Infračervené lúče: vlastnosti, použitie, vplyv na človeka. Zdroje infračerveného žiarenia

V roku 1800 vedec William Herschel oznámil svoj objav na stretnutí Kráľovskej spoločnosti v Londýne. Zmeral teplotu mimo spektra a našiel neviditeľné lúče s veľkou vykurovacou silou. Experiment uskutočnil pomocou svetelných filtrov ďalekohľadu. Všimol si, že v rôznej miere absorbujú svetlo a teplo slnečných lúčov.

Po 30 rokoch bola nepopierateľne dokázaná skutočnosť existencie neviditeľných lúčov nachádzajúcich sa za červenou časťou viditeľného slnečného spektra. Francúz Becquerel nazval toto žiarenie infračervené.

Vlastnosti IR žiarenia

Spektrum infračerveného žiarenia tvoria jednotlivé čiary a pásma. Ale môže to byť aj nepretržité. Všetko závisí od zdroja infračervených lúčov. Inými slovami, na čom záleží, je kinetická energia alebo teplota atómu alebo molekuly. Akýkoľvek prvok periodickej tabuľky v podmienkach rôznych teplôt má rôzne vlastnosti.

Napríklad infračervené spektrá excitovaných atómov v dôsledku relatívneho stavu zvyšku zväzku, jadra - budú mať striktne čiarové IR spektrá. A excitované molekuly sú pruhované, náhodne umiestnené. Všetko závisí nielen od mechanizmu superpozície vlastných lineárnych spektier každého atómu. Ale aj zo vzájomného pôsobenia týchto atómov.

So stúpajúcou teplotou sa mení spektrálna charakteristika tela. Zahriate pevné látky a kvapaliny teda vyžarujú súvislé infračervené spektrum. Pri teplotách nižších ako 300 °C je žiarenie zohriatej pevnej látky celé umiestnené v infračervenej oblasti. Štúdium IR vĺn a aplikácia ich najdôležitejších vlastností závisia od teplotného rozsahu.

Hlavnými vlastnosťami infračervených lúčov je absorpcia a ďalšie zahrievanie telies. Princíp prenosu tepla infražiaričmi sa líši od princípov konvekcie alebo vedenia tepla. V prúde horúcich plynov objekt stráca určité množstvo tepla, pokiaľ je jeho teplota nižšia ako teplota ohrievaného plynu.

A naopak: ak infračervené žiariče ožarujú predmet, neznamená to, že jeho povrch toto žiarenie pohltí. Môže tiež odrážať, absorbovať alebo prepúšťať lúče bez straty. Takmer vždy ožarovaný objekt časť tohto žiarenia pohltí, časť odrazí a časť prepustí.

Nie všetky svietiace predmety alebo vyhrievané telesá vyžarujú IR vlny. Takéto žiarenie nemajú napríklad žiarivky alebo plameň plynového sporáka. Princíp činnosti žiariviek je založený na žiare (fotoluminiscencia). Jeho spektrum je najbližšie k spektru denného svetla, bielemu svetlu. Preto v ňom nie je takmer žiadne IR žiarenie. A najvyššia intenzita žiarenia z plameňa plynového sporáka dopadá na modrú vlnovú dĺžku. V uvedených vyhrievaných telesách je infračervené žiarenie veľmi slabé.

Existujú aj látky, ktoré sú priehľadné pre viditeľné svetlo, ale nie sú schopné prenášať infračervené lúče. Napríklad vrstva vody s hrúbkou niekoľkých centimetrov neprepustí infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou väčšou ako 1 mikrón. Zároveň človek dokáže rozlíšiť predmety na dne voľným okom.

V neviditeľnej oblasti elektromagnetického spektra, ktoré začína za viditeľným červeným svetlom a končí pred mikrovlnným žiarením medzi frekvenciami 10 12 a 5∙10 14 Hz (alebo je v rozsahu vlnových dĺžok 1-750 nm). Názov pochádza z latinského slova infra a znamená „pod červeným“.

Využitie infračervených lúčov je rôznorodé. Používajú sa na vizualizáciu predmetov v tme alebo v dyme, na vyhrievanie sáun a na vyhrievanie krídel lietadiel na odmrazovanie, pri komunikácii na blízko a pri spektroskopickej analýze organických zlúčenín.

Otvorenie

Infračervené lúče objavil v roku 1800 britský hudobník a amatérsky astronóm nemeckého pôvodu William Herschel. Pomocou hranola rozdelil slnečné svetlo na jednotlivé zložky a pomocou teplomera zaznamenal zvýšenie teploty za červenú časť spektra.

IR žiarenie a teplo

Infračervené žiarenie sa často označuje ako tepelné žiarenie. Treba si však uvedomiť, že je to len jej dôsledok. Teplo je mierou translačnej energie (energie pohybu) atómov a molekúl látky. Senzory "teploty" v skutočnosti nemerajú teplo, ale len rozdiely v IR žiarení rôznych predmetov.

Mnohí učitelia fyziky tradične pripisujú všetko tepelné žiarenie Slnka infračerveným lúčom. Ale nie je to tak. S viditeľným slnečným žiarením prichádza 50 % všetkého tepla a elektromagnetické vlny akejkoľvek frekvencie s dostatočnou intenzitou môžu spôsobiť zahrievanie. Treba však povedať, že pri izbovej teplote vyžarujú predmety teplo hlavne v strednom infračervenom pásme.

IR žiarenie je absorbované a emitované rotáciami a vibráciami chemicky viazaných atómov alebo skupín atómov, a teda mnohými druhmi materiálov. Napríklad okenné sklo, ktoré je priepustné pre viditeľné svetlo, absorbuje infračervené žiarenie. Infračervené lúče sú z veľkej časti absorbované vodou a atmosférou. Aj keď sú okom neviditeľné, na pokožke ich cítiť.

Zem ako zdroj infračerveného žiarenia

Povrch našej planéty a oblaky absorbujú slnečnú energiu, z ktorej väčšina sa uvoľňuje do atmosféry vo forme infračerveného žiarenia. Niektoré látky v ňom, najmä vodná para a kvapky, ako aj metán, oxid uhličitý, oxid dusnatý, chlórfluórované uhľovodíky a fluorid sírový, absorbujú v infračervenej oblasti spektra a spätne vyžarujú do všetkých smerov vrátane Zeme. Zemská atmosféra a povrch sú preto vplyvom skleníkového efektu oveľa teplejšie, ako keby vo vzduchu neboli žiadne látky, ktoré pohlcujú infračervené lúče.

Toto žiarenie zohráva dôležitú úlohu pri prenose tepla a je neoddeliteľnou súčasťou takzvaného skleníkového efektu. V globálnom meradle sa vplyv infračervených lúčov rozširuje na radiačnú rovnováhu Zeme a ovplyvňuje takmer všetku biosférickú aktivitu. Takmer každý objekt na povrchu našej planéty vyžaruje elektromagnetické žiarenie hlavne v tejto časti spektra.

IR oblasti

IR rozsah je často rozdelený na užšie časti spektra. Nemecký inštitút pre normy DIN definoval nasledujúce rozsahy infračervených vlnových dĺžok:

• blízko (0,75-1,4 µm), bežne používané v komunikáciách z optických vlákien;
• krátkovlnné (1,4-3 mikróny), od ktorých sa výrazne zvyšuje absorpcia IR žiarenia vodou;
• stredná vlna, tiež nazývaná stredná (3-8 mikrónov);
• dlhé vlny (8-15 mikrónov);
• ďaleko (15-1000 mikrónov).

Táto klasifikačná schéma však nie je univerzálne používaná. Niektoré štúdie napríklad uvádzajú nasledujúce rozsahy: blízke (0,75-5 mikrónov), stredné (5-30 mikrónov) a dlhé (30-1000 mikrónov). Vlnové dĺžky používané v telekomunikáciách sú rozdelené do samostatných pásiem kvôli obmedzeniam detektorov, zosilňovačov a zdrojov.

Všeobecný zápis je odôvodnený ľudskými reakciami na infračervené lúče. Blízka infračervená oblasť je najbližšie k vlnovej dĺžke viditeľnej ľudským okom. Stredné a vzdialené infračervené žiarenie sa postupne vzďaľuje od viditeľnej časti spektra. Ďalšie definície sa riadia rôznymi fyzikálnymi mechanizmami (ako sú emisné špičky a absorpcia vody) a najnovšie sú založené na citlivosti použitých detektorov. Napríklad konvenčné kremíkové senzory sú citlivé v oblasti okolo 1050 nm a arzenid indium-gálium - v rozsahu od 950 nm do 1700 a 2200 nm.

Jasná hranica medzi infračerveným a viditeľným svetlom nie je definovaná. Ľudské oko je výrazne menej citlivé na červené svetlo nad 700 nm, avšak intenzívne (laserové) svetlo možno vidieť až do 780 nm. Začiatok IR rozsahu je v rôznych normách definovaný rôzne - niekde medzi týmito hodnotami. Zvyčajne je to 750 nm. Preto sú možné viditeľné infračervené lúče v rozsahu 750-780 nm.

Označenia v komunikačných systémoch

Optická komunikácia v blízkej infračervenej oblasti je technicky rozdelená do niekoľkých frekvenčných pásiem. Je to spôsobené rôznymi absorbčnými a priepustnými materiálmi (vláknami) a detektormi. Tie obsahujú:

• O-pásmo 1,260-1,360 nm.
• E-pásmo 1,360-1,460 nm.
• S-pásmo 1,460-1,530 nm.
• C-pásmo 1,530-1,565 nm.
• L-pásmo 1,565-1,625 nm.
• U-pásmo 1,625-1,675 nm.

termografia

Termografia alebo termálne zobrazovanie je typ infračerveného zobrazovania objektov. Keďže všetky telesá vyžarujú v IR oblasti a intenzita žiarenia sa zvyšuje s teplotou, na jeho detekciu a fotenie je možné použiť špecializované kamery s IR senzormi. V prípade veľmi horúcich predmetov v blízkej infračervenej alebo viditeľnej oblasti sa táto technika nazýva pyrometria.

Termografia je nezávislá od osvetlenia viditeľného svetla. Preto je možné „vidieť“ prostredie aj v tme. Na chladnejšom pozadí dobre vyniknú najmä teplé predmety vrátane ľudí a teplokrvných živočíchov. Infračervená fotografia krajiny zlepšuje vykreslenie objektov na základe ich tepelného výkonu: modrá obloha a voda sa javia takmer čierne, zatiaľ čo zelené lístie a pokožka sa javia svetlé.

Historicky bola termografia široko používaná vojenskými a bezpečnostnými službami. Okrem toho nachádza mnoho ďalších využití. Hasiči ho napríklad používajú na to, aby videli cez dym, našli ľudí a lokalizovali horúce miesta počas požiaru. Termografia môže odhaliť abnormálny rast tkaniva a defekty v elektronických systémoch a obvodoch v dôsledku ich zvýšenej tvorby tepla. Elektrikári, ktorí sa starajú o elektrické vedenie, môžu zistiť prehrievanie spojov a častí, ktoré naznačujú poruchu, a eliminovať potenciálne riziká. Keď tepelná izolácia zlyhá, odborníci v oblasti stavebníctva môžu vidieť úniky tepla a zlepšiť účinnosť chladiacich alebo vykurovacích systémov. V niektorých vozidlách vyššej kategórie sú na pomoc vodičovi nainštalované termokamery. Termografické zobrazovanie možno použiť na monitorovanie určitých fyziologických reakcií u ľudí a teplokrvných živočíchov.

Vzhľad a spôsob ovládania modernej termokamery sa nelíšia od klasickej videokamery. Schopnosť vidieť v infračervenom pásme je taká užitočná funkcia, že možnosť zaznamenávať obrázky je často voliteľná a záznamník nie je vždy dostupný.

Iné obrázky

Pri IR fotografii sa blízky infračervený rozsah zachytáva pomocou špeciálnych filtrov. Digitálne fotoaparáty majú tendenciu blokovať IR žiarenie. Avšak lacné kamery, ktoré nemajú vhodné filtre, sú schopné „vidieť“ v blízkom infračervenom rozsahu. V tomto prípade sa normálne neviditeľné svetlo javí ako jasne biele. Vidno to najmä pri fotografovaní v blízkosti osvetlených infračervených objektov (napríklad lámp), kde výsledný šum spôsobuje vyblednutie obrazu.

Za zmienku stojí aj zobrazovanie pomocou T-lúča, čo je zobrazovanie v ďalekom rozsahu terahertzov. Nedostatok svetelných zdrojov robí tieto obrázky technicky náročnejšími ako väčšina ostatných IR zobrazovacích techník.

LED diódy a lasery

Medzi umelé zdroje infračerveného žiarenia patria okrem horúcich predmetov aj LED diódy a lasery. Prvé sú malé, lacné optoelektronické zariadenia vyrobené z polovodičových materiálov, ako je arzenid gália. Používajú sa ako optoizolátory a ako svetelné zdroje v niektorých komunikačných systémoch s optickými vláknami. Výkonné opticky čerpané IR lasery fungujú na báze oxidu uhličitého a oxidu uhoľnatého. Používajú sa na spustenie a úpravu chemických reakcií a separáciu izotopov. Okrem toho sa používajú v lidarových systémoch na určenie vzdialenosti k objektu. Zdroje infračerveného žiarenia sa používajú aj v diaľkomeroch automatických samozaostrovacích kamier, poplašných zariadeniach a optických zariadeniach na nočné videnie.

IR prijímače

IR detektory zahŕňajú termosenzitívne zariadenia, ako sú termočlánkové detektory, bolometre (niektoré sú chladené takmer na absolútnu nulu, aby sa znížil šum zo samotného detektora), fotovoltaické články a fotovodiče. Posledne menované sú vyrobené z polovodičových materiálov (napr. kremík a sulfid olovnatý), ktorých elektrická vodivosť sa pri vystavení infračerveným lúčom zvyšuje.

Kúrenie

Infračervené žiarenie sa využíva na vykurovanie – napríklad vykurovanie sáun a odmrazovanie krídel lietadiel. Okrem toho sa čoraz častejšie používa na roztavenie asfaltu pri výstavbe nových ciest či opravách poškodených plôch. IR žiarenie je možné využiť pri varení a ohrievaní jedla.

Pripojenie

IR vlnové dĺžky sa používajú na prenos údajov na krátke vzdialenosti, napríklad medzi počítačovými perifériami a osobnými digitálnymi asistentmi. Tieto zariadenia zvyčajne spĺňajú štandardy IrDA.

IR komunikácia sa zvyčajne používa v interiéri v oblastiach s vysokou hustotou obyvateľstva. Toto je najbežnejší spôsob ovládania zariadení na diaľku. Vlastnosti infračervených lúčov im neumožňujú preniknúť cez steny, a preto neinteragujú so spotrebičmi v susedných miestnostiach. Okrem toho sa IR lasery používajú ako zdroje svetla v komunikačných systémoch s optickými vláknami.

Spektroskopia

Spektroskopia infračerveného žiarenia je technológia používaná na stanovenie štruktúr a zloženia (predovšetkým) organických zlúčenín skúmaním prenosu infračerveného žiarenia cez vzorky. Je založený na vlastnostiach látok absorbovať určité jeho frekvencie, ktoré závisia od napínania a ohýbania v rámci molekúl vzorky.

Charakteristiky infračervenej absorpcie a emisie molekúl a materiálov poskytujú dôležité informácie o veľkosti, tvare a chemickej väzbe molekúl, atómov a iónov v pevných látkach. Energie rotácie a vibrácie sú kvantované vo všetkých systémoch. IR žiarenie energie hν, emitované alebo absorbované danou molekulou alebo látkou, je mierou rozdielu niektorých vnútorných energetických stavov. Tie sú zase určené atómovou hmotnosťou a molekulárnymi väzbami. Z tohto dôvodu je infračervená spektroskopia mocným nástrojom na určovanie vnútornej štruktúry molekúl a látok, alebo ak sú takéto informácie už známe a tabuľkové, ich množstva. Techniky infračervenej spektroskopie sa často používajú na určenie zloženia, a tým aj pôvodu a veku archeologických vzoriek, ako aj na detekciu umeleckých falzifikátov a iných predmetov, ktoré sa pri pohľade pod viditeľným svetlom podobajú originálom.

Výhody a poškodenie infračervených lúčov

Dlhovlnné infračervené žiarenie sa v medicíne používa na tieto účely:

• normalizácia krvného tlaku stimuláciou krvného obehu;
• čistenie tela od solí ťažkých kovov a toxínov;
• zlepšiť krvný obeh mozgu a pamäte;
• normalizácia hormonálnych hladín;
• udržiavanie rovnováhy voda-soľ;
• obmedzenie šírenia húb a mikróbov;
• anestézia;
• zmierniť zápal;
• posilnenie imunity.

Infračervené žiarenie môže byť zároveň škodlivé pri akútnych hnisavých ochoreniach, krvácaní, akútnych zápaloch, ochoreniach krvi, zhubných nádoroch. Nekontrolovaná dlhodobá expozícia vedie k začervenaniu kože, popáleninám, dermatitíde, úpalu. Krátkovlnné infračervené lúče sú pre oči nebezpečné – môže sa vyvinúť svetloplachosť, šedý zákal a zhoršenie zraku. Na vykurovanie by sa preto mali používať iba zdroje dlhovlnného žiarenia.

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 viac ako 5 mikrónov - žiarenie absorbované na povrchu kože (rozsah IR-C). Okrem toho sa najväčšia penetrácia pozoruje v rozsahu od 0,75 do 3 mikrónov a tento rozsah sa nazýva "terapeutické okno priehľadnosti".

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

Ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že voda sama o sebe intenzívne absorbuje infračervené žiarenie v rozsahu 1,5-10 mikrónov s vrcholmi na vlnových dĺžkach 2,93, 4,7 a 6,2 mikrónov (Yukhnevich G.V. Infrared spectroscopy of water, M, 1973), potom je najúčinnejšia pre procesy ohrevu a sušenia by sa mali považovať IR žiariče vyžarujúce v strednom a ďalekom infračervenom spektre so špičkovou intenzitou žiarenia v rozsahu vlnových dĺžok 1,5-6,5 μm.

Celkové množstvo energie vyžiarenej za jednotku času jednotkou vyžarujúceho povrchu sa nazýva emisivita IR žiariča E, W / m². Energia žiarenia závisí od vlnovej dĺžky λ a teploty vyžarujúceho povrchu a je integrálnou charakteristikou, pretože zohľadňuje energiu žiarenia 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 žiarenia IR žiaričov NOMACON™ IKN-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 posunovací zákon). Zároveň vrchol intenzity žiarenia (85-90% spektra) spadá do rozsahu vlnových dĺžok 1,5-6 μm, čo pre tento prípad zodpovedá optimálnej fyzike procesu infračerveného ohrevu a sušenia.

Intenzita infračerveného žiarenia a tým aj špecifická energia žiarenia klesá s rastúcou vzdialenosťou od zdroja žiarenia. Obrázok 3 zobrazuje krivky zmien špecifickej energie žiarenia keramických žiaričov NOMACON™ IKN-101 v závislosti od vzdialenosti medzi vyžarujúcim povrchom a bodom merania pozdĺž kolmice k vyžarovaciemu povrchu. Merania sa uskutočňovali selektívnym rádiometrom v rozsahu vlnových dĺžok 1,5–8 µm s následnou integráciou spektier intenzity žiarenia. Ako je možné vidieť z grafu, špecifická energia žiarenia E, W/m² klesá nepriamo úmerne so vzdialenosťou L, m od zdroja žiarenia.

Svetlo je kľúčom k existencii živých organizmov na Zemi. Vplyvom infračerveného žiarenia môže nastať obrovské množstvo procesov. Okrem toho sa používa na liečebné účely. Od 20. storočia sa svetelná terapia stala významnou súčasťou tradičnej medicíny.

Vlastnosti žiarenia

Fototerapia je špeciálna sekcia vo fyzioterapii, ktorá študuje účinky svetelnej vlny na ľudský organizmus. Poznamenalo sa, že vlny majú rôzny rozsah, takže ovplyvňujú ľudské telo rôznymi spôsobmi. Je dôležité poznamenať, že žiarenie má najväčšiu hĺbku prieniku. Čo sa týka povrchového efektu, ultrafialové ho majú.

Infračervené spektrum (spektrum žiarenia) má zodpovedajúcu vlnovú dĺžku, konkrétne 780 nm. až 10 000 nm. Čo sa týka fyzioterapie, na liečbu človeka sa používa vlnová dĺžka, ktorá sa pohybuje v spektre od 780 nm. do 1400 nm. Tento rozsah infračerveného žiarenia sa považuje za normu terapie. Zjednodušene povedané, aplikuje sa príslušná vlnová dĺžka, a to kratšia, schopná preniknúť do pokožky tri centimetre. Okrem toho sa berie do úvahy špeciálna energia kvanta, frekvencia žiarenia.

Podľa mnohých štúdií sa zistilo, že svetlo, rádiové vlny, infračervené lúče sú rovnakej povahy, pretože ide o rôzne druhy elektromagnetických vĺn, ktoré obklopujú ľudí všade. Tieto vlny poháňajú televízory, mobilné telefóny a rádiá. Jednoducho povedané, vlny umožňujú človeku vidieť svet okolo seba.

Infračervené spektrum má zodpovedajúcu frekvenciu, ktorej vlnová dĺžka je 7-14 mikrónov, čo má jedinečný vplyv na ľudský organizmus. Táto časť spektra zodpovedá žiareniu ľudského tela.

Čo sa týka objektov kvanta, molekuly nemajú schopnosť ľubovoľne oscilovať. Každá kvantová molekula má určitý súbor energie, frekvencií žiarenia, ktoré sú uložené v momente kmitania. Treba však vziať do úvahy, že molekuly vzduchu sú vybavené rozsiahlym súborom takýchto frekvencií, takže atmosféra je schopná absorbovať žiarenie v rôznych spektrách.

Zdroje žiarenia

Slnko je hlavným zdrojom IR.

Vďaka nemu možno predmety zahriať na určitú teplotu. V dôsledku toho sa v spektre týchto vĺn vyžaruje tepelná energia. Potom sa energia dostane k objektom. Proces prenosu tepelnej energie sa uskutočňuje z objektov s vysokou teplotou na nižšiu. V tejto situácii majú predmety rôzne vyžarovacie vlastnosti, ktoré závisia od viacerých telies.

Zdroje infračerveného žiarenia sú všade, vybavené prvkami, ako sú LED diódy. Všetky moderné televízory sú vybavené diaľkovými ovládačmi, keďže pracujú v príslušnej frekvencii infračerveného spektra. Ich súčasťou sú LED diódy. V priemyselnej výrobe možno vidieť rôzne zdroje infračerveného žiarenia, napr.: pri sušení lakovaných povrchov.

Najvýraznejším predstaviteľom umelého zdroja v Rusku boli ruské kachle. Takmer všetci ľudia zažili vplyv takejto pece a tiež ocenili jej výhody. Preto je takéto žiarenie cítiť z vyhriatej piecky alebo vykurovacieho radiátora. V súčasnosti sú veľmi obľúbené infražiariče. Majú zoznam výhod v porovnaní s konvekčnou možnosťou, pretože sú ekonomickejšie.

Hodnota koeficientu

V infračervenom spektre existuje niekoľko odrôd koeficientu, a to:

• žiarenie;
• koeficient odrazu;
• priepustný pomer.

Emisivita je teda schopnosť objektov vyžarovať frekvenciu žiarenia, ako aj energiu kvanta. Môže sa líšiť v závislosti od materiálu a jeho vlastností, ako aj teploty. Koeficient má také maximálne vyliečenie = 1, ale v reálnej situácii je to vždy menej. Pokiaľ ide o nízku schopnosť žiarenia, potom je obdarený prvkami, ktoré majú lesklý povrch, ako aj kovmi. Koeficient závisí od indikátorov teploty.

Faktor odrazivosti udáva schopnosť materiálov odrážať frekvenciu skúšok. Závisí od typu materiálov, vlastností a teplotných indikátorov. Odraz je v podstate prítomný na leštených a hladkých povrchoch.

Priepustnosť meria schopnosť objektov viesť cez seba infračervené žiarenie. Takýto koeficient priamo závisí od hrúbky a typu materiálu. Je dôležité poznamenať, že väčšina materiálov takýto faktor nemá.

Použitie v medicíne

Infračervená svetelná terapia sa stala veľmi populárnou v modernom svete. Použitie infračerveného žiarenia v medicíne je spôsobené tým, že technika má liečivé vlastnosti. Vďaka tomu má priaznivý vplyv na ľudský organizmus. Tepelný vplyv formuje telo v tkanivách, regeneruje tkanivá a stimuluje reparáciu, urýchľuje fyzikálno-chemické reakcie.

Okrem toho sa telo výrazne zlepšuje, pretože sa vyskytujú tieto procesy:

• zrýchlenie prietoku krvi;
• vazodilatácia;
• výroba biologicky aktívnych látok;
• svalová relaxácia;
• skvelá nálada;
• pohodlný stav;
• Pekné sny;
• zníženie tlaku;
• odstránenie fyzického, psycho-emocionálneho preťaženia atď.

Viditeľný efekt ošetrenia sa dostaví v priebehu niekoľkých procedúr. Okrem uvedených funkcií má infračervené spektrum protizápalový účinok na ľudský organizmus, pomáha bojovať proti infekcii, stimuluje a posilňuje imunitný systém.

Takáto terapia v medicíne má nasledujúce vlastnosti:

• biostimulačné;
• protizápalové;
• detoxikácia;
• zlepšený prietok krvi;
• prebudenie sekundárnych funkcií tela.

Infračervené svetelné žiarenie, respektíve jeho úprava, má pre ľudský organizmus viditeľný prínos.

Terapeutické techniky

Terapia je dvojakého druhu, a to – všeobecná, lokálna. S ohľadom na lokálnu expozíciu sa liečba vykonáva na špecifickej časti tela pacienta. Pri celkovej terapii je použitie svetelnej terapie určené pre celé telo.

Procedúra sa vykonáva dvakrát denne, trvanie relácie sa pohybuje medzi 15-30 minútami. Všeobecný liečebný kurz obsahuje najmenej päť až dvadsať procedúr. Uistite sa, že máte pripravenú infračervenú ochranu pre oblasť tváre. Na oči sú určené špeciálne okuliare, vata alebo kartónové podložky. Po relácii je koža pokrytá erytémom, konkrétne začervenaním s rozmazanými hranicami. Erytém zmizne hodinu po zákroku.

Indikácie a kontraindikácie pre liečbu

IC má hlavné indikácie na použitie v medicíne:

• ochorenia orgánov ENT;
• neuralgia a neuritída;
• choroby postihujúce muskuloskeletálny systém;
• patológia očí a kĺbov;
• zápalové procesy;
• rany;
• popáleniny, vredy, dermatózy a jazvy;
• bronchiálna astma;
• cystitída;
• urolitiáza;
• osteochondróza;
• cholecystitída bez kameňov;
• artritída;
• gastroduodenitída v chronickej forme;
• zápal pľúc.

Liečba svetlom má pozitívne výsledky. Okrem terapeutického účinku môže byť IR pre ľudské telo nebezpečné. Je to spôsobené tým, že existujú určité kontraindikácie, ktorých nedodržanie môže byť zdraviu škodlivé.

Ak existujú nasledujúce ochorenia, takáto liečba bude škodlivá:

• obdobie tehotenstva;
• choroby krvi;
• individuálna neznášanlivosť;
• chronické ochorenia v akútnom štádiu;
• hnisavé procesy;
• aktívna tuberkulóza;
• predispozícia k krvácaniu;
• novotvary.

Tieto kontraindikácie by sa mali brať do úvahy, aby ste nepoškodili svoje zdravie. Príliš veľká intenzita žiarenia môže spôsobiť veľké škody.

Pokiaľ ide o poškodenie IR v medicíne a pri práci, môže dôjsť k popáleniu a silnému začervenaniu kože. V niektorých prípadoch sa ľuďom vytvorili nádory na tvári, keďže boli v kontakte s týmto žiarením dlhší čas. Výrazné poškodenie infračerveným žiarením môže mať za následok dermatitídu a tiež úpal.

Infračervené lúče sú pre oči dosť nebezpečné, najmä v rozsahu do 1,5 mikrónu. Dlhodobá expozícia má značné škody, pretože sa objavuje fotofóbia, šedý zákal, problémy so zrakom. Dlhodobé pôsobenie IR je veľmi nebezpečné nielen pre ľudí, ale aj pre rastliny. Pomocou optických zariadení sa môžete pokúsiť opraviť problém s videním.

Vplyv na rastliny

Každý vie, že IR majú priaznivý vplyv na rast a vývoj rastlín. Napríklad, ak vybavíte skleník infračerveným ohrievačom, môžete vidieť ohromujúci výsledok. Zahrievanie sa uskutočňuje v infračervenom spektre, kde sa pozoruje určitá frekvencia a vlna sa rovná 50 000 nm. až do 2 000 000 nm.

Sú celkom zaujímavé fakty, podľa ktorých sa dá zistiť, že všetky rastliny, živé organizmy, sú ovplyvňované slnečným žiarením. Slnečné žiarenie má špecifický rozsah, ktorý sa skladá z 290 nm. - 3000 nm. Jednoducho povedané, žiarivá energia hrá dôležitú úlohu v živote každej rastliny.

Vzhľadom na zaujímavé a informatívne fakty možno určiť, že rastliny potrebujú svetlo a slnečnú energiu, pretože sú zodpovedné za tvorbu chlorofylu a chloroplastov. Rýchlosť svetla ovplyvňuje rozťahovanie, vznik buniek a rastové procesy, načasovanie plodenia a kvitnutia.

Špecifiká mikrovlnnej rúry

Mikrovlnné rúry pre domácnosť sú vybavené mikrovlnami, ktoré sú o niečo nižšie ako gama a röntgenové lúče. Takéto pece sú schopné vyvolať ionizačný účinok, ktorý predstavuje nebezpečenstvo pre ľudské zdravie. Mikrovlny sú umiestnené v medzere medzi infračervenými a rádiovými vlnami, takže takéto pece nedokážu ionizovať molekuly, atómy. Funkčné mikrovlnné rúry neovplyvňujú ľudí, pretože sa absorbujú do jedla a vytvárajú teplo.

Mikrovlnné rúry nemôžu vyžarovať rádioaktívne častice, preto nemajú rádioaktívny účinok na potraviny a živé organizmy. Preto by ste sa nemali obávať, že mikrovlnné rúry môžu poškodiť vaše zdravie!

William Herschel si prvýkrát všimol, že za červeným okrajom spektra Slnka 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 strednom a vzdialenom IR 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 sú teleskopy pre stredné a ďaleké infračervené žiarenie vynášané do vesmíru a ochladzované na teplotu tekutého dusíka alebo dokonca hélia.

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

Zdroje

Fragment jedného z takzvaných Hubbleových hlbokých polí. V roku 1995 vesmírny teleskop akumuloval svetlo prichádzajúce z jednej časti 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, označovaná aj ako M104, sa nachádza v zhluku galaxií v súhvezdí Panna a je pre nás viditeľná takmer zboku. Má obrovskú centrálnu vydutinu (guľovité zhrubnutie v strede galaxie) a obsahuje asi 800 miliárd hviezd - 2-3 krát viac ako Mliečna dráha.

V strede galaxie je supermasívna čierna diera s hmotnosťou asi miliardy slnečných hmôt. 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

Priemer hlavného zrkadla 85 cm vyrobené z berýlia a ochladené na teplotu 5,5 Komu na zníženie vlastného infračerveného žiarenia zrkadla.

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

• Compton Gamma Observatory (1991 – 2000, 20 keV-30 GeV), pozri 100 MeV gama oblohu,
• Röntgenové observatórium "Chandra" (1999, 100 eV-10 keV),
• Hubbleov vesmírny ďalekohľad (1990, 100–2100 nm),
• Spitzerov infračervený ďalekohľad (2003, 3–180 mikrón).

Očakáva sa, že životnosť Spitzerovho teleskopu bude približne 5 rokov. Ďalekohľad dostal svoje meno na počesť astrofyzika Lymana Spitzera (1914-97), ktorý v roku 1946, dávno pred vypustením prvého satelitu, publikoval článok „Výhody mimozemského observatória pre astronómiu“ a o 30 rokov neskôr presvedčil NASA a Kongresom USA začať s vývojom vesmírneho teleskopu Hubbleovho teleskopu.

prieskumy oblohy

Blízka infračervená obloha 1–4 mikrón a v strednom infračervenom rozsahu 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. Pozorovaniu 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 jasu oblohy v rozsahu od 1,25 do 240 mikrón.

Aplikácia Zeme

Zariadenie je založené na elektrónovo-optickom prevodníku (IOC), ktorý umožňuje výrazne (100- až 50-tisíckrát) zosilniť slabé viditeľné alebo infračervené svetlo.

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

Zrýchlenie fotoelektrónov umožňuje v podmienkach slabého osvetlenia využiť doslova každé kvantum svetla na získanie obrazu, avšak v úplnej tme je potrebné osvetlenie. Aby nedošlo k prezradeniu prítomnosti pozorovateľa, použije sa takmer IR reflektor (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 ohrieva najmä strop.

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

Na zvýšenie plochy sú radiátory vyrobené ploché. Povrchová teplota však nemôže byť vysoká. V iných modeloch ohrievačov je použitá špirála vyhriata na niekoľko stoviek stupňov (červené teplo) a konkávny kovový reflektor, ktorý vytvára usmernený prúd infračerveného žiarenia.