Rrezet infra të kuqe: vetitë, aplikimet, efektet tek njerëzit. Burimet e rrezatimit infra të kuqe

Në 1800, shkencëtari William Herschel njoftoi zbulimin e tij në një takim të Shoqërisë Mbretërore të Londrës. Ai mati temperaturat jashtë spektrit dhe zbuloi rreze të padukshme me fuqi të madhe ngrohëse. Ai e kreu eksperimentin duke përdorur filtra teleskopi. Ai vuri re se ato thithin dritën dhe nxehtësinë nga rrezet e diellit në shkallë të ndryshme.

Pas 30 vjetësh, u vërtetua padiskutim ekzistenca e rrezeve të padukshme të vendosura përtej pjesës së kuqe të spektrit të dukshëm diellor. Bekereli francez e quajti këtë rrezatim infra të kuqe.

Karakteristikat e rrezatimit IR

Spektri i rrezatimit infra të kuq përbëhet nga linja dhe breza individualë. Por mund të jetë edhe i vazhdueshëm. E gjitha varet nga burimi i rrezeve IR. Me fjalë të tjera, ajo që ka rëndësi është energjia kinetike ose temperatura e një atomi ose molekule. Çdo element i tabelës periodike në kushte temperatura të ndryshme ka karakteristika të ndryshme.

Për shembull, spektrat infra të kuqe të atomeve të ngacmuara, për shkak të gjendjes relative të pushimit të tufës së bërthamës, do të kenë spektra rreptësisht të linjës IR. Dhe molekulat e ngacmuara janë me vija, të vendosura në mënyrë kaotike. Gjithçka varet jo vetëm nga mekanizmi i mbivendosjes së spektrave të veta lineare të secilit atom. Por edhe nga bashkëveprimi i këtyre atomeve me njëri-tjetrin.

Me rritjen e temperaturës, karakteristikat spektrale të trupit ndryshojnë. Kështu, lëndët e ngurta dhe lëngjet e nxehta lëshojnë një spektër të vazhdueshëm infra të kuqe. Në temperatura nën 300°C, rrezatimi i një trupi të ngurtë të nxehtë është tërësisht në rajonin infra të kuqe. Si studimi i valëve IR ashtu edhe aplikimet e tyre varen nga diapazoni i temperaturës. vetitë më të rëndësishme.

Vetitë kryesore të rrezeve IR janë thithja dhe ngrohja e mëtejshme e trupave. Parimi i transferimit të nxehtësisë nga ngrohësit infra të kuqe ndryshon nga parimet e konvekcionit ose përcjelljes. Duke qenë në një rrjedhë gazesh të nxehtë, një objekt humbet një sasi nxehtësie për sa kohë që temperatura e tij është më e ulët se temperatura e gazit të ndezur.

Dhe anasjelltas: nëse emetuesit infra të kuqe rrezatojnë një objekt, kjo nuk do të thotë që sipërfaqja e tij thith këtë rrezatim. Ai gjithashtu mund të reflektojë, thithë ose transmetojë rrezet pa humbje. Pothuajse gjithmonë, objekti i rrezatuar thith një pjesë të këtij rrezatimi, reflekton një pjesë dhe transmeton një pjesë.

Jo të gjitha objektet me shkëlqim ose trupat e nxehtë lëshojnë valë infra të kuqe. Për shembull, llambat fluoreshente ose flaka e një sobë me gaz nuk kanë rrezatim të tillë. Parimi i funksionimit të llambave fluoreshente bazohet në shkëlqim (fotolumineshencë). Spektri i tij është më afër spektrit të dritës së ditës, dritës së bardhë. Prandaj, nuk ka pothuajse asnjë rrezatim IR në të. Dhe intensiteti më i lartë i rrezatimit të flakës së një sobë me gaz bie në gjatësinë e valës ngjyre blu. Rrezatimi IR i trupave të nxehtë të listuar është shumë i dobët.

Ka edhe substanca që janë transparente ndaj dritës së dukshme, por nuk janë të afta të transmetojnë rrezet infra të kuqe. Për shembull, një shtresë uji me trashësi disa centimetra nuk do të transmetojë rrezatim infra të kuqe me një gjatësi vale më të madhe se 1 mikron. Në këtë rast, një person mund të dallojë objektet e vendosura në fund me sy të lirë.

Në rajonin e padukshëm të spektrit elektromagnetik, i cili fillon pas dritës së kuqe të dukshme dhe përfundon para rrezatimit të mikrovalës midis frekuencave 10 12 dhe 5∙10 14 Hz (ose është në intervalin e gjatësisë valore 1-750 nm). Emri vjen nga fjala latine infra dhe do të thotë "nën të kuqe".

Përdorimet e rrezeve infra të kuqe janë të ndryshme. Ato përdoren për imazhin e objekteve në errësirë ​​ose tym, ngrohjen e saunave dhe ngrohjen e krahëve të avionëve për ngrirjen e akullit, komunikime me rreze të shkurtër dhe analiza spektroskopike. komponimet organike.

Hapja

Rrezet infra të kuqe u zbuluan në 1800 nga muzikanti britanik dhe astronomi amator William Herschel me origjinë gjermane. Duke përdorur një prizëm, ai e ndau dritën e diellit në përbërësit e tij dhe, duke përdorur një termometër, regjistroi një rritje të temperaturës përtej pjesës së kuqe të spektrit.

Rrezatimi IR dhe nxehtësia

Rrezatimi infra i kuq shpesh quhet rrezatim termik. Sidoqoftë, duhet të theksohet se kjo është vetëm pasojë e saj. Nxehtësia është një masë e energjisë përkthimore (energjisë së lëvizjes) të atomeve dhe molekulave të një substance. Sensorët e "temperaturës" në fakt nuk matin nxehtësinë, por vetëm ndryshimet në emetimet IR të objekteve të ndryshme.

Shumë mësues të fizikës tradicionalisht ia atribuojnë të gjithë rrezatimin termik të Diellit rrezeve infra të kuqe. Por nuk është kështu. Rrezet e dukshme të diellit furnizojnë 50% të të gjithë nxehtësisë dhe valët elektromagnetike të çdo frekuence me intensitet të mjaftueshëm mund të shkaktojnë ngrohje. Megjithatë, është e drejtë të thuhet se në temperaturën e dhomës, objektet prodhojnë nxehtësi kryesisht në rajonin me infra të kuqe.

Rrezatimi IR absorbohet dhe emetohet nga rrotullimet dhe dridhjet e atomeve ose grupeve të atomeve të lidhura kimikisht dhe, për rrjedhojë, nga shumë lloje materialesh. Për shembull, xhami i dritares që është transparent ndaj dritës së dukshme thith rrezatimin IR. Rrezet infra të kuqe absorbohen kryesisht nga uji dhe atmosfera. Edhe pse janë të padukshme për syrin, ato mund të ndihen në lëkurë.

Toka si burim i rrezatimit infra të kuq

Sipërfaqja e planetit tonë dhe retë thithin energjinë diellore, shumica e së cilës lëshohet në atmosferë në formën e rrezatimit infra të kuq. Disa substanca në të, kryesisht avulli dhe pikat e ujit, si dhe metani, dioksidi i karbonit, oksidi i azotit, klorofluorokarbonet dhe heksafluoridi i squfurit, absorbohen në rajonin infra të kuqe të spektrit dhe riemetohen në të gjitha drejtimet, përfshirë në Tokë. Prandaj, për shkak të efektit të serrës, atmosfera dhe sipërfaqja e tokës janë shumë më të ngrohta sesa nëse nuk do të kishte substanca që thithin rrezet infra të kuqe në ajër.

Ky rrezatim luan një rol të rëndësishëm në transferimin e nxehtësisë dhe është pjesë përbërëse e të ashtuquajturit Efekti serrë. Në shkallë globale, ndikimi i rrezeve infra të kuqe shtrihet në ekuilibrin e rrezatimit të Tokës dhe ndikon pothuajse në të gjithë aktivitetin e biosferës. Pothuajse çdo objekt në sipërfaqen e planetit tonë lëshon rrezatim elektromagnetik kryesisht në këtë pjesë të spektrit.

Rajonet IR

Gama infra të kuqe shpesh ndahet në seksione më të ngushta të spektrit. Instituti gjerman i standardeve DIN ka përcaktuar intervalet e mëposhtme të gjatësisë valore të rrezeve infra të kuqe:

• afër (0,75-1,4 µm), zakonisht përdoret në komunikimet me fibra optike;
• me valë të shkurtër (1.4-3 mikron), duke filluar nga e cila rritet ndjeshëm thithja e rrezatimit IR nga uji;
• valë e mesme, e quajtur edhe e ndërmjetme (3-8 mikronë);
• valë e gjatë (8-15 mikronë);
• me rreze të gjatë (15-1000 µm).

Megjithatë, kjo skemë klasifikimi nuk përdoret në mënyrë universale. Për shembull, disa studime raportojnë intervalet e mëposhtme: afër (0,75-5 µm), mesatare (5-30 µm) dhe të gjata (30-1000 µm). Gjatësitë e valëve të përdorura në telekomunikacion klasifikohen në breza të veçantë për shkak të kufizimeve të detektorëve, amplifikuesve dhe burimeve.

Sistemi i përgjithshëm i shënimeve justifikohet nga reagimet njerëzore ndaj rrezeve infra të kuqe. Rajoni afër infra të kuqe është më afër gjatësisë valore të dukshme për syrin e njeriut. Rrezatimi IR i mesëm dhe i largët gradualisht largohet nga pjesa e dukshme e spektrit. Përkufizime të tjera ndjekin mekanizma të ndryshëm fizikë (siç janë maja e emetimit dhe thithja e ujit), dhe ato më të rejat bazohen në ndjeshmërinë e detektorëve të përdorur. Për shembull, sensorët konvencionalë të silikonit janë të ndjeshëm në rajonin prej rreth 1050 nm, dhe arsenidi i galiumit të indiumit është i ndjeshëm në intervalin nga 950 nm në 1700 dhe 2200 nm.

Nuk ka kufi të qartë midis dritës infra të kuqe dhe asaj të dukshme. Syri i njeriut është shumë më pak i ndjeshëm ndaj dritës së kuqe mbi 700 nm, por drita intensive (nga lazeri) mund të shihet deri në rreth 780 nm. Fillimi i gamës infra të kuqe përcaktohet ndryshe në standarde të ndryshme - diku midis këtyre vlerave. Zakonisht kjo është 750 nm. Prandaj, rrezet infra të kuqe të dukshme janë të mundshme në intervalin 750-780 nm.

Simbolet në sistemet e komunikimit

Komunikimet optike afër infra të kuqe teknikisht ndahen në një numër brezash frekuencash. Kjo është për shkak të materialeve të ndryshme thithëse dhe transmetuese (fibrave) dhe detektorëve. Kjo perfshin:

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

Termografia

Termografia, ose imazhi termik, është një lloj imazhi infra të kuqe i objekteve. Meqenëse të gjithë trupat lëshojnë rrezatim infra të kuqe dhe intensiteti i rrezatimit rritet me temperaturën, kamerat e specializuara me sensorë infra të kuqe mund të përdoren për ta zbuluar atë dhe për të bërë fotografi. Në rastin e objekteve shumë të nxehta në rajonin afër infra të kuqe ose të dukshme, kjo metodë quhet pirometri.

Termografia është e pavarur nga ndriçimi i dritës së dukshme. Prandaj, mund të "shihet" mjedisi edhe në errësirë. Në veçanti, objektet e ngrohta, duke përfshirë njerëzit dhe kafshët me gjak të ngrohtë, dalin mirë në një sfond më të freskët. Fotografia e peizazhit me rreze infra të kuqe përmirëson shfaqjen e objekteve në varësi të transferimit të tyre të nxehtësisë: qielli blu dhe uji duket pothuajse i zi, me gjethe jeshile dhe lëkura që shfaqen me shkëlqim.

Historikisht, termografia është përdorur gjerësisht nga shërbimet ushtarake dhe të sigurisë. Përveç kësaj, ajo ka shumë përdorime të tjera. Për shembull, zjarrfikësit e përdorin atë për të parë përmes tymit, për të gjetur njerëz dhe për të lokalizuar pikat e nxehta gjatë një zjarri. Termografia mund të zbulojë rritje jonormale të indeve dhe defekte në sistemet elektronike dhe diagramet për shkak të tyre rritje e sekretimit ngrohjes. Elektricistët që mirëmbajnë linjat e energjisë mund të zbulojnë lidhjet e mbinxehjes dhe pjesët që tregojnë një problem dhe eliminojnë rrezikun e mundshëm. Kur izolimi dështon, profesionistët e ndërtimit mund të shohin rrjedhje nxehtësie dhe të përmirësojnë efikasitetin e sistemeve të ftohjes ose ngrohjes. Në disa makina të nivelit të lartë, instalohen imazhe termike për të ndihmuar shoferin. Imazhi termografik mund të monitorojë disa reaksione fiziologjike te njerëzit dhe kafshët me gjak të ngrohtë.

Pamja dhe mënyra e funksionimit të një kamera moderne termografike nuk janë të ndryshme nga ato të një videokamere konvencionale. Aftësia për të parë në spektrin infra të kuqe është e tillë funksion i dobishëm se aftësia për të regjistruar imazhe është shpesh opsionale dhe moduli i regjistrimit nuk është gjithmonë i disponueshëm.

Imazhe të tjera

Në fotografinë IR, rajoni afër infra të kuqe kapet duke përdorur filtra të veçantë. Kamera dixhitale, si rregull, bllokojnë rrezatimin IR. Megjithatë, kamerat e lira që nuk kanë filtra të përshtatshëm mund të "shohin" në intervalin afër infra të kuqe. Në këtë rast, zakonisht drita e padukshme duket e bardhë e ndritshme. Kjo është veçanërisht e dukshme kur shkrepni pranë objekteve të ndriçuara infra të kuqe (për shembull, një llambë), ku ndërhyrja që rezulton e bën imazhin të zbehur.

Gjithashtu vlen të përmendet imazhi me rreze T, i cili është imazhe në diapazonin e largët të terahercit. Mungesa e burimeve të ndritshme i bën imazhe të tilla teknikisht më sfiduese se shumica e teknikave të tjera të imazhit IR.

LED dhe lazer

Burimet artificiale të rrezatimit infra të kuqe përfshijnë, përveç objekteve të nxehta, LED dhe lazer. Të parat janë pajisje optoelektronike të vogla dhe të lira, të bëra nga materiale gjysmëpërçuese, si arsenidi i galiumit. Ato përdoren si opto-izolues dhe si burime drite në disa sisteme komunikimi me fibra optike. Lazerët IR me pompë optike me fuqi të lartë funksionojnë në bazë të dioksidit të karbonit dhe monoksidit të karbonit. Ato përdoren për inicim dhe ndryshim reaksionet kimike dhe ndarjen e izotopeve. Përveç kësaj, ato përdoren në sistemet lidar për përcaktimin e distancës nga një objekt. Burimet e rrezatimit infra të kuqe përdoren gjithashtu në matës të rrezeve të kamerave automatike të vetëfokusimit, alarmet e sigurisë dhe pajisjet optike të shikimit të natës.

marrës IR

Instrumentet e zbulimit IR përfshijnë pajisje të ndjeshme ndaj temperaturës si detektorë termoçift, bolometra (disa prej të cilëve ftohen në temperatura afër zeros absolute për të reduktuar ndërhyrjen nga vetë detektori), qelizat fotovoltaike dhe fotopërçuesit. Këto të fundit janë bërë nga materiale gjysmëpërçuese (për shembull, silikoni dhe sulfuri i plumbit), përçueshmëria elektrike e të cilave rritet kur ekspozohet ndaj rrezeve infra të kuqe.

Ngrohje

Rrezatimi infra i kuq përdoret për ngrohje - për shembull, për të ngrohur saunat dhe për të hequr akullin nga krahët e aeroplanit. Gjithashtu po përdoret gjithnjë e më shumë për shkrirjen e asfaltit gjatë shtrimit të rrugëve të reja ose riparimit të zonave të dëmtuara. Rrezatimi IR mund të përdoret në gatimin dhe ngrohjen e ushqimit.

Lidhje

Gjatësitë e valëve infra të kuqe përdoren për të transmetuar të dhëna në distanca të shkurtra, të tilla si ndërmjet pajisjeve periferike të kompjuterit dhe asistentëve dixhitalë personalë. Këto pajisje zakonisht përputhen me standardet IrDA.

Komunikimet IR zakonisht përdoren në ambiente të mbyllura në zona me densitet të lartë popullsie. Kjo është mënyra më e zakonshme për të kontrolluar pajisjet në distancë. Vetitë e rrezeve infra të kuqe nuk i lejojnë ata të depërtojnë në mure, dhe për këtë arsye ato nuk ndërveprojnë me pajisjet në dhomat ngjitur. Përveç kësaj, lazerët IR përdoren si burime drite në sistemet e komunikimit me fibra optike.

Spektroskopia

Spektroskopia e rrezatimit infra të kuqe është një teknologji që përdoret për të përcaktuar strukturat dhe përbërjet e komponimeve organike (kryesisht) duke studiuar transmetimin e rrezatimit infra të kuq përmes mostrave. Ai bazohet në vetitë e substancave për të thithur frekuenca të caktuara, të cilat varen nga shtrirja dhe përkulja brenda molekulave të mostrës.

Karakteristikat e përthithjes dhe emetimit infra të kuqe të molekulave dhe materialeve japin informacion i rendesishem në lidhje me madhësinë, formën dhe lidhje kimike molekulat, atomet dhe jonet në të ngurta. Energjitë e rrotullimit dhe dridhjes kuantizohen në të gjitha sistemet. Rrezatimi IR i energjisë hν i emetuar ose i zhytur nga një molekulë ose substancë e caktuar është një masë e ndryshimit në disa gjendje të brendshme të energjisë. Ata, nga ana tjetër, përcaktohen nga pesha atomike dhe lidhjet molekulare. Për këtë arsye, spektroskopia me rreze infra të kuqe është një mjet i fuqishëm për përcaktimin e strukturës së brendshme të molekulave dhe substancave ose, kur një informacion i tillë tashmë dihet dhe renditet në tabelë, sasitë e tyre. Teknikat e spektroskopisë IR përdoren shpesh për të përcaktuar përbërjen dhe rrjedhimisht origjinën dhe moshën e mostrave arkeologjike, si dhe për të zbuluar falsifikimet e veprave të artit dhe objekteve të tjera që, kur ekzaminohen nën dritën e dukshme, ngjajnë me origjinalet.

Përfitimet dhe dëmet e rrezeve infra të kuqe

Rrezatimi infra i kuq me valë të gjatë përdoret në mjekësi për qëllimet e mëposhtme:

• normalizimi presionin e gjakut duke stimuluar qarkullimin e gjakut;
• pastrimi i trupit nga kripërat dhe toksinat e metaleve të rënda;
• përmirëson qarkullimin e gjakut në tru dhe kujtesën;
• normalizimi nivelet hormonale;
• duke mbajtur ekuilibri ujë-kripë;
• kufizimi i përhapjes së kërpudhave dhe mikrobeve;
• lehtësim dhimbjeje;
• lehtësimin e inflamacionit;
• forcimin e sistemit imunitar.

Megjithatë, rrezatimi infra i kuq mund të jetë i dëmshëm në raste akute sëmundjet purulente, gjakderdhje, inflamacionet akute Sëmundjet e gjakut, tumoret malinje. Ekspozimi i pakontrolluar i zgjatur çon në skuqje të lëkurës, djegie, dermatit, goditje nga nxehtësia. Rrezet infra të kuqe me valë të shkurtra janë të rrezikshme për sytë - mund të zhvillohet fotofobia, katarakti dhe dëmtimi i shikimit. Prandaj, vetëm burimet e rrezatimit me valë të gjata duhet të përdoren për ngrohje.

Rrezatimi infra i kuq është pjesa e spektrit të rrezatimit diellor që është drejtpërdrejt ngjitur me pjesën e kuqe të spektrit të dukshëm. Syri i njeriut në pamundësi për të parë në këtë rajon të spektrit, por ne mund ta ndiejmë këtë rrezatim si nxehtësi.

Rrezatimi infra i kuq ka dy karakteristika të rëndësishme: gjatësinë e valës (frekuencën) e rrezatimit dhe intensitetin e rrezatimit. Në varësi të gjatësisë së valës, dallohen tre rajone të rrezatimit infra të kuq: afër (0,75-1,5 mikrometra), mes (1,5 - 5,6 mikronë) dhe larg (5,6-100 mikronë). Duke marrë parasysh karakteristikat fiziologjike person, mjekësia moderne ndan rajonin infra të kuqe të spektrit të rrezatimit në 3 vargje:

• gjatësi vale 0,75-1,5 mikron - rrezatimi që depërton thellë në lëkurën e njeriut (varg IR-A);
• gjatësi vale 1,5-5 mikron - rrezatimi i zhytur nga epiderma dhe shtresa e indit lidhës të lëkurës (varg IR-B);
• gjatësi vale më shumë se 5 mikron - rrezatimi i përthithur në sipërfaqen e lëkurës (varg IR-C). Për më tepër, penetrimi më i madh vërehet në intervalin nga 0,75 deri në 3 mikron dhe ky diapazon quhet "dritarja e transparencës terapeutike".

Figura 1 (burimi origjinal - Journal of Biomedical Optics 12(4), 044012 korrik/gusht 2007) tregon spektrat e absorbimit të rrezatimit IR për ujin dhe indet organet e njeriut në varësi të gjatësisë së valës. Vihet re se pëlhura Trupi i njeriut përbëhet nga 98% ujë dhe ky fakt shpjegon ngjashmërinë e karakteristikave të absorbimit të rrezatimit infra të kuqe në rajonin spektral prej 1,5-10 mikron.

Nëse marrim parasysh faktin se vetë uji thith intensivisht rrezatimin IR në intervalin 1.5-10 mikron me maja në gjatësi vale 2.93, 4.7 dhe 6.2 mikron (Sspektroskopia infra të kuqe e ujit Yukhnevich G.V., M, 1973), atëherë më efektive për proceset e ngrohjes dhe tharjes duhet të konsiderohen emetuesit IR që emetojnë në spektrin infra të kuq të mesëm dhe të largët me një intensitet maksimal rrezatimi në intervalin e gjatësisë valore 1,5-6,5 μm.

Sasia totale e energjisë e emetuar për njësi të kohës nga një njësi e sipërfaqes rrezatuese quhet emetim i emetuesit IR E, W/m². Energjia e rrezatimit varet nga gjatësia e valës λ dhe temperatura e sipërfaqes që lëshon dhe është një karakteristikë integrale, pasi merr parasysh energjinë e rrezatimit të valëve të të gjitha gjatësive. Emisioni i lidhur me intervalin e gjatësisë valore dλ quhet intensiteti i rrezatimit I, W/(m²∙μm).

Shprehja integruese (1) na lejon të përcaktojmë emetimin (energjinë specifike të rrezatimit integral) bazuar në spektrin e intensitetit të rrezatimit të përcaktuar eksperimentalisht në diapazonin e gjatësisë së valës nga λ1 në λ2:

Figura 2 tregon spektrat e intensitetit të emetimit të emetuesve NOMAKON™ IKN-101 IR, të marra me fuqi të ndryshme nominale elektrike të emetuesit: 1000 W, 650 W, 400 W dhe 250 W.

Me një rritje të fuqisë së emetuesit dhe, në përputhje me rrethanat, temperaturën e sipërfaqes që lëshon, intensiteti i rrezatimit rritet dhe spektri i rrezatimit zhvendoset në gjatësi vale më të shkurtra (ligji i zhvendosjes së Wien). Në këtë rast, intensiteti maksimal i rrezatimit (85-90% të spektrit) bie në intervalin e gjatësisë valore prej 1,5-6 mikron, që korrespondon me fizikën optimale të procesit të ngrohjes dhe tharjes infra të kuqe për këtë rast.

Intensiteti i rrezatimit infra të kuq dhe, në përputhje me rrethanat, energjia specifike e rrezatimit zvogëlohet me rritjen e distancës nga burimi i rrezatimit. Figura 3 tregon kthesat e ndryshimeve në energjinë specifike të rrezatimit të emetuesve qeramikë NOMAKON™ IKN-101 në varësi të distancës midis sipërfaqes së emetimit dhe pikës matëse normale me sipërfaqen emetuese. Matjet u kryen me një radiometër selektiv në diapazonin e gjatësisë valore 1,5-8 μm, e ndjekur nga integrimi i spektrave të intensitetit të rrezatimit. Siç mund të shihet nga grafiku, energjia specifike e rrezatimit E, W/m² zvogëlohet në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën L, m me burimin e rrezatimit.

Drita është çelësi i ekzistencës së organizmave të gjallë në Tokë. Ekziston një numër i madh i proceseve që mund të ndodhin për shkak të ekspozimit ndaj rrezatimit infra të kuqe. Përveç kësaj, përdoret në qëllime mjekësore. Që nga shekulli i njëzetë, terapia me dritë është bërë një komponent i rëndësishëm i mjekësisë tradicionale.

Karakteristikat e rrezatimit

Fototerapia është një seksion i veçantë në fizioterapi që studion efektet e valëve të dritës në trupin e njeriut. U vu re se valët kanë rreze të ndryshme, kështu që ato kanë efekte të ndryshme në trupin e njeriut. Është e rëndësishme të theksohet se rrezatimi ka thellësinë më të madhe të depërtimit. Sa i përket efektit sipërfaqësor, ultravjollcë e ka atë.

Gama e spektrit infra të kuqe (spektri i rrezatimit) ka një gjatësi vale përkatëse, përkatësisht 780 nm. deri në 10000 nm. Sa i përket fizioterapisë, një gjatësi vale që varion në spektrin nga 780 nm përdoret për të trajtuar një person. deri në 1400 nm. Kjo gamë e rrezatimit infra të kuqe konsiderohet normale për terapi. Me fjalë të thjeshta, përdoret gjatësia valore e përshtatshme, përkatësisht një më e shkurtër e aftë për të depërtuar tre centimetra në lëkurë. Përveç kësaj, merret parasysh energjia e veçantë e kuantit dhe frekuenca e rrezatimit.

Sipas shumë studimeve, është zbuluar se drita, valët e radios dhe rrezet infra të kuqe kanë të njëjtën natyrë, pasi ato janë lloje të valëve elektromagnetike që rrethojnë njerëzit kudo. Valë të tilla sigurojnë funksionimin e televizorëve, Telefonat celular dhe radio. Me fjalë të thjeshta, valët lejojnë një person të shohë botën përreth tij.

Spektri infra i kuq ka një frekuencë përkatëse, gjatësia e valës së së cilës është 7-14 mikron, e cila ka një efekt unik në trupin e njeriut. Kjo pjesë e spektrit korrespondon me rrezatimin nga trupi i njeriut.

Sa i përket objekteve kuantike, molekulat nuk kanë aftësinë për të lëkundur në mënyrë arbitrare. Çdo molekulë kuantike ka një kompleks të caktuar të energjisë dhe frekuencave të rrezatimit që ruhen në momentin e dridhjes. Sidoqoftë, vlen të merret në konsideratë që molekulat e ajrit janë të pajisura me një gamë të gjerë frekuencash të tilla, kështu që atmosfera është e aftë të thithë rrezatimin në një sërë spektrash.

Burimet e rrezatimit

Dielli është burimi kryesor i IR.

Falë tij, objektet mund të nxehen në një temperaturë specifike. Si rezultat, energjia termike emetohet në spektrin e këtyre valëve. Energjia më pas arrin te objektet. Procesi i transferimit të energjisë termike kryhet nga objektet me temperaturë të lartë në një më të ulët. Në këtë situatë, objektet kanë veti të ndryshme rrezatuese që varen nga disa trupa.

Burimet e rrezatimit infra të kuqe janë të pranishme kudo, të pajisura me elementë të tillë si LED. Të gjitha televizorë modernë janë të pajisura me telekomandë, pasi funksionon në frekuencën e duhur të spektrit infra të kuq. Ato përmbajnë LED. Burime të ndryshme të rrezatimit infra të kuqe mund të shihen në prodhimin industrial, për shembull: në tharjen e sipërfaqeve të bojës dhe llakut.

Përfaqësuesi më i mrekullueshëm i një burimi artificial në Rusi ishin sobat ruse. Pothuajse të gjithë njerëzit kanë përjetuar ndikimin e një sobë të tillë dhe gjithashtu kanë vlerësuar përfitimet e saj. Kjo është arsyeja pse një rrezatim i tillë mund të ndihet nga një sobë ose radiator i ndezur. Aktualisht, ngrohësit me rreze infra të kuqe janë shumë të njohura. Ata kanë një listë avantazhesh në krahasim me opsionin e konvekcionit, pasi janë më ekonomike.

Vlera e koeficientit

Ekzistojnë disa lloje të koeficientëve në spektrin infra të kuqe, përkatësisht:

• rrezatimi;
• koeficienti i reflektimit;
• faktori i xhiros.

Pra, emetimi është aftësia e objekteve për të emetuar frekuencën e rrezatimit, si dhe energjinë kuantike. Mund të ndryshojë sipas materialit dhe vetive të tij, si dhe temperaturës. Koeficienti ka një kurë të tillë maksimale = 1, por në një situatë reale është gjithmonë më pak. Sa i përket aftësisë së ulët të emetimit, ai është i pajisur me elementë që kanë një sipërfaqe me shkëlqim, si dhe me metale. Koeficienti varet nga treguesit e temperaturës.

Koeficienti i reflektimit tregon aftësinë e materialeve për të pasqyruar shpeshtësinë e studimit. Varet nga lloji i materialeve, vetitë dhe treguesit e temperaturës. Reflektimi ndodh kryesisht në sipërfaqe të lëmuara dhe të lëmuara.

Transmetimi tregon aftësinë e objekteve për të transmetuar frekuencën e rrezatimit infra të kuqe përmes tyre. Ky koeficient varet drejtpërdrejt nga trashësia dhe lloji i materialit. Është e rëndësishme të theksohet se shumica e materialeve nuk kanë një koeficient të tillë.

Përdorimi në mjekësi

Trajtimi me rreze infra të kuqe është bërë mjaft i popullarizuar në bota moderne. Përdorimi i rrezatimit infra të kuqe në mjekësi është për faktin se teknika ka vetitë medicinale. Falë kësaj, vërehet ndikim të dobishëm në trupin e njeriut. Ndikimi termik formon trupin në inde, rigjeneron indet dhe stimulon riparimin, përshpejton reaksionet fizike dhe kimike.

Për më tepër, trupi përjeton përmirësime të konsiderueshme, pasi ndodhin proceset e mëposhtme:

• përshpejtimi i rrjedhjes së gjakut;
• vazodilimi;
• prodhimi i substancave biologjikisht aktive;
• relaksim i muskujve;
• humor i madh;
• gjendje e rehatshme;
• ëndërr e mirë;
• ulje e presionit të gjakut;
• lehtësimin e stresit fizik, psiko-emocional etj.

Efekti i dukshëm i trajtimit ndodh brenda disa procedurave. Përveç funksioneve të shënuara, spektri infra i kuq ka një efekt anti-inflamator në trupin e njeriut, ndihmon në luftimin e infeksionit, stimulon dhe forcon sistemin imunitar.

Një terapi e tillë në mjekësi ka vetitë e mëposhtme:

• biostimulues;
• anti-inflamator;
• detoksifikimi;
• qarkullimi i përmirësuar i gjakut;
• zgjimi i funksioneve dytësore të trupit.

Rrezatimi me rreze infra të kuqe, ose më mirë trajtimi i tij, ka përfitime të dukshme për trupin e njeriut.

Metodat e trajtimit

Terapia është e dy llojeve, përkatësisht e përgjithshme dhe lokale. Sa i përket efekteve lokale, trajtimi kryhet në një pjesë specifike të trupit të pacientit. Gjatë terapi e përgjithshme, përdorimi i terapisë me dritë është projektuar për të gjithë trupin.

Procedura kryhet dy herë në ditë, kohëzgjatja e seancës varion nga 15-30 minuta. Kursi i përgjithshëm i trajtimit përmban të paktën pesë deri në njëzet procedura. Sigurohuni që të keni gati mbrojtjen infra të kuqe për fytyrën tuaj. Për sytë përdoren syze speciale, mbulesa prej leshi pambuku ose kartoni. Pas seancës, lëkura mbulohet me eritemë, përkatësisht skuqje me kufij të paqartë. Eritema zhduket një orë pas procedurës.

Indikacionet dhe kundërindikacionet për trajtim

IR ka indikacionet kryesore për përdorim në mjekësi:

• sëmundjet e organeve të ENT;
• nevralgji dhe neurit;
• sëmundjet që prekin sistemin musculoskeletal;
• patologjia e syve dhe nyjeve;
• proceset inflamatore;
• Plagët;
• djegie, ulçera, dermatoza dhe plagë;
• astma bronkiale;
• cystitis;
• urolithiasis;
• osteokondroza;
• kolecistiti pa gurë;
• artriti;
• gastroduodeniti në formë kronike;
• pneumoni.

Trajtimi me dritë ka rezultate pozitive. Përveç kësaj efekt terapeutik IR mund të jetë i rrezikshëm për trupin e njeriut. Kjo për faktin se ka disa kundërindikacione, të cilat, nëse nuk respektohen, mund të shkaktojnë dëm për shëndetin.

Nëse keni sëmundjet e mëposhtme, atëherë trajtim të ngjashëm do të shkaktojë dëm:

• periudha e shtatzënisë;
• sëmundjet e gjakut;
• intoleranca individuale;
• sëmundjet kronike në fazën akute;
• proceset purulente;
• tuberkulozi aktiv;
• predispozicion për gjakderdhje;
• neoplazite.

Këto kundërindikacione duhet të merren parasysh në mënyrë që të mos shkaktojnë dëm për shëndetin tuaj. Intensiteti i rrezatimit që është shumë i lartë mund të shkaktojë dëm të madh.

Sa i përket dëmtimit të IR në mjekësi dhe në prodhim, mund të shfaqen djegie dhe skuqje të rënda lëkurën. Në disa raste, njerëzit zhvilluan tumore në fytyrat e tyre sepse ishin të ekspozuar ndaj këtij rrezatimi për një kohë mjaft të gjatë. Dëmi i konsiderueshëm nga rrezatimi infra i kuq mund të rezultojë në formën e dermatitit dhe mund të ndodhë edhe goditje nga nxehtësia.

Rrezet infra të kuqe janë mjaft të rrezikshme për sytë, veçanërisht në rangun deri në 1.5 mikron. Ekspozimi afatgjatë shkakton dëm të konsiderueshëm, pasi shfaqen fotofobi, katarakte dhe probleme me shikimin. Ekspozimi afatgjatë ndaj IR është shumë i rrezikshëm jo vetëm për njerëzit, por edhe për bimët. Duke përdorur instrumente optike, mund të përpiqeni të korrigjoni problemin tuaj të shikimit.

Ndikimi në bimë

Të gjithë e dinë se IR-të kanë një efekt të dobishëm në rritjen dhe zhvillimin e bimëve. Për shembull, nëse pajisni një serë me një ngrohës infra të kuqe, mund të shihni një rezultat mahnitës. Ngrohja kryhet në spektrin infra të kuq, ku vërehet një frekuencë e caktuar, dhe vala është e barabartë me 50,000 nm. deri në 2,000,000 nm.

Ka mjaftueshëm Fakte interesante, sipas të cilit mund të zbuloni se të gjitha bimët, organizmat e gjallë, ndikohen nga rrezet e diellit. Rrezatimi nga dielli ka një diapazon specifik që përbëhet nga 290 nm. – 3000 nm. Me fjalë të thjeshta, energjia rrezatuese luan një rol të rëndësishëm në jetën e çdo bime.

Duke marrë parasysh fakte interesante dhe edukative, mund të përcaktohet se bimët kanë nevojë për dritë dhe energji diellore, pasi ato janë përgjegjëse për formimin e klorofilit dhe kloroplasteve. Shpejtësia e dritës ndikon në zgjatjen, bërthamimin e qelizave dhe proceset e rritjes, kohën e frytëzimit dhe lulëzimit.

Specifikat e furrës me mikrovalë

Familjare mikrovalë të pajisura me mikrovalë leximet e të cilave janë pak më të ulëta se gama dhe rrezet x. Stufa të tilla mund të provokojnë efekt jonizues e cila është e rrezikshme shëndetin e njeriut. Mikrovalët janë të vendosura në hendekun midis valëve infra të kuqe dhe radio, kështu që furrat e tilla nuk mund të jonizojnë molekulat dhe atomet. Furrat me mikrovalë që punojnë nuk prekin njerëzit, pasi ato thithen në ushqim, duke gjeneruar nxehtësi.

Furrat me mikrovalë nuk mund të lëshojnë grimca radioaktive, prandaj ato nuk kanë një efekt radioaktiv në ushqim dhe organizmat e gjallë. Kjo është arsyeja pse nuk duhet të shqetësoheni se furrat me mikrovalë mund të dëmtojnë shëndetin tuaj!

William Herschel së pari vuri re se prapa skajit të kuq të spektrit të Diellit që rrjedh nga prizmi kishte rrezatim të padukshëm që shkaktoi ngrohjen e termometrit. Ky rrezatim më vonë u quajt termik ose infra të kuqe.

Rrezatimi afër infra të kuqe është shumë i ngjashëm me dritën e dukshme dhe zbulohet nga të njëjtat instrumente. IR i mesëm dhe i largët përdor bolometra për të zbuluar ndryshimet.

I gjithë planeti Tokë dhe të gjitha objektet në të, madje edhe akulli, shkëlqejnë në intervalin mesatar të rrezeve IR. Për shkak të kësaj, Toka nuk mbinxehet nga nxehtësia diellore. Por jo i gjithë rrezatimi infra i kuq kalon nëpër atmosferë. Ka vetëm disa dritare të transparencës; pjesa tjetër e rrezatimit absorbohet nga dioksidi i karbonit, avujt e ujit, metani, ozoni dhe gazrat e tjerë serë që pengojnë ftohjen e shpejtë të Tokës.

Për shkak të përthithjes atmosferike dhe rrezatimit termik nga objektet, teleskopët IR të mesëm dhe të largët merren në hapësirë ​​dhe ftohen në azoti i lëngët apo edhe helium.

Gama infra të kuqe është një nga më interesantet për astronomët. Ai përmban pluhur kozmik, i rëndësishëm për formimin e yjeve dhe evolucionin e galaktikave. Rrezatimi IR kalon nëpër retë e pluhurit kozmik më mirë se rrezatimi i dukshëm dhe lejon që dikush të shohë objekte që janë të paarritshme për vëzhgim në pjesë të tjera të spektrit.

Burimet

Një fragment i një prej të ashtuquajturave Fushat e Thella Hubble. Në vitin 1995, një teleskop hapësinor mblodhi dritën që vinte nga një pjesë e qiellit për 10 ditë. Kjo bëri të mundur që të shiheshin galaktika jashtëzakonisht të zbehta deri në 13 miliardë vite dritë larg (më pak se një miliard vjet nga Big Bengu). Drita e dukshme nga objekte të tilla të largëta pëson një zhvendosje të konsiderueshme të kuqe dhe bëhet infra e kuqe.

Vëzhgimet u kryen në një rajon larg planit galaktik, ku shihen relativisht pak yje. Prandaj, shumica e objekteve të regjistruara janë galaktika faza të ndryshme evolucionit.

Galaktika gjigante spirale, e quajtur gjithashtu M104, ndodhet në një grup galaktikash në yjësinë e Virgjëreshës dhe është e dukshme për ne pothuajse nga afër. Ajo ka një fryrje të madhe qendrore (një trashje sferike në qendër të galaktikës) dhe përmban rreth 800 miliardë yje - 2-3 herë më shumë se Rruga e Qumështit.

Në qendër të galaktikës është një vrimë e zezë supermasive me një masë prej rreth një miliard masa diellore. Kjo përcaktohet nga shpejtësia e lëvizjes së yjeve pranë qendrës së galaktikës. Në infra të kuqe, një unazë gazi dhe pluhuri është qartë e dukshme në galaktikë, në të cilën yjet po lindin në mënyrë aktive.

Marrësit

Diametri i pasqyrës kryesore 85 cm bërë nga beriliumi dhe ftohet në një temperaturë prej 5.5 TE për të reduktuar rrezatimin infra të kuqe të vetë pasqyrës.

Teleskopi u lëshua në gusht 2003 në kuadër të programit Katër observatorët e mëdhenj të NASA-s, duke përfshirë:

• Observatori i rrezeve gama Compton (1991–2000, 20 keV-30 GeV), shih Qielli në rrezet gama 100 MeV,
• Observatori i rrezeve X Chandra (1999, 100 eV-10 keV),
• Teleskopi Hapësinor Hubble (1990, 100–2100 nm),
• Teleskopi infra të kuqe Spitzer (2003, 3–180 μm).

Teleskopi Spitzer pritet të ketë një jetëgjatësi prej rreth 5 vitesh. Teleskopi mori emrin e tij për nder të astrofizikantit Lyman Spitzer (1914–97), i cili në vitin 1946, shumë kohë përpara lëshimit të satelitit të parë, botoi artikullin "Avantazhet për astronominë e një Observatori jashtëtokësor" dhe 30 vjet më vonë bindi NASA-n dhe Kongresi Amerikan për të filluar zhvillimin e një teleskopi hapësinor.

Rishikimet e Sky

Qielli me infra të kuqe afër 1–4 μm dhe në intervalin infra të kuqe të mesme 25 μm(COBE/DIRBE)

Në intervalin afër infra të kuqe, Galaxy është i dukshëm edhe më qartë se sa në atë të dukshëm.

Por në rangun e IR-it të mesëm Galaxy është mezi i dukshëm. Vëzhgimet pengohen shumë nga pluhuri në sistem diellor. Ndodhet përgjatë rrafshit ekliptik, i cili është i prirur nga rrafshi galaktik në një kënd prej rreth 50 gradë.

Të dy sondazhet u morën nga instrumenti DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment) në bordin e satelitit COBE (Cosmic Background Explorer). Ky eksperiment, i filluar në vitin 1989, prodhoi harta të plota të shkëlqimit të qiellit infra të kuqe që varion nga 1.25 në 240 μm.

Aplikim Tokësor

Pajisja bazohet në një konvertues elektron-optik (EOC), i cili lejon që dikush të amplifikojë ndjeshëm (nga 100 në 50 mijë herë) dritën e dobët të dukshme ose infra të kuqe.

Thjerrëza krijon një imazh në fotokatodë, nga e cila, si në rastin e një PMT, elektronet janë rrëzuar. Më pas ato përshpejtohen nga tensioni i lartë (10–20 kV), fokusohen nga optika elektronike (një fushë elektromagnetike e një konfigurimi të zgjedhur posaçërisht) dhe bien në një ekran fluoreshente të ngjashëm me një televizor. Në të, imazhi shihet përmes okularëve.

Përshpejtimi i fotoelektroneve bën të mundur, në kushte të dritës së ulët, që të përdoret fjalë për fjalë çdo sasi e dritës për të marrë një imazh, por në errësirë ​​e plotë kërkohet ndriçimi i pasmë. Për të mos hequr dorë nga prania e një vëzhguesi, ata përdorin një ndriçues afër infra të kuqe (760-3000 nm).

Ekzistojnë gjithashtu pajisje që zbulojnë rrezatimin termik të vetë objekteve në intervalin e mesëm IR (8-14 μm). Pajisjet e tilla quhen imazhe termike ato ju lejojnë të vini re një person, kafshë ose motor të nxehtë për shkak të kontrastit të tyre termik me sfondin përreth.

E gjithë energjia e konsumuar nga një ngrohës elektrik përfundimisht shndërrohet në nxehtësi. Një pjesë e konsiderueshme e nxehtësisë bartet nga ajri, i cili bie në kontakt me sipërfaqen e nxehtë, zgjerohet dhe ngrihet, në mënyrë që kryesisht tavani të nxehet.

Për të shmangur këtë, ngrohësit janë të pajisur me tifozë që drejtojnë ajrin e ngrohtë, për shembull, në këmbët e një personi dhe ndihmojnë në përzierjen e ajrit në dhomë. Por ekziston një mënyrë tjetër për të transferuar nxehtësinë në objektet përreth: rrezatimi infra i kuq nga një ngrohës. Sa më e nxehtë të jetë sipërfaqja dhe sa më e madhe të jetë sipërfaqja e saj, aq më e fortë është.

Për të rritur zonën, radiatorët bëhen të sheshtë. Megjithatë, temperatura e sipërfaqes nuk mund të jetë e lartë. Modele të tjera ngrohës përdorin një spirale të ngrohur në disa qindra gradë (nxehtësi e kuqe) dhe një reflektor metalik konkav që krijon një rrymë të drejtuar rrezatimi infra të kuqe.