Infrared rays: mga katangian, aplikasyon, epekto sa mga tao. Mga mapagkukunan ng infrared radiation

Noong 1800, inihayag ng siyentipiko na si William Herschel ang kanyang pagtuklas sa isang pulong ng Royal Society of London. Sinukat niya ang temperatura sa labas ng spectrum at natagpuan ang mga invisible ray na may mahusay na kapangyarihan sa pag-init. Ang eksperimento ay isinagawa niya sa tulong ng telescope light filters. Napansin niyang sinisipsip ng mga ito ang liwanag at init ng sinag ng araw sa iba't ibang antas.

Pagkatapos ng 30 taon, ang katotohanan ng pagkakaroon ng mga invisible ray na matatagpuan sa kabila ng pulang bahagi ng nakikitang solar spectrum ay hindi maikakaila na napatunayan. Tinawag ng French Becquerel ang radiation na ito na infrared.

Mga katangian ng IR radiation

Ang spectrum ng infrared radiation ay binubuo ng mga indibidwal na linya at banda. Ngunit maaari rin itong tuluy-tuloy. Ang lahat ay nakasalalay sa pinagmulan ng IR. Sa madaling salita, ang mahalaga ay ang kinetic energy o temperatura ng isang atom o molekula. Anumang elemento ng periodic table sa ilalim ng mga kondisyon ng iba't ibang temperatura ay may iba't ibang katangian.

Halimbawa, ang infrared spectra ng mga excited na atom, dahil sa relatibong estado ng natitirang bahagi ng bundle, ang nucleus - ay magkakaroon ng mahigpit na linya ng IR spectra. At ang nasasabik na mga molekula ay may guhit, random na matatagpuan. Ang lahat ay nakasalalay hindi lamang sa mekanismo ng superposisyon ng sariling linear spectra ng bawat atom. Ngunit mula rin sa pakikipag-ugnayan ng mga atomo na ito sa isa't isa.

Habang tumataas ang temperatura, nagbabago ang spectral na katangian ng katawan. Kaya, ang mga pinainit na solid at likido ay naglalabas ng tuluy-tuloy na infrared spectrum. Sa mga temperatura sa ibaba 300°C, ang radiation ng isang pinainit na solid ay ganap na matatagpuan sa infrared na rehiyon. Ang parehong pag-aaral ng IR waves at ang paggamit ng kanilang pinakamahalagang katangian ay nakasalalay sa hanay ng temperatura.

Ang mga pangunahing katangian ng infrared ray ay ang pagsipsip at karagdagang pag-init ng mga katawan. Ang prinsipyo ng paglipat ng init ng mga infrared heaters ay naiiba sa mga prinsipyo ng convection o heat conduction. Dahil nasa daloy ng mainit na gas, ang isang bagay ay nawawalan ng kaunting init hangga't ang temperatura nito ay mas mababa sa temperatura ng pinainit na gas.

At kabaliktaran: kung ang mga infrared emitters ay nag-iilaw sa isang bagay, hindi ito nangangahulugan na ang ibabaw nito ay sumisipsip ng radiation na ito. Maaari rin itong sumasalamin, sumipsip o magpadala ng mga sinag nang walang pagkawala. Halos palaging, ang irradiated object ay sumisipsip ng ilan sa radiation na ito, sumasalamin sa ilan at nagpapadala ng ilan.

Hindi lahat ng makinang na bagay o pinainit na katawan ay naglalabas ng mga IR wave. Halimbawa, ang mga fluorescent lamp o ang apoy ng isang gas stove ay walang ganoong radiation. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga fluorescent lamp ay batay sa glow (photoluminescence). Ang spectrum nito ay pinakamalapit sa spectrum ng daylight, puting liwanag. Samakatuwid, halos walang IR radiation dito. At ang pinakamataas na intensity ng radiation mula sa apoy ng isang gas stove ay bumaba sa asul na wavelength. Sa mga nakalistang pinainit na katawan, ang infrared radiation ay napakahina.

Mayroon ding mga substance na transparent sa nakikitang liwanag, ngunit hindi nakakapagpadala ng infrared rays. Halimbawa, ang isang layer ng tubig na ilang sentimetro ang kapal ay hindi hahayaang dumaan ang infrared radiation na may wavelength na higit sa 1 micron. Kasabay nito, ang isang tao ay maaaring makilala ang mga bagay sa ibaba gamit ang mata.

Sa hindi nakikitang rehiyon ng electromagnetic spectrum, na nagsisimula sa likod ng nakikitang pulang ilaw at nagtatapos bago ang radiation ng microwave sa pagitan ng mga frequency na 10 12 at 5∙10 14 Hz (o nasa hanay ng wavelength na 1-750 nm). Ang pangalan ay nagmula sa salitang Latin na infra at nangangahulugang "sa ibaba ng pula".

Iba-iba ang paggamit ng infrared rays. Ginagamit ang mga ito upang mailarawan ang mga bagay sa dilim o usok, para magpainit ng mga sauna at magpainit ng mga pakpak ng sasakyang panghimpapawid para sa de-icing, sa malapit na mga komunikasyon at sa spectroscopic analysis ng mga organic compound.

Pagbubukas

Ang mga infrared ray ay natuklasan noong 1800 ng ipinanganak sa Aleman na British na musikero at amateur astronomer na si William Herschel. Gamit ang isang prisma, hinati niya ang sikat ng araw sa mga bahaging bumubuo nito at nagrehistro ng pagtaas ng temperatura na lampas sa pulang bahagi ng spectrum gamit ang isang thermometer.

IR radiation at init

Ang infrared radiation ay madalas na tinutukoy bilang thermal radiation. Gayunpaman, dapat tandaan na ito ay bunga lamang nito. Ang init ay isang sukatan ng enerhiya ng pagsasalin (enerhiya ng paggalaw) ng mga atomo at molekula ng isang sangkap. Ang mga sensor ng "temperatura" ay hindi aktwal na sumusukat ng init, ngunit ang mga pagkakaiba lamang sa IR radiation ng iba't ibang mga bagay.

Maraming mga guro ng pisika ang tradisyonal na iniuugnay ang lahat ng thermal radiation ng Araw sa mga infrared ray. Ngunit hindi ganoon. Sa nakikitang sikat ng araw ay dumarating ang 50% ng lahat ng init, at ang mga electromagnetic wave ng anumang dalas na may sapat na intensity ay maaaring magdulot ng pag-init. Gayunpaman, makatarungang sabihin na sa temperatura ng silid, ang mga bagay ay naglalabas ng init pangunahin sa mid-infrared band.

Ang IR radiation ay hinihigop at ibinubuga ng mga pag-ikot at panginginig ng boses ng mga kemikal na nakagapos na mga atomo o grupo ng mga atomo, at samakatuwid ay sa pamamagitan ng maraming uri ng mga materyales. Halimbawa, ang salamin sa bintana na transparent sa nakikitang liwanag ay sumisipsip ng infrared radiation. Ang mga infrared ray ay higit na hinihigop ng tubig at atmospera. Bagaman hindi nakikita ng mata, maaari silang madama sa balat.

Earth bilang pinagmumulan ng infrared radiation

Ang ibabaw ng ating planeta at mga ulap ay sumisipsip ng solar energy, karamihan sa mga ito ay inilabas sa atmospera sa anyo ng infrared radiation. Ang ilang mga sangkap dito, pangunahin ang singaw ng tubig at mga patak, pati na rin ang methane, carbon dioxide, nitric oxide, chlorofluorocarbons at sulfur hexafluoride, ay sumisipsip sa infrared na rehiyon ng spectrum at muling naglalabas sa lahat ng direksyon, kabilang ang Earth. Samakatuwid, dahil sa epekto ng greenhouse, ang atmospera at ibabaw ng lupa ay mas mainit kaysa sa kung walang mga sangkap na sumisipsip ng mga infrared ray sa hangin.

Ang radiation na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa paglipat ng init at isang mahalagang bahagi ng tinatawag na greenhouse effect. Sa pandaigdigang sukat, ang impluwensya ng infrared ray ay umaabot sa balanse ng radiation ng Earth at nakakaapekto sa halos lahat ng biospheric na aktibidad. Halos lahat ng bagay sa ibabaw ng ating planeta ay naglalabas ng electromagnetic radiation pangunahin sa bahaging ito ng spectrum.

Mga rehiyon ng IR

Ang hanay ng IR ay kadalasang nahahati sa mas makitid na bahagi ng spectrum. Tinukoy ng German DIN Standards Institute ang mga sumusunod na infrared wavelength range:

• malapit sa (0.75-1.4 µm), karaniwang ginagamit sa fiber optic na komunikasyon;
• shortwave (1.4-3 microns), simula kung saan ang pagsipsip ng IR radiation sa pamamagitan ng tubig ay tumataas nang malaki;
• medium wave, tinatawag ding intermediate (3-8 microns);
• longwave (8-15 microns);
• malayo (15-1000 microns).

Gayunpaman, ang scheme ng pag-uuri na ito ay hindi ginagamit sa pangkalahatan. Halimbawa, ang ilang pag-aaral ay nagpapahiwatig ng mga sumusunod na hanay: malapit (0.75-5 microns), medium (5-30 microns) at mahaba (30-1000 microns). Ang mga wavelength na ginagamit sa telekomunikasyon ay nahahati sa magkakahiwalay na mga banda dahil sa mga limitasyon ng mga detector, amplifier, at source.

Ang pangkalahatang notasyon ay nabibigyang katwiran ng mga reaksyon ng tao sa mga infrared ray. Ang malapit na infrared na rehiyon ay pinakamalapit sa wavelength na nakikita ng mata ng tao. Ang gitna at malayong infrared radiation ay unti-unting lumalayo sa nakikitang bahagi ng spectrum. Ang ibang mga kahulugan ay sumusunod sa iba't ibang pisikal na mekanismo (tulad ng mga peak ng emission at pagsipsip ng tubig), at ang mga pinakabago ay nakabatay sa sensitivity ng mga detector na ginamit. Halimbawa, ang mga maginoo na sensor ng silikon ay sensitibo sa rehiyon na halos 1050 nm, at indium-gallium arsenide - sa hanay mula 950 nm hanggang 1700 at 2200 nm.

Ang isang malinaw na hangganan sa pagitan ng infrared at nakikitang liwanag ay hindi tinukoy. Ang mata ng tao ay hindi gaanong sensitibo sa pulang ilaw na higit sa 700 nm, gayunpaman ang matinding (laser) na liwanag ay makikita hanggang sa humigit-kumulang 780 nm. Ang simula ng hanay ng IR ay tinukoy nang iba sa iba't ibang mga pamantayan - sa isang lugar sa pagitan ng mga halagang ito. Karaniwan ito ay 750 nm. Samakatuwid, ang nakikitang infrared ray ay posible sa hanay na 750-780 nm.

Mga pagtatalaga sa mga sistema ng komunikasyon

Ang optical na komunikasyon sa malapit na infrared na rehiyon ay teknikal na nahahati sa isang bilang ng mga frequency band. Ito ay dahil sa iba't ibang sumisipsip at nagpapadala ng mga materyales (fibers) at mga detektor. Kabilang dito ang:

• O-band 1.260-1.360 nm.
• E-band 1.360-1.460 nm.
• S-band 1.460-1.530 nm.
• C-band 1.530-1.565 nm.
• L-band 1.565-1.625 nm.
• U-band 1.625-1.675 nm.

Thermography

Ang Thermography, o thermal imaging, ay isang uri ng infrared imaging ng mga bagay. Dahil ang lahat ng mga katawan ay nagliliwanag sa hanay ng IR, at ang intensity ng radiation ay tumataas sa temperatura, ang mga dalubhasang camera na may mga IR sensor ay maaaring gamitin upang makita ito at kumuha ng mga larawan. Sa kaso ng napakainit na mga bagay sa malapit na infrared o nakikitang rehiyon, ang pamamaraang ito ay tinatawag na pyrometry.

Ang Thermography ay independiyente sa nakikitang liwanag na pag-iilaw. Samakatuwid, posible na "makita" ang kapaligiran kahit na sa dilim. Sa partikular, ang mga maiinit na bagay, kabilang ang mga tao at mga hayop na may mainit na dugo, ay namumukod-tangi sa mas malamig na background. Ang infra-red photography ng isang landscape ay nagpapahusay sa pag-render ng mga bagay batay sa init na output ng mga ito: halos itim ang asul na kalangitan at tubig, habang lumiliwanag ang berdeng mga dahon at balat.

Sa kasaysayan, ang thermography ay malawakang ginagamit ng mga serbisyo ng militar at seguridad. Bilang karagdagan, nakakahanap ito ng maraming iba pang mga gamit. Halimbawa, ginagamit ito ng mga bumbero upang makakita sa usok, maghanap ng mga tao, at maghanap ng mga hot spot sa panahon ng sunog. Ang Thermography ay maaaring magbunyag ng abnormal na paglaki ng tissue at mga depekto sa mga electronic system at circuit dahil sa pagtaas ng init ng mga ito. Ang mga elektrisyan na nagpapanatili ng mga linya ng kuryente ay maaaring makakita ng mga overheating na koneksyon at mga piyesa, na nagpapahiwatig ng malfunction, at nag-aalis ng mga potensyal na panganib. Kapag nabigo ang thermal insulation, makikita ng mga propesyonal sa konstruksiyon ang mga pagtagas ng init at pagbutihin ang kahusayan ng mga sistema ng paglamig o pag-init. Sa ilang high-end na sasakyan, naka-install ang mga thermal imager para tulungan ang driver. Maaaring gamitin ang Thermographic imaging upang subaybayan ang ilang partikular na pisyolohikal na tugon sa mga tao at mga hayop na mainit ang dugo.

Ang hitsura at paraan ng pagpapatakbo ng isang modernong thermal camera ay hindi naiiba sa isang maginoo na video camera. Ang kakayahang makakita sa infrared ay isang kapaki-pakinabang na tampok na ang kakayahang mag-record ng mga larawan ay kadalasang opsyonal at ang isang recorder ay hindi palaging magagamit.

Iba pang mga larawan

Sa IR photography, ang near-infrared range ay nakunan gamit ang mga espesyal na filter. Ang mga digital camera ay may posibilidad na harangan ang IR radiation. Gayunpaman, ang mga murang camera na walang tamang mga filter ay nagagawang "makita" sa malapit na saklaw ng IR. Sa kasong ito, ang karaniwang hindi nakikitang liwanag ay lumilitaw na maliwanag na puti. Ito ay lalo na kapansin-pansin kapag nag-shoot malapit sa mga bagay na may iluminado na infrared (tulad ng mga lamp), kung saan ang resultang ingay ay nagpapalabo ng larawan.

Nararapat ding banggitin ang T-beam imaging, na imaging sa malayong hanay ng terahertz. Ang kakulangan ng mga maliliwanag na mapagkukunan ay ginagawang mas mahirap ang mga larawang ito kaysa sa karamihan ng iba pang mga diskarte sa IR imaging.

Mga LED at laser

Ang mga gawa ng tao na pinagmumulan ng infrared radiation ay kasama, bilang karagdagan sa mga maiinit na bagay, LED at laser. Ang una ay maliit, murang mga optoelectronic na aparato na ginawa mula sa mga semiconductor na materyales tulad ng gallium arsenide. Ginagamit ang mga ito bilang mga opto-isolator at bilang mga light source sa ilang fiber optic na mga sistema ng komunikasyon. Ang mga makapangyarihang optically pumped IR laser ay gumagana batay sa carbon dioxide at carbon monoxide. Ginagamit ang mga ito upang simulan at baguhin ang mga reaksiyong kemikal at paghihiwalay ng isotope. Bilang karagdagan, ginagamit ang mga ito sa mga sistema ng lidar para sa pagtukoy ng distansya sa isang bagay. Ginagamit din ang mga pinagmumulan ng infrared radiation sa mga rangefinder ng mga awtomatikong self-focusing camera, mga alarma ng magnanakaw at mga optical night vision device.

Mga IR receiver

Kasama sa mga IR detector ang mga thermosensitive na device gaya ng mga thermocouple detector, bolometers (ang ilan ay pinapalamig sa malapit sa absolute zero upang mabawasan ang interference mula sa mismong detector), photovoltaic cells, at photoconductor. Ang huli ay gawa sa mga semiconductor na materyales (hal. silicon at lead sulfide), ang electrical conductivity nito na tumataas kapag nalantad sa infrared rays.

Pagpainit

Ang infra-red radiation ay ginagamit para sa pagpainit - halimbawa, pagpainit ng mga sauna at de-icing na mga pakpak ng sasakyang panghimpapawid. Bilang karagdagan, ito ay lalong ginagamit upang matunaw ang aspalto sa panahon ng pagtatayo ng mga bagong kalsada o pagkukumpuni ng mga nasirang lugar. Maaaring gamitin ang IR radiation sa pagluluto at pag-init ng pagkain.

Koneksyon

Ang mga IR wavelength ay ginagamit upang magpadala ng data sa mga malalayong distansya, tulad ng sa pagitan ng mga peripheral ng computer at mga personal na digital assistant. Karaniwang sumusunod ang mga device na ito sa mga pamantayan ng IrDA.

Ang komunikasyon sa IR ay karaniwang ginagamit sa loob ng bahay sa mga lugar na may mataas na density ng populasyon. Ito ang pinakakaraniwang paraan upang kontrolin ang mga device nang malayuan. Ang mga katangian ng infrared ray ay hindi nagpapahintulot sa kanila na tumagos sa mga dingding, at samakatuwid ay hindi sila nakikipag-ugnayan sa mga kasangkapan sa mga kalapit na silid. Bilang karagdagan, ang mga IR laser ay ginagamit bilang mga ilaw na mapagkukunan sa mga sistema ng komunikasyon ng fiber optic.

Spectroscopy

Ang infrared radiation spectroscopy ay isang teknolohiyang ginagamit upang matukoy ang mga istruktura at komposisyon ng (pangunahing) mga organikong compound sa pamamagitan ng pagsusuri sa paghahatid ng infrared radiation sa pamamagitan ng mga sample. Ito ay batay sa mga katangian ng mga sangkap upang sumipsip ng ilang mga frequency nito, na nakasalalay sa pag-unat at pagyuko sa loob ng mga molekula ng sample.

Ang infrared na pagsipsip at paglabas ng mga katangian ng mga molekula at materyales ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa laki, hugis, at kemikal na pagbubuklod ng mga molekula, atomo, at ion sa mga solido. Ang mga enerhiya ng pag-ikot at panginginig ng boses ay binibilang sa lahat ng mga sistema. Ang IR radiation ng enerhiya hν, na ibinubuga o hinihigop ng isang partikular na molekula o sangkap, ay isang sukatan ng pagkakaiba ng ilang panloob na estado ng enerhiya. Ang mga ito, sa turn, ay tinutukoy ng atomic weight at molecular bond. Para sa kadahilanang ito, ang infrared spectroscopy ay isang makapangyarihang tool para sa pagtukoy ng panloob na istraktura ng mga molekula at mga sangkap, o, kapag ang naturang impormasyon ay kilala at na-tabulate na, ang kanilang mga dami. Ang mga diskarte sa IR spectroscopy ay kadalasang ginagamit upang matukoy ang komposisyon, at samakatuwid ang pinagmulan at edad, ng mga archaeological specimens, pati na rin upang makita ang mga pekeng sining at iba pang mga item na, kapag tiningnan sa ilalim ng nakikitang liwanag, ay kahawig ng mga orihinal.

Ang mga benepisyo at pinsala ng infrared ray

Ang long-wave infrared radiation ay ginagamit sa gamot para sa layunin ng:

• normalisasyon ng presyon ng dugo sa pamamagitan ng pagpapasigla ng sirkulasyon ng dugo;
• nililinis ang katawan ng mga asing-gamot ng mabibigat na metal at mga lason;
• mapabuti ang sirkulasyon ng dugo ng utak at memorya;
• normalisasyon ng mga antas ng hormonal;
• pagpapanatili ng balanse ng tubig-asin;
• nililimitahan ang pagkalat ng fungi at microbes;
• kawalan ng pakiramdam;
• mapawi ang pamamaga;
• pagpapalakas ng kaligtasan sa sakit.

Kasabay nito, ang infrared radiation ay maaaring makapinsala sa kaso ng mga talamak na purulent na sakit, pagdurugo, matinding pamamaga, mga sakit sa dugo, at mga malignant na tumor. Ang hindi makontrol na matagal na pagkakalantad ay humahantong sa pamumula ng balat, paso, dermatitis, heat stroke. Ang mga short-wave infrared ray ay mapanganib para sa mga mata - ang pagbuo ng photophobia, katarata, at kapansanan sa paningin ay posible. Samakatuwid, ang mga mapagkukunan lamang ng long-wave radiation ang dapat gamitin para sa pagpainit.

Ang infrared radiation ay ang bahagi ng solar radiation spectrum na direktang katabi ng pulang bahagi ng nakikitang rehiyon ng spectrum. Ang mata ng tao ay hindi nakakakita sa rehiyong ito ng spectrum, ngunit maaari nating maramdaman ang radiation na ito bilang init.

Ang infrared radiation ay may dalawang mahalagang katangian: ang wavelength (frequency) ng radiation at ang intensity ng radiation. Depende sa haba ng daluyong, tatlong rehiyon ng infrared radiation ay nakikilala: malapit (0.75-1.5 micrometers), gitna (1.5 - 5.6 microns) at malayo (5.6-100 microns). Dahil sa mga katangiang pisyolohikal ng isang tao, hinahati ng modernong gamot ang infrared na rehiyon ng spectrum ng radiation sa 3 hanay:

• wavelength 0.75-1.5 microns - radiation na tumagos nang malalim sa balat ng tao (IR-A range);
• wavelength 1.5-5 microns - radiation na hinihigop ng epidermis at connective tissue layer ng balat, IR-B range);
• wavelength higit sa 5 microns - radiation na hinihigop sa ibabaw ng balat (IR-C range). Bukod dito, ang pinakamalaking penetration ay sinusunod sa hanay mula 0.75 hanggang 3 microns at ang saklaw na ito ay tinatawag na "therapeutic transparency window".

Ang Figure 1 (source - Journal of Biomedical Optics 12(4), 044012 July/August 2007) ay nagpapakita ng absorption spectra ng IR radiation para sa tubig at tissue ng mga organo ng tao depende sa wavelength. Nabanggit na ang tissue ng katawan ng tao ay binubuo ng 98% na tubig at ang katotohanang ito ay nagpapaliwanag ng pagkakapareho ng mga katangian ng pagsipsip ng infrared radiation sa spectral na rehiyon na 1.5-10 microns.

Kung isasaalang-alang natin ang katotohanan na ang tubig mismo ay masinsinang sumisipsip ng infrared radiation sa hanay na 1.5-10 microns na may mga peak sa wavelength na 2.93, 4.7 at 6.2 microns (Yukhnevich G.V. Infrared spectroscopy ng tubig, M, 1973), kung gayon ang pinaka-epektibo para sa mga proseso ng pag-init at pagpapatayo ay dapat isaalang-alang ang mga IR emitters na naglalabas sa gitna at malayong infrared spectrum na may peak radiation intensity sa wavelength range na 1.5-6.5 μm.

Ang kabuuang halaga ng enerhiya na ibinubuga sa bawat yunit ng oras ng isang yunit ng radiating surface ay tinatawag na emissivity ng IR emitter E, W / m². Ang enerhiya ng radiation ay nakasalalay sa wavelength λ at ang temperatura ng radiating surface at isang mahalagang katangian, dahil isinasaalang-alang nito ang radiation energy ng lahat ng wavelength. Ang emissivity, na tinutukoy sa wavelength interval dλ, ay tinatawag na radiation intensity I, W / (m² ∙ μm).

Ang pagsasama ng expression (1) ay ginagawang posible upang matukoy ang emissivity (specific integrated radiation energy) batay sa eksperimento na tinutukoy ng radiation intensity spectrum sa hanay ng wavelength mula λ1 hanggang λ2:

Ipinapakita ng Figure 2 ang radiation intensity spectra ng NOMACON™ IKN-101 IR emitters, na nakuha sa iba't ibang nominal electric power ng emitter 1000 W, 650 W, 400 W at 250 W.

Sa pagtaas ng kapangyarihan ng emitter at, nang naaayon, ang temperatura ng naglalabas na ibabaw, ang intensity ng radiation ay tumataas, at ang emission spectrum ay lumilipat sa rehiyon ng mas maikling wavelength (Wien's displacement law). Sa kasong ito, ang rurok ng intensity ng radiation (85-90% ng spectrum) ay bumaba sa hanay ng wavelength na 1.5-6 μm, na tumutugma sa pinakamainam na pisika ng infrared na proseso ng pagpainit at pagpapatayo para sa kasong ito.

Ang intensity ng infrared radiation at, nang naaayon, ang tiyak na enerhiya ng radiation ay bumababa sa pagtaas ng distansya mula sa pinagmulan ng radiation. Ipinapakita ng Figure 3 ang mga curve ng mga pagbabago sa partikular na enerhiya ng radiation ng NOMACON™ IKN-101 ceramic emitters depende sa distansya sa pagitan ng radiating surface at ng measurement point kasama ang normal hanggang sa radiating surface. Ang mga sukat ay isinagawa gamit ang isang pumipili na radiometer sa hanay ng haba ng daluyong na 1.5-8 μm, na sinusundan ng pagsasama ng spectra ng intensity ng radiation. Tulad ng makikita mula sa graph, ang tiyak na enerhiya ng radiation E, W/m² ay bumababa nang baligtad sa layo na L, m sa pinagmulan ng radiation.

Ang liwanag ay ang susi sa pagkakaroon ng mga buhay na organismo sa Earth. Mayroong isang malaking bilang ng mga proseso na maaaring mangyari dahil sa impluwensya ng infrared radiation. Bilang karagdagan, ginagamit ito para sa mga layuning panggamot. Mula noong ika-20 siglo, ang light therapy ay naging isang mahalagang bahagi ng tradisyonal na gamot.

Mga tampok ng radiation

Ang phototherapy ay isang espesyal na seksyon sa physiotherapy na nag-aaral ng mga epekto ng isang light wave sa katawan ng tao. Napag-alaman na ang mga alon ay may iba't ibang saklaw, kaya nakakaapekto ito sa katawan ng tao sa iba't ibang paraan. Mahalagang tandaan na ang radiation ay may pinakamalaking lalim ng pagtagos. Tulad ng para sa epekto sa ibabaw, ang ultraviolet ay mayroon nito.

Ang infrared spectrum (radiation spectrum) ay may katumbas na wavelength, katulad ng 780 nm. hanggang 10000 nm. Tulad ng para sa physiotherapy, ang isang wavelength ay ginagamit upang gamutin ang isang tao, na umaabot sa 780 nm sa spectrum. hanggang 1400 nm. Ang hanay ng infrared radiation na ito ay itinuturing na pamantayan para sa therapy. Sa mga simpleng termino, ang naaangkop na haba ng daluyong ay inilapat, lalo na ang isang mas maikli, na may kakayahang tumagos ng tatlong sentimetro sa balat. Bilang karagdagan, ang espesyal na enerhiya ng quantum, ang dalas ng radiation, ay isinasaalang-alang.

Ayon sa maraming pag-aaral, napag-alaman na ang liwanag, mga radio wave, infrared ray, ay magkapareho, dahil ito ay mga uri ng electromagnetic wave na pumapalibot sa mga tao sa lahat ng dako. Ang mga alon na ito ay nagpapagana sa mga telebisyon, mobile phone at radyo. Sa simpleng salita, pinapayagan ng mga alon ang isang tao na makita ang mundo sa kanilang paligid.

Ang infrared spectrum ay may kaukulang dalas, ang wavelength nito ay 7-14 microns, na may kakaibang epekto sa katawan ng tao. Ang bahaging ito ng spectrum ay tumutugma sa radiation ng katawan ng tao.

Tulad ng para sa mga bagay ng quantum, ang mga molekula ay walang kakayahang mag-oscillate nang arbitraryo. Ang bawat molekula ng quantum ay may isang tiyak na hanay ng enerhiya, mga frequency ng radiation, na nakaimbak sa sandali ng oscillation. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang na ang mga molekula ng hangin ay nilagyan ng isang malawak na hanay ng mga naturang frequency, kaya ang kapaligiran ay nakakakuha ng radiation sa iba't ibang spectra.

Mga mapagkukunan ng radiation

Ang araw ang pangunahing pinagmumulan ng IR.

Salamat sa kanya, ang mga bagay ay maaaring pinainit sa isang tiyak na temperatura. Bilang resulta, ang thermal energy ay ibinubuga sa spectrum ng mga alon na ito. Pagkatapos ang enerhiya ay umabot sa mga bagay. Ang proseso ng paglilipat ng thermal energy ay isinasagawa mula sa mga bagay na may mataas na temperatura patungo sa mas mababang isa. Sa sitwasyong ito, ang mga bagay ay may iba't ibang mga katangian ng radiating na nakasalalay sa ilang mga katawan.

Ang mga mapagkukunan ng infrared radiation ay nasa lahat ng dako, nilagyan sila ng mga elemento tulad ng mga LED. Ang lahat ng modernong telebisyon ay nilagyan ng mga remote control, dahil ito ay gumagana sa naaangkop na dalas ng infrared spectrum. Kasama nila ang mga LED. Ang iba't ibang mga mapagkukunan ng infrared radiation ay makikita sa industriyal na produksyon, halimbawa: sa pagpapatuyo ng mga ibabaw ng pintura.

Ang pinakatanyag na kinatawan ng isang artipisyal na mapagkukunan sa Russia ay mga kalan ng Russia. Halos lahat ng tao ay nakaranas ng impluwensya ng naturang kalan, at pinahahalagahan din ang mga pakinabang nito. Iyon ang dahilan kung bakit ang naturang radiation ay maaaring madama mula sa isang heated stove o isang heating radiator. Sa kasalukuyan, ang mga infrared heaters ay napakapopular. Mayroon silang listahan ng mga pakinabang kumpara sa opsyon ng convection, dahil mas matipid ang mga ito.

Coefficient value

Sa infrared spectrum, mayroong ilang mga uri ng koepisyent, lalo na:

• radiation;
• koepisyent ng pagmuni-muni;
• throughput ratio.

Kaya, ang emissivity ay ang kakayahan ng mga bagay na i-radiate ang dalas ng radiation, pati na rin ang enerhiya ng quantum. Maaaring mag-iba ayon sa materyal at mga katangian nito, pati na rin ang temperatura. Ang koepisyent ay may pinakamataas na lunas = 1, ngunit sa isang tunay na sitwasyon ito ay palaging mas mababa. Tulad ng para sa mababang kakayahan ng radiation, pagkatapos ay pinagkalooban ito ng mga elemento na may makintab na ibabaw, pati na rin ang mga metal. Ang koepisyent ay nakasalalay sa mga tagapagpahiwatig ng temperatura.

Ang reflectance factor ay nagbibigay ng indikasyon ng kakayahan ng mga materyales na ipakita ang dalas ng mga pagsusuri. Depende sa uri ng mga materyales, mga katangian at mga tagapagpahiwatig ng temperatura. Karamihan sa pagmuni-muni ay naroroon sa makintab at makinis na mga ibabaw.

Sinusukat ng transmittance ang kakayahan ng mga bagay na magsagawa ng infrared radiation sa pamamagitan ng sarili nito. Ang ganitong koepisyent ay direktang nakasalalay sa kapal at uri ng materyal. Mahalagang tandaan na ang karamihan sa mga materyales ay walang ganoong kadahilanan.

Gamitin sa medisina

Ang infrared light therapy ay naging popular sa modernong mundo. Ang paggamit ng infrared radiation sa gamot ay dahil sa ang katunayan na ang pamamaraan ay may mga nakapagpapagaling na katangian. Dahil dito, may kapaki-pakinabang na epekto sa katawan ng tao. Ang impluwensya ng thermal ay bumubuo ng isang katawan sa mga tisyu, nagpapabago ng mga tisyu at pinasisigla ang reparasyon, nagpapabilis ng mga reaksyong physicochemical.

Bilang karagdagan, ang katawan ay nakakaranas ng mga makabuluhang pagpapabuti, habang nangyayari ang mga sumusunod na proseso:

• pagpapabilis ng daloy ng dugo;
• vasodilation;
• paggawa ng mga biologically active substance;
• pagpapahinga ng kalamnan;
• mahusay na kalooban;
• komportableng estado;
• magandang panaginip;
• pagbabawas ng presyon;
• pag-alis ng pisikal, psycho-emotional overstrain at iba pa.

Ang nakikitang epekto ng paggamot ay nangyayari sa loob ng ilang mga pamamaraan. Bilang karagdagan sa mga nabanggit na pag-andar, ang infrared spectrum ay may isang anti-inflammatory effect sa katawan ng tao, tumutulong sa paglaban sa impeksiyon, pinasisigla at pinapalakas ang immune system.

Ang ganitong therapy sa gamot ay may mga sumusunod na katangian:

• biostimulating;
• pang-alis ng pamamaga;
• detoxification;
• pinabuting daloy ng dugo;
• paggising ng pangalawang pag-andar ng katawan.

Ang infrared light radiation, o sa halip ang paggamot nito, ay may nakikitang benepisyo para sa katawan ng tao.

Therapeutic techniques

Ang Therapy ay may dalawang uri, katulad - pangkalahatan, lokal. Tungkol sa lokal na pagkakalantad, ang paggamot ay isinasagawa sa isang partikular na bahagi ng katawan ng pasyente. Sa panahon ng pangkalahatang therapy, ang paggamit ng light therapy ay idinisenyo para sa buong katawan.

Ang pamamaraan ay isinasagawa dalawang beses sa isang araw, ang tagal ng sesyon ay nag-iiba sa pagitan ng 15-30 minuto. Ang pangkalahatang kurso sa paggamot ay naglalaman ng hindi bababa sa lima hanggang dalawampung pamamaraan. Tiyaking mayroon kang infrared na proteksyon para sa bahagi ng mukha na handa. Ang mga espesyal na baso, cotton wool o karton na lining ay inilaan para sa mga mata. Pagkatapos ng session, ang balat ay natatakpan ng erythema, ibig sabihin, pamumula na may malabong mga hangganan. Ang erythema ay nawawala isang oras pagkatapos ng pamamaraan.

Mga indikasyon at contraindications para sa paggamot

Ang IC ay may mga pangunahing indikasyon para sa paggamit sa gamot:

• mga sakit ng mga organo ng ENT;
• neuralgia at neuritis;
• mga sakit na nakakaapekto sa musculoskeletal system;
• patolohiya ng mga mata at kasukasuan;
• nagpapasiklab na proseso;
• mga sugat;
• paso, ulser, dermatoses at peklat;
• bronchial hika;
• cystitis;
• urolithiasis;
• osteochondrosis;
• cholecystitis na walang mga bato;
• sakit sa buto;
• gastroduodenitis sa isang talamak na anyo;
• pulmonya.

Ang magaan na paggamot ay may positibong resulta. Bilang karagdagan sa therapeutic effect, ang IR ay maaaring mapanganib para sa katawan ng tao. Ito ay dahil sa ang katunayan na may ilang mga contraindications, hindi pagmamasid na maaaring makasama sa kalusugan.

Kung mayroong mga sumusunod na karamdaman, kung gayon ang gayong paggamot ay makakasama:

• panahon ng pagbubuntis;
• mga sakit sa dugo;
• indibidwal na hindi pagpaparaan;
• malalang sakit sa talamak na yugto;
• purulent na proseso;
• aktibong tuberkulosis;
• predisposisyon sa pagdurugo;
• mga neoplasma.

Ang mga contraindications na ito ay dapat isaalang-alang upang hindi makapinsala sa iyong sariling kalusugan. Ang sobrang intensity ng radiation ay maaaring magdulot ng malaking pinsala.

Tulad ng para sa pinsala ng IR sa medisina at sa trabaho, ang isang paso at matinding pamumula ng balat ay maaaring mangyari. Sa ilang mga kaso, ang mga tao ay nagkaroon ng mga tumor sa mukha, dahil sila ay nakikipag-ugnayan sa radiation na ito sa loob ng mahabang panahon. Ang malaking pinsala mula sa infrared radiation ay maaaring magresulta sa dermatitis, at mayroon ding heat stroke.

Ang mga infrared ray ay medyo mapanganib para sa mga mata, lalo na sa saklaw na hanggang 1.5 microns. Ang matagal na pagkakalantad ay may malaking pinsala, dahil lumilitaw ang photophobia, katarata, mga problema sa paningin. Ang pangmatagalang impluwensya ng IR ay lubhang mapanganib hindi lamang para sa mga tao, ngunit para sa mga halaman. Gamit ang mga optical na instrumento, maaari mong subukang iwasto ang problema sa paningin.

Epekto sa mga halaman

Alam ng lahat na ang IR ay may kapaki-pakinabang na epekto sa paglago at pag-unlad ng mga halaman. Halimbawa, kung nilagyan mo ang isang greenhouse na may infrared heater, makakakita ka ng nakamamanghang resulta. Ang pag-init ay isinasagawa sa infrared spectrum, kung saan ang isang tiyak na dalas ay sinusunod, at ang alon ay katumbas ng 50,000 nm. hanggang 2,000,000 nm.

Mayroong medyo kawili-wiling mga katotohanan ayon sa kung saan maaari mong malaman na ang lahat ng mga halaman, mga buhay na organismo, ay naiimpluwensyahan ng sikat ng araw. Ang radiation ng araw ay may isang tiyak na saklaw, na binubuo ng 290 nm. – 3000 nm. Sa simpleng salita, ang nagliliwanag na enerhiya ay may mahalagang papel sa buhay ng bawat halaman.

Dahil sa mga kawili-wili at nagbibigay-kaalaman na mga katotohanan, matutukoy na ang mga halaman ay nangangailangan ng liwanag at solar na enerhiya, dahil sila ang may pananagutan sa pagbuo ng chlorophyll at chloroplasts. Ang bilis ng liwanag ay nakakaapekto sa pag-uunat, ang pinagmulan ng mga selula at mga proseso ng paglago, ang tiyempo ng pamumunga at pamumulaklak.

Ang mga detalye ng microwave oven

Ang mga microwave oven sa bahay ay nilagyan ng mga microwave na bahagyang mas mababa kaysa sa gamma at x-ray. Ang ganitong mga hurno ay may kakayahang makapukaw ng isang epekto ng ionizing na nagdudulot ng panganib sa kalusugan ng tao. Ang mga microwave ay matatagpuan sa puwang sa pagitan ng mga infrared at radio wave, kaya ang mga naturang furnace ay hindi maaaring mag-ionize ng mga molekula, mga atomo. Ang mga functional na microwave oven ay hindi nakakaapekto sa mga tao, dahil sila ay nasisipsip sa pagkain, na bumubuo ng init.

Ang mga microwave oven ay hindi maaaring maglabas ng mga radioactive na particle, samakatuwid wala silang radioactive na epekto sa pagkain at mga buhay na organismo. Iyon ang dahilan kung bakit hindi ka dapat mag-alala na ang mga microwave oven ay maaaring makapinsala sa iyong kalusugan!

Una nang napansin ni William Herschel na sa kabila ng pulang gilid ng spectrum ng Araw na nakuha gamit ang isang prisma, mayroong invisible radiation na nagiging sanhi ng pag-init ng thermometer. Ang radiation na ito ay tinawag na thermal o infrared.

Ang malapit na infrared radiation ay halos kapareho sa nakikitang liwanag at natutukoy ng parehong mga instrumento. Sa gitna at malayong IR, ginagamit ang mga bolometer upang ipahiwatig ang mga pagbabago.

Sa mid-IR range, nagniningning ang buong planetang Earth at lahat ng bagay dito, maging ang yelo. Dahil dito, ang Earth ay hindi sobrang init ng solar heat. Ngunit hindi lahat ng infrared radiation ay dumadaan sa atmospera. Mayroon lamang ilang mga bintana ng transparency, ang natitirang bahagi ng radiation ay hinihigop ng carbon dioxide, singaw ng tubig, methane, ozone at iba pang mga greenhouse gas na pumipigil sa Earth mula sa mabilis na paglamig.

Dahil sa pagsipsip sa atmospera at thermal radiation ng mga bagay, ang mga mid- at far-infrared na teleskopyo ay dinadala sa kalawakan at pinalamig sa temperatura ng likidong nitrogen o kahit helium.

Ang infrared range ay isa sa mga pinaka-interesante para sa mga astronomo. Ito ay kumikinang sa cosmic dust, na mahalaga para sa pagbuo ng mga bituin at sa ebolusyon ng mga kalawakan. Ang IR radiation ay dumadaan sa mga ulap ng cosmic dust na mas mahusay kaysa sa nakikitang radiation at nagbibigay-daan sa iyo na makakita ng mga bagay na hindi naa-access sa pagmamasid sa ibang bahagi ng spectrum.

Mga pinagmumulan

Isang fragment ng isa sa tinatawag na Hubble Deep Fields. Noong 1995, ang isang teleskopyo sa kalawakan ay nag-ipon ng liwanag na nagmumula sa isang bahagi ng kalangitan sa loob ng 10 araw. Ginawa nitong posible na makakita ng napakahinang mga kalawakan, ang distansya kung saan ay hanggang sa 13 bilyong light years (mas mababa sa isang bilyong taon mula sa Big Bang). Ang nakikitang liwanag mula sa mga malalayong bagay ay nakakaranas ng makabuluhang redshift at nagiging infrared.

Ang mga obserbasyon ay ginawa sa isang rehiyon na malayo sa eroplano ng kalawakan, kung saan kakaunti ang mga bituin ang nakikita. Samakatuwid, karamihan sa mga rehistradong bagay ay mga kalawakan sa iba't ibang yugto ng ebolusyon.

Ang higanteng spiral galaxy, na tinutukoy din bilang M104, ay matatagpuan sa kumpol ng mga kalawakan sa konstelasyon na Virgo at nakikita natin halos sa gilid. Mayroon itong malaking gitnang umbok (isang spherical na pampalapot sa gitna ng kalawakan) at naglalaman ng humigit-kumulang 800 bilyong bituin - 2-3 beses na higit pa kaysa sa Milky Way.

Sa gitna ng kalawakan ay isang napakalaking black hole na may mass na halos isang bilyong solar mass. Ito ay tinutukoy mula sa bilis ng mga bituin malapit sa gitna ng kalawakan. Sa infrared, ang isang singsing ng gas at alikabok ay malinaw na nakikita sa kalawakan, kung saan ang mga bituin ay aktibong ipinanganak.

Mga tatanggap

Pangunahing salamin diameter 85 cm gawa sa beryllium at pinalamig sa temperatura na 5.5 Upang upang bawasan ang sariling infrared radiation ng salamin.

Ang teleskopyo ay inilunsad noong Agosto 2003 sa ilalim ng programa apat na mahusay na obserbatoryo ng NASA kasama ang:

• Compton Gamma Observatory (1991–2000, 20 keV-30 GeV), tingnan ang 100 MeV gamma-ray na kalangitan,
• X-ray observatory "Chandra" (1999, 100 eV-10 keV),
• Hubble Space Telescope (1990, 100–2100 nm),
• Spitzer Infrared Telescope (2003, 3–180 micron).

Inaasahan na ang buhay ng teleskopyo ng Spitzer ay mga 5 taon. Nakuha ng teleskopyo ang pangalan nito bilang parangal sa astrophysicist na si Lyman Spitzer (1914–97), na noong 1946, bago ang paglulunsad ng unang satellite, ay naglathala ng artikulong "Mga Pakinabang para sa Astronomiya ng isang Extraterrestrial Observatory", at pagkaraan ng 30 taon ay nakumbinsi ang NASA. at ang US Congress upang simulan ang pagbuo ng isang teleskopyo sa kalawakan “ Hubble.

mga survey sa kalangitan

Malapit sa infrared na kalangitan 1–4 micron at nasa mid-infrared range na 25 micron(COBE/DIRBE)

Sa malapit na saklaw ng infrared, ang Galaxy ay nakikita nang mas malinaw kaysa sa nakikita.

Ngunit sa mid-IR range, ang Galaxy ay halos hindi nakikita. Ang mga obserbasyon ay lubhang nahahadlangan ng alikabok sa solar system. Matatagpuan ito sa kahabaan ng eroplano ng ecliptic, na nakahilig sa eroplano ng Galaxy sa isang anggulo na halos 50 degrees.

Ang parehong mga survey ay nakuha ng DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment) na instrumento sakay ng COBE (Cosmic Background Explorer) satellite. Ang eksperimentong ito, na nagsimula noong 1989, ay gumawa ng kumpletong infrared sky brightness na mga mapa mula 1.25 hanggang 240 micron.

Aplikasyon sa lupa

Ang aparato ay batay sa isang electron-optical converter (IOC), na ginagawang posible na makabuluhang (mula 100 hanggang 50 libong beses) palakasin ang mahina na nakikita o infrared na ilaw.

Ang lens ay lumilikha ng isang imahe sa photocathode, kung saan, tulad ng sa kaso ng mga PMT, ang mga electron ay na-knock out. Pagkatapos ay pinabilis sila ng mataas na boltahe (10–20 kV), ay nakatutok sa pamamagitan ng electronic optics (electromagnetic field ng isang espesyal na napiling configuration) at nahuhulog sa isang fluorescent screen na katulad ng isang telebisyon. Dito, ang imahe ay tinitingnan sa pamamagitan ng eyepieces.

Ang acceleration ng photoelectrons ay ginagawang posible sa mababang liwanag na mga kondisyon na literal na gamitin ang bawat quantum ng liwanag upang makakuha ng isang imahe, gayunpaman, sa kumpletong kadiliman, ang pag-iilaw ay kinakailangan. Upang hindi maibigay ang presensya ng isang tagamasid, isang malapit-IR na searchlight (760–3000 nm).

Mayroon ding mga device na kumukuha ng sariling thermal radiation ng mga bagay sa mid-IR range (8–14 micron). Ang ganitong mga aparato ay tinatawag na mga thermal imager, pinapayagan ka nitong mapansin ang isang tao, isang hayop o isang pinainit na makina dahil sa kanilang thermal contrast sa nakapaligid na background.

Ang lahat ng enerhiya na natupok ng isang electric heater ay tuluyang na-convert sa init. Ang isang makabuluhang bahagi ng init ay dinadala ng hangin na nakikipag-ugnayan sa mainit na ibabaw, lumalawak at tumataas, kaya higit sa lahat ang kisame ang pinainit.

Upang maiwasan ito, ang mga pampainit ay nilagyan ng mga tagahanga na nagdidirekta ng mainit na hangin, halimbawa, sa mga binti ng isang tao at tumutulong na paghaluin ang hangin sa silid. Ngunit may isa pang paraan upang maglipat ng init sa mga nakapalibot na bagay: ang infrared radiation ng heater. Ito ay mas malakas, mas mainit ang ibabaw at mas malaki ang lugar nito.

Upang madagdagan ang lugar, ang mga radiator ay ginawang patag. Gayunpaman, ang temperatura sa ibabaw ay hindi maaaring mataas. Sa iba pang mga modelo ng mga heater, ginagamit ang isang spiral na pinainit sa ilang daang degree (pulang init) at isang malukong metal reflector, na lumilikha ng isang direktang stream ng infrared radiation.