ישנם מקורות שונים לקרינה אינפרא אדומה. כיום, הם נמצאים במכשירי חשמל ביתיים, אוטומציה ומערכות אבטחה, ומשמשים גם לייבוש מוצרים תעשייתיים. מקורות אור אינפרא אדום, בשימוש נכון, אינם משפיעים על גוף האדם, וזו הסיבה שהמוצרים פופולריים מאוד.

היסטוריה של גילוי

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

אור אינפרא אדום התגלה בתחילת המאה ה-19 באמצעות מחקרו של האסטרונום W. Herschel. עיקרו היה לחקור את יכולות החימום של אזורים סולאריים שונים. המדען הביא להם מדחום ועקב אחר העלייה בטמפרטורה. תהליך זה נצפה כאשר המכשיר נגע בגבול האדום. ו' הרשל הגיע למסקנה שקיימת קרינה מסוימת שלא ניתן לראות חזותית, אך ניתן לקבוע אותה באמצעות מדחום.

קרני אינפרא אדום: יישום

הם נפוצים בחיי האדם ומצאו את יישומם בתחומים שונים:

• לוֹחָמָה. טילים וראשי נפץ מודרניים, המסוגלים לכוון באופן עצמאי אל מטרה, מצוידים בהם הם תוצאה של שימוש בקרינה אינפרא אדומה.
• תרמוגרפיה. קרינת אינפרא אדום משמשת לחקר אזורים מחוממים מדי או מקוררים. תמונות אינפרא אדום משמשות גם באסטרונומיה לזיהוי גרמי שמים.
• חַיִים פעולתו מכוונת לחימום פריטי פנים וקירות זכתה לפופולריות רבה. לאחר מכן הם משחררים חום לחלל.
• שלט רחוק. כל השלטים הקיימים לטלויזיה, תנורים, מזגנים וכו'. מצויד בקרני אינפרא אדום.
• ברפואה משתמשים בקרני אינפרא אדום לטיפול ומניעה של מחלות שונות.

הבה נבחן היכן נעשה שימוש באלמנטים אלה.

מבערי גז אינפרא אדום

מבער אינפרא אדום משמש לחימום חדרים שונים.

בתחילה הוא שימש לחממות ולמוסכים (כלומר, חצרים שאינם למגורים). עם זאת, טכנולוגיות מודרניות אפשרו להשתמש בו גם בדירות. בדרך כלל, מבער כזה נקרא מכשיר סולארי, שכן כאשר מופעל, משטח העבודה של הציוד דומה לאור השמש. עם הזמן, מכשירים כאלה החליפו מחממי נפט וקונווקטורים.

תכונות עיקריות

מבער אינפרא אדום שונה ממכשירים אחרים בשיטת החימום שלו. חום מועבר באמצעים שאינם מורגשים לבני אדם. תכונה זו מאפשרת לחום לחדור לא רק לאוויר, אלא גם לפריטים פנימיים, אשר לאחר מכן גם מעלים את הטמפרטורה בחדר. פולט האינפרא אדום אינו מייבש את האוויר, מכיוון שהקרניים מופנות בעיקר לפריטים פנימיים וקירות. בעתיד יועבר חום מקירות או חפצים ישירות לחלל החדר, והתהליך מתרחש תוך מספר דקות.

צדדים חיוביים

היתרון העיקרי של מכשירים כאלה הוא חימום מהיר וקל של החדר. לדוגמה, זה ייקח 20 דקות כדי לחמם חדר קר לטמפרטורה של +24ºС. במהלך התהליך אין תנועת אוויר, מה שתורם להיווצרות אבק ומזהמים גדולים. לכן, פולט אינפרא אדום מותקן בתוך הבית על ידי אותם אנשים שיש להם אלרגיות.

בנוסף, קרני אינפרא אדום, כאשר פוגעות במשטח באבק, אינן גורמות לו לשרוף, וכתוצאה מכך, אין ריח של אבק שרוף. איכות החימום ועמידות המכשיר תלויה בגוף החימום. מכשירים כאלה משתמשים בסוג קרמי.

מחיר

המחיר של מכשירים כאלה נמוך למדי ונגיש לכל מגזרי האוכלוסייה. לדוגמה, מבער גז עולה מ 800 רובל. תנור שלם ניתן לרכוש עבור 4,000 רובל.

סָאוּנָה

מהו תא אינפרא אדום? זהו חדר מיוחד הבנוי מסוגי עץ טבעיים (למשל ארז). מותקנים בו פולטי אינפרא אדום הפועלים על העץ.

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

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

השפעה על בני אדם

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

השפעות שליליות של קרינת אינפרא אדום

מקורות של קרינת אינפרא אדום יכולים לגרום לא רק להשפעות חיוביות על הגוף, אלא גם לגרום לו נזק.

בחשיפה ממושכת לקרניים, הנימים מתרחבים, מה שמוביל לאדמומיות או כוויות. מקורות של קרינת אינפרא אדום גורמים נזק מיוחד לאיברי הראייה - זוהי היווצרות של קטרקט. במקרים מסוימים, אדם חווה התקפים.

קרניים קצרות משפיעות על גוף האדם, וגורמות להידרדרות בטמפרטורת המוח במספר מעלות: כהות עיניים, סחרחורת, בחילה. עלייה נוספת בטמפרטורה יכולה להוביל להיווצרות של דלקת קרום המוח.

הידרדרות או שיפור במצב מתרחשת עקב עוצמת השדה האלקטרומגנטי. הוא מאופיין בטמפרטורה ובמרחק למקור קרינת האנרגיה התרמית.

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

כיצד למנוע את ההשפעות המזיקות של קרני אינפרא אדום?

כפי שהוזכר קודם לכן, לקרינה תרמית לטווח קצר יש השפעה שלילית על גוף האדם. בואו נסתכל על דוגמאות שבהן קרינת IR מסוכנת.

כיום, מחממי אינפרא אדום הפולטים טמפרטורות מעל 100ºC עלולים להזיק לבריאות. ביניהם ניתן למנות את הדברים הבאים:

• ציוד תעשייתי פולט אנרגיה קורנת. כדי למנוע השפעות שליליות, יש להשתמש בבגדים מיוחדים ובאלמנטים מגני חום, כמו גם לנקוט באמצעי מניעה בקרב צוות העובדים.
• מכשיר אינפרא אדום. המחמם המפורסם ביותר הוא הכיריים. עם זאת, זה יצא מזמן משימוש. יותר ויותר תנורי אינפרא אדום חשמליים נמצאים בשימוש בדירות, בתים כפריים וקוטג'ים. העיצוב שלו כולל גוף חימום (בצורת ספירלה), המוגן על ידי חומר מיוחד מבודד חום. חשיפה כזו לקרניים אינה פוגעת בגוף האדם. האוויר באזור המחומם אינו מיובש. אתה יכול לחמם את החדר תוך 30 דקות. ראשית, קרינת אינפרא אדום מחממת חפצים, ואז הם מחממים את כל הדירה.

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

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

אז גילינו אילו מקורות קיימים לקרינה אינפרא אדומה.

מההיסטוריה של חקר קרינת אינפרא אדום

קרינה אינפרא אדומה או קרינה תרמית אינה תגלית של המאה ה-20 או ה-21. קרינת אינפרא אדום התגלתה בשנת 1800 על ידי אסטרונום אנגלי ו' הרשל. הוא גילה ש"החום המרבי" נמצא מעבר לצבע האדום של הקרינה הנראית לעין. מחקר זה סימן את תחילת המחקר של קרינת אינפרא אדום. מדענים מפורסמים רבים שמו את ראשם במחקר של אזור זה. אלו שמות כגון: פיזיקאי גרמני וילהלם וינה(חוק ויין), פיזיקאי גרמני מקס פלאנק(הנוסחה והקבוע של פלאנק), מדען סקוטי ג'ון לסלי(מכשיר למדידת קרינה תרמית - קוביית לסלי), פיזיקאי גרמני גוסטב קירכהוף(חוק הקרינה של קירכהוף), פיזיקאי ומתמטיקאי אוסטרי יוזף סטפןופיזיקאי אוסטרי סטפן לודוויג בולצמן(חוק סטפן-בולצמן).

השימוש והיישום של הידע על קרינה תרמית במכשירי חימום מודרניים עלו לידי ביטוי רק בשנות החמישים. בברית המועצות, התיאוריה של חימום קרינה פותחה בעבודותיהם של G. L. Polyak, S. N. Shorin, M. I. Kissin, A. A. Sander. מאז 1956, ספרים טכניים רבים בנושא זה נכתבו או תורגמו לרוסית בברית המועצות. עקב שינויים בעלות משאבי האנרגיה ובמאבק על יעילות אנרגיה וחיסכון באנרגיה, נעשה שימוש נרחב בתנורי אינפרא אדום מודרניים בחימום מבנים ביתיים ותעשייתיים.

קרינת שמש – קרינת אינפרא אדום טבעית

מחמם האינפרא אדום הטבעי המפורסם והמשמעותי ביותר הוא השמש. בעיקרו של דבר, זוהי שיטת החימום המתקדמת ביותר של הטבע המוכרת לאנושות. בתוך מערכת השמש, השמש היא המקור החזק ביותר של קרינה תרמית הקובעת את החיים על פני כדור הארץ. בטמפרטורת פני השמש של כ 6000Kהקרינה המקסימלית מתרחשת ב 0.47 מיקרומטר(מקביל לצהבהב-לבן). השמש ממוקמת במרחק של מיליוני קילומטרים רבים מאיתנו, אולם זה לא מונע ממנה להעביר אנרגיה דרך כל החלל העצום הזה, למעשה מבלי לצרוך אותה (אנרגיה), מבלי לחמם אותה (חלל). הסיבה היא שקרני השמש אינפרא אדום עוברות דרך ארוכה בחלל ואין להן כמעט אובדן אנרגיה. כאשר נתקלים במשטח כלשהו בנתיב הקרניים, האנרגיה שלהן, הנספגת, הופכת לחום. כדור הארץ, שנפגע מקרני השמש, וחפצים אחרים שנפגעים גם מקרני השמש מתחממים ישירות. וכדור הארץ וחפצים אחרים שחוממו על ידי השמש, בתורם, פולטים חום לאוויר סביבנו, ובכך מחממים אותו.

הן עוצמתה של קרינת השמש על פני כדור הארץ והן ההרכב הספקטרלי שלה תלויים באופן משמעותי ביותר בגובה השמש מעל האופק. מרכיבים שונים של ספקטרום השמש עוברים דרך האטמוספירה של כדור הארץ בצורה שונה.
על פני כדור הארץ, לספקטרום קרינת השמש יש צורה מורכבת יותר, הקשורה לבליעה באטמוספירה. בפרט, הוא אינו מכיל את החלק בתדירות הגבוהה של קרינה אולטרה סגולה, המזיק לאורגניזמים חיים. בגבול החיצוני של האטמוספירה של כדור הארץ, השטף של אנרגיית הקרינה מהשמש נמצא 1370 W/m²; (קבוע שמש), והקרינה המקסימלית מתרחשת ב λ=470 ננומטר(צבע כחול). השטף המגיע לפני השטח של כדור הארץ קטן משמעותית בגלל הספיגה באטמוספירה. בתנאים הנוחים ביותר (השמש בשיאה) הוא אינו עולה 1120 W/m²; (במוסקווה, ברגע היפוך הקיץ - 930 ואט/מ"ר), והקרינה המקסימלית מתרחשת ב λ=555 ננומטר(ירוק-צהוב), התואם את הרגישות הטובה ביותר של העיניים ורק רבע מקרינה זו מתרחשת באזור הקרינה ארוכת הגל, כולל קרינה משנית.

עם זאת, אופייה של אנרגיית קרינת השמש שונה בתכלית מאנרגיית הקרינה המופקת על ידי תנורי אינפרא אדום המשמשים לחימום חלל. אנרגיית קרינת השמש מורכבת מגלים אלקטרומגנטיים, שתכונותיהם הפיזיקליות והביולוגיות שונות באופן משמעותי מתכונותיהם של גלים אלקטרומגנטיים הנובעים ממחממי אינפרא אדום קונבנציונליים, בפרט, תכונות החיידקים והריפוי (הליותרפיה) של קרינת השמש נעדרות לחלוטין מהקרינה. מקורות עם טמפרטורות נמוכות. ובכל זאת תנורי אינפרא אדום מספקים את אותו הדבר אפקט תרמי, כמו השמש, בהיותה הנוח והחסכוני ביותר מכל מקורות החום האפשריים.

טבען של קרני אינפרא אדום

פיזיקאי גרמני מצטיין מקס פלאנק, תוך כדי לימוד קרינה תרמית (קרינה אינפרא אדומה), גילה את טבעה האטומי. קרינה תרמית- זוהי קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת על ידי גופים או חומרים ונוצרת עקב האנרגיה הפנימית שלה, בשל העובדה שהאטומים של גוף או חומר נעים מהר יותר בהשפעת חום, ובמקרה של חומר מוצק, הם מתנודדים מהר יותר בהשוואה למצב שיווי המשקל. במהלך תנועה זו, אטומים מתנגשים, וכאשר הם מתנגשים, הם מתרגשים בהלם, ולאחר מכן פליטת גלים אלקטרומגנטיים.
כל העצמים פולטים וסופגים אנרגיה אלקטרומגנטית ללא הרף. קרינה זו היא תוצאה של תנועה מתמשכת של חלקיקים טעונים יסודיים בתוך החומר. אחד מחוקי היסוד של התיאוריה האלקטרומגנטית הקלאסית קובע שחלקיק טעון שנע בתאוצה פולט אנרגיה. קרינה אלקטרומגנטית (גלים אלקטרומגנטיים) היא הפרעה של השדה האלקטרומגנטי המתפשט בחלל, כלומר אות אלקטרומגנטי תקופתי משתנה בזמן בחלל המורכב משדות חשמליים ומגנטיים. זוהי קרינה תרמית. קרינה תרמית מכילה שדות אלקטרומגנטיים באורכי גל שונים. מכיוון שאטומים נעים בכל טמפרטורה, כל הגופים נמצאים בכל טמפרטורה גבוהה מהטמפרטורה של האפס המוחלט (-273 מעלות צלזיוס), פולטים חום. האנרגיה של גלים אלקטרומגנטיים של קרינה תרמית, כלומר, עוצמת הקרינה, תלויה בטמפרטורה של הגוף, במבנה האטומי והמולקולרי שלו, כמו גם במצב פני השטח של הגוף. קרינה תרמית מתרחשת בכל אורכי הגל - מהקצר ביותר ועד לארוך במיוחד, אך נלקחת בחשבון רק קרינה תרמית בעלת חשיבות מעשית המופיעה בטווח אורכי הגל: λ = 0.38 - 1000 מיקרומטר(בחלקים הנראים והאינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי). עם זאת, לא לכל אור יש את המאפיינים של קרינה תרמית (לדוגמה, זוהר), לכן ניתן לקחת רק את הספקטרום האינפרא אדום כטווח העיקרי של קרינה תרמית (λ = 0.78 - 1000 מיקרומטר). אפשר גם לעשות תוספת: קטע עם אורך גל λ = 100 - 1000 מיקרומטר, מנקודת מבט של חימום - לא מעניין.

לפיכך, קרינה תרמית היא אחת מצורות הקרינה האלקטרומגנטית הנובעת מהאנרגיה הפנימית של הגוף ובעלת ספקטרום רציף, כלומר היא חלק מקרינה אלקטרומגנטית, שהאנרגיה שלה, כאשר נבלעת, גורמת להשפעה תרמית. . קרינה תרמית טבועה בכל הגופים.

כל הגופים שיש להם טמפרטורה גבוהה מאפס מוחלט (-273 מעלות צלזיוס), גם אם הם אינם זוהרים באור נראה, הם מקור לקרני אינפרא אדום ופולטים ספקטרום אינפרא אדום מתמשך. המשמעות היא שהקרינה מכילה גלים בכל התדרים ללא יוצא מן הכלל, ואין טעם לדבר על קרינה בכל גל מסוים.

האזורים הקונבנציונליים העיקריים של קרינת אינפרא אדום

כיום אין סיווג אחיד לחלוקת קרינת אינפרא אדום לאזורים המרכיבים אותה (אזורים). בספרות הטכנית היעד יש יותר מתריסר תוכניות לחלוקת אזור קרינת האינפרא אדום לאזורים מרכיבים, וכולם שונים זה מזה. מכיוון שכל סוגי הקרינה האלקטרומגנטית התרמית הם מאותו אופי, סיווג הקרינה לפי אורך גל בהתאם להשפעה שהם מייצרים הוא מותנה בלבד ונקבע בעיקר על ידי הבדלים בטכנולוגיית הזיהוי (סוג מקור הקרינה, סוג המונה, רגישותו, וכו'..) ובטכניקת מדידת קרינה. מבחינה מתמטית, באמצעות נוסחאות (Planck, Wien, Lambert וכו'), אי אפשר גם לקבוע את הגבולות המדויקים של האזורים.
כדי לקבוע את אורך הגל (הקרינה המקסימלית), ישנן שתי נוסחאות שונות (טמפרטורה ותדירות) שנותנות תוצאות שונות, בהפרש של בערך 1,8 פעמים (זהו מה שנקרא חוק העקירה של וינה) ובנוסף, כל החישובים נעשים עבור גוף שחור לחלוטין (אובייקט אידאלי), שאינו קיים במציאות. גופים אמיתיים המצויים בטבע אינם מצייתים לחוקים אלו ובמידה זו או אחרת חורגים מהם. הקרינה של גופים אמיתיים תלויה במספר מאפיינים ספציפיים של הגוף (מצב פני השטח, מבנה המיקרו, עובי השכבה וכו'). זו גם הסיבה שמקורות שונים מצביעים על ערכים שונים לחלוטין עבור גבולות אזורי הקרינה. כל זה מצביע על כך שיש להשתמש בטמפרטורה כדי לתאר קרינה אלקטרומגנטית בזהירות רבה ובדיוק בסדר גודל. אני מדגיש שוב שהחלוקה היא מאוד שרירותית!!!

הבה ניתן דוגמאות לחלוקה מותנית של אזור האינפרא אדום (λ = 0.78 - 1000 מיקרומטר)לאזורים בודדים (מידע נלקח רק מהספרות הטכנית של מדענים רוסים וזרים). האיור שלמעלה מראה עד כמה החלוקה הזו מגוונת, כך שלא כדאי להיצמד לאף אחת מהן. אתה רק צריך לדעת שניתן לחלק את הספקטרום של קרינת אינפרא אדום למספר חלקים, מ-2 עד 5. האזור שקרוב יותר לספקטרום הנראה נקרא בדרך כלל: קרוב, קרוב, גל קצר וכו'. האזור הקרוב יותר לקרינת מיקרוגל הוא רחוק, רחוק, גל ארוך וכו'. לפי ויקיפדיה, ערכת החלוקה הרגילה נראית כך: אזור קרוב(כמעט אינפרא אדום, NIR), אזור גלים קצרים(אינפרא אדום באורך גל קצר, SWIR), אזור גל בינוני(אינפרא אדום באורך אמצע, MWIR), אזור אורך גל ארוך(אינפרא אדום באורך גל ארוך, LWIR), אזור רחוק(אינפרא אדום רחוק, FIR).

תכונות של קרני אינפרא אדום

קרני אינפרא אדום- זוהי קרינה אלקטרומגנטית, בעלת אופי זהה לאור הנראה, לכן היא כפופה גם לחוקי האופטיקה. לכן, כדי לדמיין טוב יותר את תהליך הקרינה התרמית, עלינו לצייר אנלוגיה לקרינת האור, שכולנו מכירים ויכולים לצפות בה. עם זאת, אסור לשכוח שהמאפיינים האופטיים של חומרים (ספיגה, השתקפות, שקיפות, שבירה וכו') באזור האינפרא אדום של הספקטרום שונות באופן משמעותי מהתכונות האופטיות בחלק הגלוי של הספקטרום. מאפיין אופייני לקרינת אינפרא אדום הוא שבניגוד לסוגים עיקריים אחרים של העברת חום, אין צורך בחומר ביניים המעביר. אוויר, ובמיוחד ואקום, נחשב שקוף לקרינה אינפרא אדומה, אם כי זה לא לגמרי נכון לגבי אוויר. כאשר קרינה אינפרא אדומה עוברת באטמוספרה (אוויר), נצפית היחלשות קלה של הקרינה התרמית. זאת בשל העובדה שאוויר יבש ונקי כמעט שקוף לקרני חום, אך אם הוא מכיל לחות בצורת קיטור, מולקולות מים (H 2 O), פחמן דו חמצני (CO 2), אוזון (O 3)ושאר חלקיקים מרחפים מוצקים או נוזליים המשקפים וסופגים קרני אינפרא אדום, הוא הופך לתווך לא לגמרי שקוף וכתוצאה מכך, זרימת הקרינה האינפרא אדום מתפזרת לכיוונים שונים ונחלשת. בדרך כלל, הפיזור באזור האינפרא אדום של הספקטרום קטן יותר מאשר בגלוי. עם זאת, כאשר ההפסדים הנגרמים מהפיזור באזור הנראה של הספקטרום גדולים, הם משמעותיים גם באזור האינפרא אדום. עוצמת הקרינה המפוזרת משתנה ביחס הפוך לחזק הרביעי של אורך הגל. הוא משמעותי רק באזור אינפרא אדום עם גלים קצרים ויורד במהירות בחלק אורך הגל הארוך יותר של הספקטרום.

מולקולות חנקן וחמצן באוויר אינן קולטות קרינת אינפרא אדומה, אלא מחלישות אותה רק כתוצאה מהפיזור. חלקיקי אבק מרחפים מובילים גם לפיזור קרינת אינפרא אדום, וכמות הפיזור תלויה ביחס בין גדלי החלקיקים ואורך הגל של קרינת אינפרא אדום; ככל שהחלקיקים גדולים יותר, כך הפיזור גדול יותר.

אדי מים, פחמן דו חמצני, אוזון וזיהומים אחרים הנמצאים באטמוספירה סופגים באופן סלקטיבי קרינה אינפרא אדומה. לדוגמה, אדי מים סופגים בעוצמה רבה קרינת אינפרא אדום בכל אזור האינפרא אדום של הספקטרום, ופחמן דו חמצני סופג קרינת אינפרא אדום באזור האינפרא אדום האמצעי.

באשר לנוזלים, הם יכולים להיות שקופים או אטומים לקרינה אינפרא אדומה. לדוגמה, שכבת מים בעובי של מספר סנטימטרים שקופה לקרינה נראית ואטומה לקרינה אינפרא אדומה בעלת אורך גל של יותר מ-1 מיקרון.

מוצקים(גופות), בתורו, ברוב המקרים לא שקוף לקרינה תרמית, אבל יש יוצאים מן הכלל. לדוגמה, פרוסות סיליקון, אטומות באזור הנראה, שקופות באזור האינפרא אדום, והקוורץ, להיפך, שקוף לקרינת אור, אך אטום לקרניים תרמיות באורך גל של יותר מ-4 מיקרון. מסיבה זו לא משתמשים בזכוכית קוורץ בתנורי אינפרא אדום. זכוכית רגילה, בניגוד לזכוכית קוורץ, שקופה חלקית לקרני אינפרא אדום, היא יכולה גם לספוג חלק ניכר מקרינת האינפרא אדום בטווחים ספקטרליים מסוימים, אך אינה מעבירה קרינה אולטרה סגולה. מלח סלעים שקוף גם לקרינה תרמית. למתכות, לרוב, יש רפלקטיביות לקרינת אינפרא אדום הרבה יותר מאשר לאור הנראה, שגדל עם אורך הגל הגובר של קרינת אינפרא אדום. לדוגמה, ההחזרה של אלומיניום, זהב, כסף ונחושת באורך גל של בערך 10 מיקרומטרמגיע 98% , שהוא גבוה משמעותית מאשר עבור הספקטרום הגלוי, מאפיין זה נמצא בשימוש נרחב בתכנון של מחממי אינפרא אדום.

די לתת כאן כדוגמה את המסגרות המזוגגות של חממות: זכוכית מעבירה למעשה את רוב קרינת השמש, ומצד שני, כדור הארץ המחומם פולט גלים באורך ארוך (בערך 10 מיקרומטר), ביחס אליו זכוכית מתנהגת כמו גוף אטום. הודות לכך, הטמפרטורה בתוך החממות נשמרת לאורך זמן, גבוהה בהרבה מטמפרטורת האוויר החיצוני, גם לאחר הפסקת קרינת השמש.

העברת חום קרינה ממלאת תפקיד חשוב בחיי האדם. אדם מעביר לסביבה את החום שנוצר בתהליך הפיזיולוגי, בעיקר באמצעות חילופי חום קרינה והסעה. עם חימום קורן (אינפרא אדום), מרכיב הקרינה של חילופי החום של גוף האדם מופחת בגלל הטמפרטורה הגבוהה יותר המתרחשת הן על פני השטח של מכשיר החימום והן על פני השטח של כמה מבנים סגורים פנימיים, לכן, תוך מתן אותו תחושה חמימה, אובדן חום הסעה עשוי להיות גדול יותר, אלה. טמפרטורת החדר עשויה להיות נמוכה יותר. לפיכך, חילופי חום קורן ממלא תפקיד מכריע ביצירת תחושת הנוחות התרמית של האדם.

כאשר אדם נמצא בטווח של מחמם אינפרא אדום, קרני IR חודרות לגוף האדם דרך העור, ושכבות שונות של העור מחזירות וסופגות את הקרניים הללו בדרכים שונות.

עם אינפרא אדום קרינת גלים ארוכיםחדירת הקרניים פחותה משמעותית בהשוואה ל קרינת גלים קצרים. יכולת הספיגה של הלחות הכלולה ברקמת העור גבוהה מאוד, והעור סופג יותר מ-90% מהקרינה המגיעה לפני השטח של הגוף. קולטני העצבים שחשים חום נמצאים בשכבה החיצונית ביותר של העור. קרני האינפרה האדומות הנקלטות מרגשות את הקולטנים הללו, מה שגורם לתחושת חמימות באדם.

לקרני אינפרא אדום יש השפעות מקומיות וכלליות כאחד. קרינת אינפרא אדום גל קצר, בניגוד לקרינת אינפרא אדום ארוכת גלים, עלול לגרום לאדמומיות של העור באתר ההקרנה, המתפשט באופן רפלקסיבי 2-3 ס"מ סביב האזור המוקרן. הסיבה לכך היא שהכלים הנימים מתרחבים ומחזור הדם עולה. בקרוב עשויה להופיע שלפוחית ​​במקום הקרינה, אשר מאוחר יותר הופכת לגלד. גם כשמכה אינפרא אדום גל קצרקרניים לאיברי הראייה, עלול להתרחש קטרקט.

ההשלכות האפשריות של החשיפה המפורטות לעיל מחמם IR גלים קצרים, אין לבלבל עם השפעה מחמם IR עם גלים ארוכים. כפי שכבר הוזכר, קרני אינפרא אדום ארוכות גלים נספגות בחלק העליון של שכבת העור וגורמות רק להשפעה תרמית פשוטה.

השימוש בחימום קורן לא אמור לסכן אדם או ליצור מיקרו אקלים לא נוח בחדר.

חימום קורן יכול לספק תנאים נוחים בטמפרטורות נמוכות יותר. בעת שימוש בחימום קורן, האוויר הפנימי נקי יותר מכיוון שמהירות זרימת האוויר נמוכה יותר, מה שמפחית את זיהום האבק. כמו כן, עם חימום זה, פירוק אבק אינו מתרחש, שכן טמפרטורת הלוח המקרין של מחמם גלים ארוכים לעולם לא מגיעה לטמפרטורה הדרושה לפירוק אבק.

ככל שפולט החום קר יותר, כך הוא לא מזיק יותר לגוף האדם, כך אדם יכול לשהות זמן רב יותר באזור השפעתו של המחמם.

שהייה ממושכת של אדם ליד מקור חום בטמפרטורה גבוהה (יותר מ-300 מעלות צלזיוס) מזיקה לבריאות האדם.

השפעת קרינת אינפרא אדום על בריאות האדם.

איך גוף האדם פולט קרני אינפרא אדום, וסופג אותם. קרני IR חודרות לגוף האדם דרך העור, ושכבות שונות של העור מחזירות וסופגות את הקרניים הללו בצורה שונה. קרינה ארוכת גלים חודרת לגוף האדם פחות משמעותית בהשוואה ל קרינת גלים קצרים. הלחות ברקמת העור סופגת יותר מ-90% מהקרינה המגיעה לפני השטח של הגוף. קולטני העצבים שחשים חום נמצאים בשכבה החיצונית ביותר של העור. קרני האינפרה האדומות הנקלטות מרגשות את הקולטנים הללו, מה שגורם לתחושת חמימות באדם. קרינת אינפרא אדום עם גלים קצרים חודרת לגוף בצורה העמוקה ביותר, וגורמת לחימום המרבי שלו. כתוצאה מהשפעה זו, האנרגיה הפוטנציאלית של תאי הגוף עולה, ומים לא קשורים יעזבו אותם, פעילותם של מבנים תאיים ספציפיים עולה, רמת האימונוגלובולינים עולה, פעילות האנזימים והאסטרוגנים עולה, ומתרחשות תגובות ביוכימיות אחרות. . זה חל על כל סוגי תאי הגוף והדם. למרות זאת חשיפה ארוכת טווח לקרינת אינפרא אדום קצרת גלים על גוף האדם אינה רצויה.על נכס זה הוא מבוסס אפקט טיפול בחום, בשימוש נרחב בחדרי פיזיותרפיה במרפאות שלנו ובחו"ל, ושימו לב כי משך ההליכים מוגבל. עם זאת, הנתונים הגבלות אינן חלות על תנורי אינפרא אדום עם גלים ארוכים.מאפיין חשוב קרינה אינפרא - אדומה– אורך גל (תדירות) של קרינה. מחקר מודרני בתחום הביוטכנולוגיה הראה שכן קרינת אינפרא אדום ארוכת גליםהוא בעל חשיבות יוצאת דופן בפיתוח כל צורות החיים על פני כדור הארץ. מסיבה זו היא נקראת גם קרניים ביוגנטיות או קרני חיים. הגוף שלנו מקרין את עצמו גלי אינפרא אדום ארוכים, אבל הוא עצמו גם זקוק להאכלה מתמדת חום גלים ארוכים. אם קרינה זו מתחילה לרדת או שאין התחדשות מתמדת של גוף האדם איתה, אז הגוף מותקף על ידי מחלות שונות, האדם מזדקן במהירות על רקע הידרדרות כללית ברווחה. נוסף קרינה אינפרא - אדומהמנרמל את התהליך המטבולי ומבטל את הגורם למחלה, ולא רק את הסימפטומים שלה.

עם חימום כזה, לא יהיה לך כאב ראש מהמחניק הנגרם על ידי אוויר מחומם יתר על המידה מתחת לתקרה, כמו בעבודה חימום הסעה, - כאשר אתה כל הזמן רוצה לפתוח את החלון ולהכניס אוויר צח (תוך שחרור אוויר מחומם).

בחשיפה לקרינת אינפרא אדומה בעוצמה של 70-100 W/m2, פעילותם של תהליכים ביוכימיים בגוף גוברת, מה שמוביל לשיפור במצבו הכללי של האדם. עם זאת, יש סטנדרטים ויש לפעול לפיהם. קיימים תקנים לחימום בטוח של חצרים ביתיים ותעשייתיים, למשך הליכים רפואיים וקוסמטיים, לעבודה בסדנאות HOT וכו'. אל תשכח מזה. כאשר נעשה שימוש נכון בתנורי אינפרא אדום, אין שום השפעה שלילית על הגוף.

קרינת אינפרא אדום, קרני אינפרא אדום, תכונות של קרני אינפרא אדום, ספקטרום קרינה של מחממי אינפרא אדום

קרינת אינפרא אדום, קרני אינפרא אדום, מאפיינים של קרני אינפרא אדום, ספקטרום קרינה של מחממי אינפרא אדום קלינינגרד

מחממים מאפיינים ספקטרום קרינה של מחממים אורך גל גל ארוך גל בינוני גל קצר אור כהה אפור כהה פגיעה בריאותית השפעה על קלינינגרד האנושית

בכל עת, קרינת אינפרא אדום הקיפה את האדם. לפני כניסת הקידמה הטכנולוגית, לקרני השמש הייתה השפעה על גוף האדם, ועם הופעת מכשירי החשמל הביתיים, לקרינת האינפרה האדומה השפעה גם בבית. חימום טיפולי של רקמות הגוף משמש בהצלחה ברפואה לטיפול פיזיותרפי בפתולוגיות שונות.

התכונות של קרינת אינפרא אדום נחקרו זה מכבר על ידי פיזיקאים והן מכוונות להשגת יתרונות ויתרונות מרביים לבני אדם. כל הפרמטרים של השפעות מזיקות נלקחו בחשבון והומלצו שיטות הגנה לשמירה על בריאות האדם.

קרני אינפרא אדום: מה הן?

קרינה אלקטרומגנטית בלתי נראית המספקת אפקט תרמי חזק נקראת אינפרא אדום. אורכם של הקרניים נע בין 0.74 ל-2000 מיקרומטר, שהוא בין פליטת רדיו במיקרוגל לבין קרניים אדומות גלויות, שהן הארוכות ביותר בספקטרום השמש.

עוד בשנת 1800, האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל גילה קרינה אלקטרומגנטית. זה קרה תוך כדי חקר קרני השמש: המדען הבחין בחימום משמעותי של המכשירים והצליח להבדיל בין קרינה בלתי נראית.

לקרינה אינפרא אדומה יש שם שני - "תרמית". חום נובע מחפצים שיכולים לשמור על טמפרטורה. גלי אינפרא אדום קצרים מתחממים חזק יותר, ואם החום מורגש חלש, זה אומר שגלים ארוכי טווח בוקעים מפני השטח. ישנם שלושה סוגים של אורכי גל של קרינה אינפרא אדומה:

• קצר או קצר עד 2.5 מיקרון;
• ממוצע לא יותר מ-50 מיקרון;
• ארוך או רחוק 50-2000 מיקרומטר.

כל גוף שחומם בעבר פולט קרני אינפרא אדום, ומשחרר אנרגיה תרמית. מקור החום הטבעי המפורסם ביותר הוא השמש, והמלאכותיים כוללים מנורות חשמליות, מכשירי חשמל ביתיים ורדיאטורים, שהפעלתם מייצרת חום.

היכן משתמשים בקרינה אינפרא אדומה?

כל תגלית חדשה מוצאת את יישומו, עם התועלת הגדולה ביותר עבור האנושות. גילוי קרני אינפרא אדום עזר לפתור בעיות רבות בתחומים שונים מרפואה ועד לקנה מידה תעשייתי.

האזורים המפורסמים ביותר שבהם נעשה שימוש במאפיינים של קרניים בלתי נראות:

1. בעזרת מכשירים מיוחדים, צילומים תרמיים, ניתן לזהות עצם במרחק מרוחק באמצעות תכונות קרינת אינפרא אדום. כל עצם המסוגל לשמור על טמפרטורה על פני השטח שלו, ובכך לפלוט קרני אינפרא אדום. מצלמה תרמוגרפית מזהה קרני חום ויוצרת תמונה מדויקת של העצם המתגלה. ניתן להשתמש בנכס זה בתעשייה ובתרגול צבאי.
2. לביצוע הליך המעקב באימון צבאי, נעשה שימוש במכשירים בעלי חיישנים שיכולים לזהות מטרה הפולטת חום. בנוסף, מה שנמצא בדיוק בסביבה הקרובה מועבר על מנת לחשב נכון לא רק את המסלול, אלא גם את עוצמת הפגיעה, לרוב טיל.
3. העברת חום פעילה יחד עם קרניים משמשת בתנאים ביתיים, תוך שימוש בתכונות מועילות לחימום חדר בעונה הקרה. רדיאטורים עשויים ממתכת, המסוגלת להעביר את הכמות הגדולה ביותר של אנרגיה תרמית. אותו אפקט חל על תנורי חימום. לחלק מהמכשירים הביתיים: טלוויזיות, שואבי אבק, תנורים, מגהצים יש את אותן תכונות.
4. בתעשייה, תהליך ריתוך מוצרי פלסטיק וחישול מתבצע באמצעות קרינת אינפרא אדום.
5. הקרנת אינפרא אדום משמשת בפרקטיקה הרפואית לטיפול בפתולוגיות מסוימות בחום, כמו גם לחיטוי אוויר פנימי באמצעות מנורות קוורץ.
6. חיבור מפות מזג אוויר בלתי אפשרי ללא מכשירים מיוחדים עם חיישני זיהוי תרמיים הקובעים בקלות את תנועת האוויר החם והקר.
7. למחקר אסטרונומי מייצרים טלסקופים מיוחדים הרגישים לקרני אינפרא אדום, המסוגלים לזהות עצמים בחלל עם טמפרטורות שונות על פני השטח.
8. בתעשיית המזון לטיפול בחום של דגנים.
9. לבדיקת שטרות נעשה שימוש במכשירים בעלי קרינת אינפרא אדומה, אשר לאורם ניתן לזהות שטרות מזויפים.

ההשפעה של קרינת אינפרא אדום על גוף האדם היא מעורפלת. אורכי גל שונים יכולים לעורר תגובות בלתי צפויות. אתה צריך להיות זהיר במיוחד מחום השמש, שעלול לגרום נזק ולהפוך לגורם מעורר להפעלת תהליכים פתולוגיים שליליים בתאים.

קרניים באורך גל ארוך פוגעות בעור ומפעילות קולטני חום, ומעניקות להן חום נעים. טווח תדרים זה משמש באופן פעיל להשפעות טיפוליות ברפואה. רוב החום נספג בעור ונופל על פניו. השפעה נמוכה מבטיחה חימום נעים של פני העור מבלי להשפיע על האיברים הפנימיים.

גלים באורך גל של 9.6 מיקרון מקדמים את חידוש האפידרמיס, מחזקים את המערכת החיסונית ומרפאים את הגוף. פיזיותרפיה מבוססת על שימוש בגלי אינפרא אדום ארוכים, המפעילים את התהליכים הבאים:

• זרימת הדם משתפרת כאשר שרירים חלקים נרגעים לאחר העברת מידע להיפותלמוס כאשר משפיעים על שכבת פני העור;
• לחץ הדם מנרמל לאחר הרחבת כלי הדם;
• תאי הגוף מסופקים יותר בחומרי מזון וחמצן, מה שמשפר את המצב הכללי;
• תגובות ביוכימיות ממשיכות מהר יותר, מה שמשפיע על התהליך המטבולי;
• החסינות משתפרת ועמידות הגוף למיקרואורגניזמים פתוגניים עולה;
• האצת חילוף החומרים מסייעת בהסרת חומרים רעילים ובהפחתת סיגים.

השפעה פתולוגית

לגלים בעלי אורך גל קצר יש השפעה הפוכה. הנזק של קרינת אינפרא אדום נובע מהשפעה תרמית עזה הנגרמת על ידי קרניים קצרות. אפקט תרמי חזק מתפשט עמוק לתוך הגוף, וגורם לחימום האיברים הפנימיים. התחממות יתר של הרקמות מובילה להתייבשות ולעלייה משמעותית בטמפרטורת הגוף.

העור במקום המגע עם קרני אינפרא אדום באורך קצר הופך לאדום ומקבל כוויה תרמית, לפעמים בדרגת חומרה שנייה עם הופעת שלפוחיות עם תוכן מעונן. הנימים במקום הנגע מתרחבים ומתפוצצים, מה שמוביל לדימומים קטנים.

תאים מאבדים לחות, הגוף נחלש ורגיש לזיהומים מסוגים שונים. אם קרינת אינפרא אדום חודרת לעיניים, לעובדה זו יש השפעה הרסנית על הראייה. הקרום הרירי של העין הופך יבש, הרשתית מושפעת לרעה. העדשה מאבדת מהגמישות והשקיפות שלה, שזה אחד מהתסמינים של קטרקט.

חשיפה מוגזמת לחום גורמת לעלייה בתהליכים דלקתיים, אם בכלל, וכן משמשת כר פורה להופעת דלקת. הרופאים אומרים כי חריגה מהטמפרטורה בכמה מעלות יכולה לעורר זיהום בדלקת קרום המוח.

עלייה כללית בטמפרטורת הגוף מובילה למכת חום, אשר, אם לא ניתנת עזרה, עלולה להוביל לתוצאות בלתי הפיכות. סימנים עיקריים למכת חום:

• חולשה כללית;
• כאב ראש חזק;
• ראייה מטושטשת;
• בחילה;
• עלייה בקצב הלב;
• הופעת זיעה קרה על הגב;
• אובדן הכרה לטווח קצר.

סיבוך רציני הקשור לפגיעה בוויסות התרמי מתרחש אם תדירות החשיפה לקרינה אינפרא אדומה נמשכת זמן רב. אם לא מסופק לאדם סיוע בזמן, תאי המוח משתנים, ופעילות מערכת הדם מעוכבת.

רשימת פעילויות בדקות הראשונות לאחר הופעת התסמינים המדאיגים:

1. הסר את מקור קרינת האינפרא אדום מהקורבן: העבר את האדם לצל או למקום הרחק ממקור החום המזיק.
2. פתח או הסר כל לבוש שעלול להפריע לנשימה עמוקה וחופשית.
3. פתח את החלון כדי לאפשר לאוויר צח לזרום בחופשיות.
4. נגבו במים קרירים או עטפו בסדין רטוב.
5. החל קר על המקומות שבהם נמצאים עורקים גדולים (זמני, מפשעה, מצח, בתי השחי).
6. אם האדם בהכרה, יש לתת לו לשתות מים קרים ונקיים; אמצעי זה יוריד את טמפרטורת הגוף.
7. במקרה של אובדן הכרה יש לבצע קומפלקס החייאה המורכב מהנשמה מלאכותית ולחיצות בחזה.
8. התקשר לאמבולנס כדי לקבל טיפול רפואי מוסמך.

אינדיקציות

למטרות טיפוליות, השימוש בגלים תרמיים ארוכים נמצא בשימוש נרחב בפרקטיקה הרפואית. רשימת המחלות ארוכה למדי:

• לחץ דם גבוה;
• תסמונת כאב;
• יעזור לך להוריד קילוגרמים עודפים;
• מחלות של הקיבה והתריסריון;
• מצבי דיכאון;
• מחלות בדרכי הנשימה;
• פתולוגיות עור;
• נזלת, דלקת אוזן לא מסובכת.

התוויות נגד לשימוש בקרינה אינפרא אדומה

היתרונות של קרינת אינפרא אדום הם בעלי ערך עבור בני אדם בהיעדר פתולוגיות או תסמינים בודדים שבהם חשיפה לקרני אינפרא אדום אינה מקובלת:

• מחלות דם מערכתיות, נטייה לדימום תכוף;
• מחלות דלקתיות חריפות וכרוניות;
• נוכחות של זיהום מוגלתי בגוף;
• ניאופלזמות ממאירות;
• אי ספיקת לב בשלב של חוסר פיצוי;
• הֵרָיוֹן;
• אפילפסיה והפרעות נוירולוגיות קשות אחרות;
• ילדים עד גיל שלוש.

אמצעי הגנה מפני קרניים מזיקות

אלה שנמצאים בסיכון לקבל קרינת אינפרא אדום עם גלים קצרים כוללים את אלה שאוהבים לבלות פרקי זמן ארוכים תחת השמש הקופחת ועובדים בבתי מלאכה שבהם נעשה שימוש בתכונות של קרני חום. כדי להגן על עצמך, עליך לעקוב אחר המלצות פשוטות:

1. מי שאוהב שיזוף יפה צריך להפחית את זמן השמש ולשמן עור חשוף בקרם הגנה לפני היציאה החוצה.
2. אם יש מקור חום עז בקרבת מקום, הפחיתו את עוצמת החום.
3. כאשר עובדים בסדנאות עם טמפרטורות גבוהות, העובדים חייבים להיות מצוידים בציוד מגן אישי: ביגוד מיוחד, כובעים.
4. זמן השהייה בחדרים עם טמפרטורות גבוהות חייב להיות מוסדר בקפדנות.
5. בעת ביצוע הליכים, הרכיבו משקפי מגן כדי לשמור על בריאות העיניים.
6. התקינו בחדרים מכשירי חשמל ביתיים איכותיים בלבד.

סוגים שונים של קרינה מקיפים אדם בחוץ ובפנים. מודעות להשלכות שליליות אפשריות תעזור לך להישאר בריא בעתיד. אין להכחיש את ערכה של קרינת אינפרא אדום לשיפור חיי אדם, אבל יש גם השפעה פתולוגית שצריך לבטל על ידי ביצוע המלצות פשוטות.

באזור הבלתי נראה של הספקטרום האלקטרומגנטי, שמתחיל מאחורי אור אדום גלוי ומסתיים לפני קרינת מיקרוגל בין התדרים 10 12 ו-5∙10 14 הרץ (או נמצא בטווח אורך הגל 1-750 ננומטר). השם בא מהמילה הלטינית infra ופירושו "מתחת לאדום".

השימושים בקרני אינפרא אדום הם מגוונים. הם משמשים להדמיית עצמים בחושך או בעשן, חימום סאונות וחימום כנפי מטוסים להסרת הקרח, תקשורת לטווח קצר וניתוח ספקטרוסקופי של תרכובות אורגניות.

פְּתִיחָה

קרני אינפרא אדום התגלו בשנת 1800 על ידי המוזיקאי הבריטי והאסטרונום החובב ויליאם הרשל יליד גרמניה. באמצעות מנסרה, הוא חילק את אור השמש למרכיבים המרכיבים אותו, ובאמצעות מדחום, רשם עלייה בטמפרטורה מעבר לחלק האדום של הספקטרום.

IR קרינה וחום

קרינה אינפרא אדומה נקראת לרוב קרינה תרמית. עם זאת, יש לציין שזו רק תוצאה של זה. חום הוא מדד לאנרגיית התרגום (אנרגיית התנועה) של אטומים ומולקולות של חומר. חיישני "טמפרטורה" אינם מודדים למעשה חום, אלא רק הבדלים בפליטת IR של עצמים שונים.

מורים רבים לפיזיקה מייחסים באופן מסורתי את כל הקרינה התרמית של השמש לקרני אינפרא אדום. אבל זה לא כך. אור שמש גלוי מספק 50% מכל החום, וגלים אלקטרומגנטיים בכל תדר בעוצמה מספקת עלולים לגרום לחימום. עם זאת, זה הוגן לומר שבטמפרטורת החדר, עצמים מייצרים חום בעיקר ברצועת האינפרא אדום האמצעית.

קרינת IR נספגת ונפלטת על ידי סיבובים ורעידות של אטומים או קבוצות של אטומים הקשורים כימית, ולכן על ידי סוגים רבים של חומרים. לדוגמה, זכוכית חלון שקופה לאור הנראה סופגת קרינת IR. קרני אינפרא אדום נספגות במידה רבה במים ובאטמוספרה. למרות שהם בלתי נראים לעין, ניתן להרגיש אותם על העור.

כדור הארץ כמקור לקרינה אינפרא אדומה

פני השטח של כוכב הלכת והעננים שלנו סופגים אנרגיית שמש, אשר רובה משתחרר לאטמוספירה בצורה של קרינת אינפרא אדומה. חומרים מסוימים שבו, בעיקר אדים וטיפות מים, וכן מתאן, פחמן דו חמצני, תחמוצת חנקן, כלורופלואורופחמנים והקספלואוריד גופרית, סופגים באזור האינפרא אדום של הספקטרום ונפלטים מחדש לכל הכיוונים, כולל לכדור הארץ. לכן, בגלל אפקט החממה, האטמוספרה ופני השטח של כדור הארץ הרבה יותר חמים מאשר אם לא היו חומרים שסופגים קרני אינפרא אדום באוויר.

לקרינה זו תפקיד חשוב בהעברת חום והיא חלק בלתי נפרד ממה שנקרא אפקט החממה. בקנה מידה עולמי, ההשפעה של קרני אינפרא אדום משתרעת על מאזן הקרינה של כדור הארץ ומשפיעה כמעט על כל פעילות הביוספרה. כמעט כל עצם על פני הכוכב שלנו פולט קרינה אלקטרומגנטית בעיקר בחלק זה של הספקטרום.

אזורי IR

טווח האינפרא אדום מחולק לרוב לחלקים צרים יותר של הספקטרום. מכון התקנים הגרמני DIN הגדיר את טווחי אורכי הגל הבאים של קרני אינפרא אדום:

• קרוב (0.75-1.4 מיקרומטר), בשימוש נפוץ בתקשורת סיבים אופטיים;
• גל קצר (1.4-3 מיקרון), שמתחיל ממנו קליטת קרינת IR על ידי מים עולה באופן משמעותי;
• גל בינוני, הנקרא גם ביניים (3-8 מיקרון);
• גל ארוך (8-15 מיקרון);
• לטווח ארוך (15-1000 מיקרומטר).

עם זאת, ערכת סיווג זו אינה בשימוש אוניברסלי. לדוגמה, מחקרים מסוימים מדווחים על הטווחים הבאים: קרוב (0.75-5 מיקרומטר), בינוני (5-30 מיקרומטר) וארוך (30-1000 מיקרומטר). אורכי גל המשמשים בטלקומוניקציה מסווגים לרצועות נפרדות עקב מגבלות של גלאים, מגברים ומקורות.

מערכת הסימונים הכללית מוצדקת על ידי תגובות אנושיות לקרני אינפרא אדום. האזור הקרוב לאינפרא אדום הוא הקרוב ביותר לאורך הגל הנראה לעין האנושית. קרינת IR בינונית ורחוקה מתרחקת בהדרגה מהחלק הגלוי של הספקטרום. הגדרות אחרות עוקבות אחר מנגנונים פיזיקליים שונים (כגון פסגות פליטה וספיגת מים), והחדשות ביותר מבוססות על רגישות הגלאים המשמשים. לדוגמה, חיישני סיליקון קונבנציונליים רגישים באזור של כ-1050 ננומטר, ואינדיום גליום ארסניד רגיש בטווח שבין 950 ננומטר ל-1700 ו-2200 ננומטר.

אין גבול ברור בין אינפרא אדום לאור נראה. העין האנושית הרבה פחות רגישה לאור אדום מעל 700 ננומטר, אך ניתן לראות אור עז (מהלייזר) עד לכ-780 ננומטר. תחילת טווח האינפרא אדום מוגדרת בצורה שונה בתקנים שונים - איפשהו בין הערכים הללו. בדרך כלל זה 750 ננומטר. לכן, קרני אינפרא אדום גלויות אפשריות בטווח של 750-780 ננומטר.

סמלים במערכות תקשורת

תקשורת אופטית קרוב לאינפרא אדום מחולקת מבחינה טכנית למספר פסי תדרים. הדבר נובע ממקורות אור שונים, חומרים סופגים ומשדרים (סיבים) וגלאים. אלו כוללים:

• O-band 1,260-1,360 ננומטר.
• פס אלקטרוני 1,360-1,460 ננומטר.
• S-band 1,460-1,530 ננומטר.
• פס C 1,530-1,565 ננומטר.
• פס L 1.565-1.625 ננומטר.
• U-band 1.625-1.675 ננומטר.

תרמוגרפיה

תרמוגרפיה, או הדמיה תרמית, היא סוג של תמונת אינפרא אדום של עצמים. מכיוון שכל הגופים פולטים קרינה אינפרא אדום, ועוצמת הקרינה עולה עם הטמפרטורה, ניתן להשתמש במצלמות מיוחדות עם חיישני אינפרא אדום כדי לזהות אותה ולצלם. במקרה של עצמים חמים מאוד באזור הקרוב לאינפרא אדום או גלוי, שיטה זו נקראת פירומטריה.

התרמוגרפיה אינה תלויה בהארת האור הנראה. לכן, אפשר "לראות" את הסביבה גם בחושך. בפרט, חפצים חמים, כולל אנשים וחיות בעלי דם חם, בולטים היטב על רקע קריר יותר. צילום נוף אינפרא אדום משפר את התצוגה של אובייקטים בהתבסס על תפוקת החום שלהם, גורם לשמיים כחולים ולמים להיראות כמעט שחורים, בעוד שעלווה ירוקה ועור נראים בצורה חיה.

מבחינה היסטורית, תרמוגרפיה הייתה בשימוש נרחב על ידי שירותי הצבא והביטחון. בנוסף, יש לו שימושים רבים נוספים. לדוגמה, כבאים משתמשים בו כדי לראות מבעד לעשן, למצוא אנשים ולאתר נקודות חמות בזמן שריפה. תרמוגרפיה יכולה לחשוף גדילה לא תקינה של רקמות ופגמים במערכות ובמעגלים אלקטרוניים עקב ייצור החום המוגבר שלהם. חשמלאים המתחזקים קווי חשמל יכולים לזהות חיבורי התחממות יתר וחלקים המעידים על בעיה ולבטל את המפגע הפוטנציאלי. כאשר הבידוד נכשל, אנשי מקצוע בבניין יכולים לראות נזילות חום ולשפר את היעילות של מערכות קירור או חימום. בחלק מהמכוניות היוקרתיות, מותקנים צילומי תמונות תרמיים כדי לסייע לנהג. הדמיה תרמוגרפית יכולה לעקוב אחר מספר תגובות פיזיולוגיות בבני אדם ובבעלי חיים בעלי דם חם.

המראה ושיטת הפעולה של מצלמה תרמוגרפית מודרנית אינם שונים מאלה של מצלמת וידאו רגילה. היכולת לראות בספקטרום האינפרא אדום היא תכונה כל כך שימושית שהיכולת להקליט תמונות היא לרוב אופציונלית ומודול הקלטה לא תמיד זמין.

תמונות אחרות

בצילום IR, האזור הקרוב לאינפרא אדום נקלט באמצעות מסננים מיוחדים. מצלמות דיגיטליות נוטות לחסום קרינת IR. עם זאת, מצלמות זולות שאין להן מסננים מתאימים יכולות "לראות" בטווח הקרוב לאינפרא אדום. במקרה זה, בדרך כלל אור בלתי נראה נראה לבן בוהק. הדבר בולט במיוחד בעת צילום ליד עצמים אינפרא אדום מוארים (לדוגמה, מנורה), כאשר ההפרעות שנוצרות גורמות לתמונה לדהות.

ראוי להזכיר גם הדמיית T-beam, שהיא הדמיה בטווח הטרה-הרץ הרחוק. היעדר מקורות בהירים הופך תמונות כאלה למאתגרות יותר מבחינה טכנית מרוב טכניקות הדמיה IR אחרות.

לדים ולייזרים

מקורות מלאכותיים של קרינת אינפרא אדום כוללים, בנוסף לחפצים חמים, נוריות LED ולייזרים. הראשונים הם מכשירים אופטו-אלקטרוניים קטנים ולא יקרים העשויים מחומרים מוליכים למחצה כמו גליום ארסניד. הם משמשים כמבודדים אופטיים ובכמה מערכות תקשורת סיבים אופטיים. לייזרים IR בעלי הספק אופטי שאובים פועלים על בסיס פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני. הם משמשים כדי ליזום ולשנות תגובות כימיות ולהפריד איזוטופים. בנוסף, הם משמשים במערכות לידר לקביעת המרחק לאובייקט. מקורות קרינה אינפרא אדום משמשים גם במדדי טווח של מצלמות אוטומטיות למיקוד עצמי, אזעקות אבטחה והתקני ראיית לילה אופטיים.

מקלטי IR

מכשירי זיהוי IR כוללים התקנים רגישים לטמפרטורה כגון גלאים תרמיים, בולומטרים (שחלקם מקוררים לטמפרטורות קרובות לאפס מוחלט כדי להפחית הפרעות מהגלאי עצמו), תאים פוטו-וולטאיים ופוטו-מוליכים. האחרונים עשויים מחומרים מוליכים למחצה (לדוגמה, סיליקון ועופרת גופרית), שמוליכותם החשמלית עולה כאשר הם נחשפים לקרני אינפרא אדום.

הַסָקָה

קרינת אינפרא אדום משמשת לחימום - למשל לחימום סאונות ולהסרת קרח מכנפי המטוס. הוא גם משמש יותר ויותר להמסת אספלט בעת הנחת כבישים חדשים או תיקון אזורים פגומים. ניתן להשתמש בקרינת IR בבישול וחימום מזון.

חיבור

אורכי גל אינפרא אדום משמשים להעברת נתונים למרחקים קצרים, כגון בין ציוד היקפי למחשב ועוזרים דיגיטליים אישיים. התקנים אלה בדרך כלל עומדים בתקני IrDA.

תקשורת IR משמשת בדרך כלל בתוך הבית באזורים עם צפיפות אוכלוסין גבוהה. זוהי הדרך הנפוצה ביותר לשליטה מרחוק במכשירים. התכונות של קרני אינפרא אדום אינן מאפשרות להן לחדור לקירות, ולכן הן אינן מקיימות אינטראקציה עם ציוד בחדרים סמוכים. בנוסף, לייזרים IR משמשים כמקורות אור במערכות תקשורת סיבים אופטיים.

ספקטרוסקופיה

ספקטרוסקופיה של קרינה אינפרא אדומה היא טכנולוגיה המשמשת לקביעת המבנים וההרכבים של תרכובות אורגניות (בעיקר) על ידי חקר העברת קרינת אינפרא אדום דרך דגימות. הוא מבוסס על התכונות של חומרים לקלוט תדרים מסוימים, התלויים במתיחה ובכיפוף בתוך המולקולות של הדגימה.

מאפייני הקליטה והפליטה באינפרא אדום של מולקולות וחומרים מספקים מידע חשוב על הגודל, הצורה והקשר הכימי של מולקולות, אטומים ויונים במוצקים. האנרגיות של סיבוב ורטט מקומתות בכל המערכות. קרינת IR של אנרגיה hν הנפלטת או נספגת על ידי מולקולה או חומר נתון היא מדד להבדלים במצבי אנרגיה פנימיים מסוימים. הם, בתורם, נקבעים על ידי משקל אטומי וקשרים מולקולריים. מסיבה זו, ספקטרוסקופיה אינפרא אדום היא כלי רב עוצמה לקביעת המבנה הפנימי של מולקולות וחומרים, או, כאשר מידע כזה כבר ידוע ומסומן בטבלה, כמויותיהם. לעתים קרובות נעשה שימוש בטכניקות ספקטרוסקופיה IR כדי לקבוע את ההרכב ולפיכך את המקור והגיל של דגימות ארכיאולוגיות, כמו גם כדי לזהות זיופים של יצירות אמנות וחפצים אחרים, שכאשר נבדקים באור נראה, דומים למקורות.

היתרונות והנזקים של קרני אינפרא אדום

ברפואה נעשה שימוש בקרינה אינפרא אדום גלי ארוך למטרות הבאות:

• נורמליזציה של לחץ הדם על ידי גירוי זרימת הדם;
• ניקוי הגוף ממלחי מתכות כבדות ורעלים;
• משפר את זרימת הדם במוח ובזיכרון;
• נורמליזציה של רמות הורמונליות;
• שמירה על איזון מים-מלח;
• הגבלת התפשטות פטריות וחיידקים;
• שיכוך כאבים;
• הקלה על דלקת;
• חיזוק מערכת החיסון.

במקביל, קרינת IR עלולה לגרום לנזק במחלות מוגלתיות חריפות, דימומים, דלקות חריפות, מחלות דם וגידולים ממאירים. חשיפה ממושכת בלתי מבוקרת מובילה לאדמומיות בעור, כוויות, דרמטיטיס ומכת חום. קרני אינפרא אדום עם גלים קצרים מסוכנות לעיניים - עלולים להתפתח פוטופוביה, קטרקט ולקות ראייה. לכן יש להשתמש רק במקורות קרינה ארוכי גל לחימום.

האור הוא המפתח לקיומם של אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ. ישנם מספר עצום של תהליכים שיכולים להתרחש עקב חשיפה לקרינה אינפרא אדומה. בנוסף, הוא משמש למטרות רפואיות. מאז המאה העשרים, טיפול באור הפך למרכיב משמעותי ברפואה המסורתית.

תכונות של קרינה

פוטותרפיה הוא מדור מיוחד בפיזיותרפיה החוקר את השפעות גלי האור על גוף האדם. צוין כי לגלים יש טווחים שונים, ולכן יש להם השפעות שונות על גוף האדם. חשוב לציין שלקרינה יש את עומק החדירה הגדול ביותר. לגבי אפקט פני השטח, אולטרה סגול יש את זה.

לטווח הספקטרום האינפרא אדום (ספקטרום הקרינה) יש אורך גל מתאים, כלומר 780 ננומטר. עד 10000 ננומטר. באשר לפיזיותרפיה, אורך גל שנע בספקטרום מ-780 ננומטר משמש לטיפול באדם. עד 1400 ננומטר. טווח זה של קרינת אינפרא אדום נחשב נורמלי לטיפול. במילים פשוטות, נעשה שימוש באורך הגל המתאים, כלומר קצר יותר המסוגל לחדור שלושה סנטימטרים לתוך העור. בנוסף, נלקחת בחשבון האנרגיה המיוחדת של הקוונטים ותדירות הקרינה.

על פי מחקרים רבים, נמצא שלאור, גלי רדיו וקרני אינפרא אדום יש אותו אופי, שכן מדובר בסוגים של גלים אלקטרומגנטיים המקיפים אנשים בכל מקום. גלים כאלה מפעילים טלוויזיות, טלפונים ניידים ומכשירי רדיו. במילים פשוטות, גלים מאפשרים לאדם לראות את העולם סביבו.

לספקטרום האינפרא אדום יש תדר מקביל, שאורך הגל שלו הוא 7-14 מיקרון, בעל השפעה ייחודית על גוף האדם. חלק זה של הספקטרום מתאים לקרינה מגוף האדם.

לגבי עצמים קוונטיים, למולקולות אין את היכולת לרטוט באופן שרירותי. לכל מולקולה קוונטית יש קומפלקס מסוים של אנרגיה ותדרי קרינה שנאגרים ברגע הרטט. עם זאת, כדאי לקחת בחשבון שמולקולות אוויר מצוידות במגוון רחב של תדרים כאלה, כך שהאטמוספירה מסוגלת לספוג קרינה במגוון ספקטרום.

מקורות קרינה

השמש היא המקור העיקרי ל-IR.

הודות לו, ניתן לחמם חפצים לטמפרטורה מסוימת. כתוצאה מכך, אנרגיה תרמית נפלטת בספקטרום של גלים אלה. לאחר מכן האנרגיה מגיעה אל העצמים. תהליך העברת האנרגיה התרמית מתבצע מחפצים בעלי טמפרטורה גבוהה לנמוכה יותר. במצב זה, לחפצים יש תכונות קרינה שונות התלויות במספר גופים.

מקורות של קרינת אינפרא אדום נמצאים בכל מקום, מצוידים באלמנטים כגון נוריות LED. כל הטלוויזיות המודרניות מצוידות בשלט רחוק, שכן הן פועלות בתדר המתאים של ספקטרום האינפרא אדום. הם מכילים נוריות. ניתן לראות מקורות שונים לקרינת אינפרא אדום בייצור תעשייתי, למשל: בייבוש משטחי צבע ולכה.

הנציג הבולט ביותר של מקור מלאכותי ברוסיה היו תנורים רוסיים. כמעט כל האנשים חוו את ההשפעה של תנור כזה וגם העריכו את היתרונות שלו. לכן ניתן להרגיש קרינה כזו מתנור מחומם או רדיאטור. נכון לעכשיו, תנורי אינפרא אדום פופולריים מאוד. יש להם רשימה של יתרונות בהשוואה לאפשרות ההסעה, שכן הם חסכוניים יותר.

ערך מקדם

ישנם מספר סוגים של מקדם בספקטרום האינפרא אדום, כלומר:

• קְרִינָה;
• מקדם השתקפות;
• גורם תפוקה.

אז, פליטות היא היכולת של עצמים לפלוט תדר קרינה, כמו גם אנרגיה קוונטית. עשוי להשתנות בהתאם לחומר ותכונותיו, כמו גם לטמפרטורה. למקדם יש ריפוי מקסימלי כזה = 1, אבל במצב אמיתי הוא תמיד פחות. באשר ליכולת פליטה נמוכה, הוא ניחן באלמנטים בעלי משטח מבריק, כמו גם מתכות. המקדם תלוי במחווני טמפרטורה.

מקדם ההחזר מראה את יכולת החומרים לשקף את תדירות הלימוד. תלוי בסוג החומרים, המאפיינים ומחווני הטמפרטורה. השתקפות מתרחשת בעיקר על משטחים מלוטשים וחלקים.

שידור מראה את יכולתם של עצמים לשדר את תדירות קרינת האינפרא אדום דרך עצמם. מקדם זה תלוי ישירות בעובי ובסוג החומר. חשוב לציין שלרוב החומרים אין מקדם כזה.

שימוש ברפואה

טיפול באור אינפרא אדום הפך פופולרי למדי בעולם המודרני. השימוש בקרינת אינפרא אדום ברפואה נובע מכך שלטכניקה יש סגולות ריפוי. הודות לכך, יש השפעה מועילה על גוף האדם. השפעה תרמית יוצרת גוף ברקמות, מחדשת רקמות וממריצה תיקון, מאיצה תגובות פיזיות וכימיות.

בנוסף, הגוף חווה שיפורים משמעותיים, כאשר התהליכים הבאים מתרחשים:

• האצת זרימת הדם;
• הרחבת כלי דם;
• ייצור של חומרים פעילים ביולוגית;
• הרפיית שרירים;
• מצב רוח נהדר;
• מצב נוח;
• חלום טוב;
• ירידה בלחץ הדם;
• הפגת מתח פיזי, פסיכו-רגשי וכו'.

ההשפעה הנראית לעין של הטיפול מתרחשת תוך מספר הליכים. בנוסף לתפקודים המצוינים, לספקטרום האינפרא אדום יש השפעה אנטי דלקתית על גוף האדם, מסייע להילחם בזיהום, ממריץ ומחזק את המערכת החיסונית.

לטיפול כזה ברפואה יש את התכונות הבאות:

• ביולוגיסטימולציה;
• אנטי דלקתי;
• ניקוי רעלים;
• זרימת דם משופרת;
• התעוררות של תפקודים משניים של הגוף.

לקרינת אור אינפרא אדום, או ליתר דיוק לטיפול בה, יש יתרונות גלויים לגוף האדם.

שיטות טיפול

הטיפול הוא משני סוגים, כלומר כללי ומקומי. באשר להשפעות מקומיות, הטיפול מתבצע על חלק מסוים בגוף המטופל. במהלך הטיפול הכללי, השימוש בטיפול באור מכוון לכל הגוף.

ההליך מתבצע פעמיים ביום, משך הפגישה נע בין 15-30 דקות. קורס הטיפול הכללי מכיל לפחות חמישה עד עשרים פרוצדורות. ודא שיש לך הגנת אינפרא אדום עבור הפנים שלך מוכן. משקפיים מיוחדים, צמר גפן או כיסויי קרטון משמשים לעיניים. לאחר הפגישה, העור מתכסה באדמית, כלומר אדמומיות עם גבולות מטושטשים. האריתמה נעלמת שעה לאחר ההליך.

אינדיקציות והתוויות נגד לטיפול

ל-IR יש את האינדיקציות העיקריות לשימוש ברפואה:

• מחלות של איברי אף אוזן גרון;
• נוירלגיה ודלקת עצבים;
• מחלות המשפיעות על מערכת השרירים והשלד;
• פתולוגיה של העיניים והמפרקים;
• תהליכים דלקתיים;
• פצעים;
• כוויות, כיבים, דרמטוזות וצלקות;
• אסטמה של הסימפונות;
• דַלֶקֶת שַׁלפּוּחִית הַשֶׁתֶן;
• אורוליתיאזיס;
• אוסטאוכונדרוזיס;
• דלקת כיס המרה ללא אבנים;
• דַלֶקֶת פּרָקִים;
• gastroduodenitis בצורה כרונית;
• דלקת ריאות.

לטיפול קל יש תוצאות חיוביות. בנוסף להשפעתו הטיפולית, IR יכול להיות מסוכן לגוף האדם. זאת בשל העובדה שישנן התוויות נגד מסוימות, אשר, אם לא נצפו, עלולות לגרום נזק לבריאות.

אם יש לך את המחלות הבאות, אז טיפול כזה יהיה מזיק:

• תקופת ההריון;
• מחלות דם;
• אי סובלנות אינדיבידואלית;
• מחלות כרוניות בשלב החריף;
• תהליכים מוגלתיים;
• שחפת פעילה;
• נטייה לדימום;
• ניאופלזמות.

יש לקחת בחשבון התוויות נגד אלה כדי לא לגרום נזק לבריאות שלך. עוצמת קרינה גבוהה מדי עלולה לגרום לנזק רב.

באשר לפגיעה של IR ברפואה ובייצור, עלולות להיווצר כוויות ואדמומיות קשה של העור. במקרים מסוימים, אנשים פיתחו גידולים על פניהם מכיוון שהם נחשפו לקרינה הזו מספיק זמן. פגיעה משמעותית מקרינת אינפרא אדום יכולה לגרום בצורה של דרמטיטיס, וגם מכת חום יכולה להתרחש.

קרני אינפרא אדום מסוכנות למדי לעיניים, במיוחד בטווח של עד 1.5 מיקרון. חשיפה לטווח ארוך גורמת לנזק משמעותי, שכן מופיעות פוטופוביה, קטרקט ובעיות ראייה. חשיפה ארוכת טווח ל-IR מסוכנת מאוד לא רק לאנשים, אלא גם לצמחים. באמצעות מכשירים אופטיים, אתה יכול לנסות לתקן את בעיית הראייה שלך.

השפעה על צמחים

כולם יודעים של-IRs יש השפעה מועילה על הצמיחה וההתפתחות של צמחים. לדוגמה, אם אתה מצייד חממה בתנור אינפרא אדום, אתה יכול לראות תוצאה מהממת. החימום מתבצע בספקטרום האינפרא אדום, שבו נצפה תדר מסוים, והגל שווה ל-50,000 ננומטר. עד 2,000,000 ננומטר.

ישנן עובדות מעניינות למדי לפיהן ניתן לגלות שכל הצמחים והאורגניזמים החיים מושפעים מאור השמש. לקרינה מהשמש יש טווח ספציפי המורכב מ-290 ננומטר. - 3000 ננומטר. במילים פשוטות, אנרגיה קורנת ממלאת תפקיד חשוב בחייו של כל צמח.

בהתחשב בעובדות מעניינות וחינוכיות, ניתן לקבוע שצמחים זקוקים לאור ואנרגיה סולארית, שכן הם אחראים ליצירת כלורופיל וכלורופלסטים. מהירות האור משפיעה על התארכות, גרעין תאים ותהליכי גדילה, עיתוי הפירות והפריחה.

פרטים על תנור מיקרוגל

תנורי מיקרוגל ביתיים מצוידים במיקרוגלים הנמוכים מעט מקרני גמא וקרני רנטגן. תנורים כאלה יכולים לעורר אפקט מייננן, המהווה סכנה לבריאות האדם. גלי מיקרו ממוקמים בפער בין גלי אינפרא אדום לגלי רדיו, ולכן תנורים כאלה אינם יכולים ליינן מולקולות ואטומים. תנורי מיקרוגל הפועלים אינם משפיעים על אנשים, מכיוון שהם נספגים במזון ומייצרים חום.

תנורי מיקרוגל אינם יכולים לפלוט חלקיקים רדיואקטיביים, ולכן אין להם השפעה רדיואקטיבית על מזון ואורגניזמים חיים. לכן אל תדאג שתנורי מיקרוגל עלולים להזיק לבריאות שלך!