga yra apsauginių priemonių naudojimas. Akių sveikatai palaikyti naudojami specialūs kartoniniai įklotai arba akiniai.
Po pirmos procedūros odos paviršiuje atsiranda paraudimas su neaiškiomis ribomis, praeinantis maždaug per valandą.
IR spindulių skleidėjų veikimas
Kadangi yra daug medicinos prietaisų, žmonės juos perka individualiam naudojimui. Tačiau reikia atsiminti, kad tokie įrenginiai turi atitikti specialius reikalavimus ir būti naudojami laikantis saugos taisyklių. Tačiau svarbiausia – svarbu suprasti, kad, kaip ir bet kuris medicinos prietaisas, infraraudonųjų bangų skleidėjai negali būti naudojami daugeliui ligų.
| Bangos ilgis, µm | Naudingas veiksmas |
| 9,5 µm | Imunokorekcinis poveikis imunodeficito būsenoms, kurias sukelia badas, apsinuodijimas anglies tetrachloridu, imunosupresantų vartojimas. Tai veda prie normalių ląstelių imuniteto jungties parametrų atkūrimo. |
| 16,25 µm | Antioksidacinis veikimas. Jis atliekamas dėl laisvųjų radikalų susidarymo iš superoksidų ir hidroperoksidų bei jų rekombinacijos. |
| 8,2 ir 6,4 µm | Antibakterinis poveikis ir žarnyno mikrofloros normalizavimas dėl įtakos prostaglandinų hormonų sintezei, sukeliantis imunomoduliacinį poveikį. |
| 22,5 µm | Dėl to daugelis netirpių junginių, tokių kaip kraujo krešuliai ir aterosklerozinės plokštelės, perkeliami į tirpią būseną, todėl jie gali būti pašalinti iš organizmo. |
Todėl terapijos kursą turėtų pasirinkti kvalifikuotas specialistas, patyręs gydytojas. Priklausomai nuo skleidžiamų infraraudonųjų spindulių bangų ilgio, įrenginiai gali būti naudojami įvairiems tikslams.