Existujú rôzne zdroje infračerveného žiarenia. V súčasnosti sa nachádzajú v domácich spotrebičoch, automatizačných a bezpečnostných systémoch a používajú sa aj na sušenie priemyselných výrobkov. Infračervené zdroje svetla pri správnom používaní nepôsobia na ľudský organizmus, preto sú produkty veľmi obľúbené.

História objavovania

Po mnoho storočí vynikajúce mysle študovali povahu a pôsobenie svetla.

Infračervené svetlo bolo objavené začiatkom 19. storočia prostredníctvom výskumu astronóma W. Herschela. Jeho podstatou bolo skúmanie vykurovacích schopností rôznych solárnych oblastí. Vedec im priniesol teplomer a sledoval nárast teploty. Tento proces bol pozorovaný, keď sa zariadenie dotklo červeného okraja. V. Herschel dospel k záveru, že existuje určité žiarenie, ktoré nie je možné vidieť vizuálne, ale dá sa určiť pomocou teplomera.

Infračervené lúče: aplikácia

Sú rozšírené v ľudskom živote a našli uplatnenie v rôznych oblastiach:

• Vojna. Moderné rakety a hlavice, schopné samostatne mieriť na cieľ, sú vybavené, ktoré sú výsledkom použitia infračerveného žiarenia.
• Termografia. Infračervené žiarenie sa používa na štúdium prehriatych alebo podchladených oblastí. Infračervené snímky sa používajú aj v astronómii na detekciu nebeských telies.
• Život Prevádzka, ktorá je zameraná na vykurovanie interiérových predmetov a stien, si získala veľkú obľubu. Tie následne uvoľňujú teplo do priestoru.
• Diaľkové ovládanie. Všetky existujúce diaľkové ovládače pre TV, pece, klimatizácie atď. vybavené infračervenými lúčmi.
• V medicíne sa infračervené lúče používajú na liečbu a prevenciu rôznych chorôb.

Pozrime sa, kde sa tieto prvky používajú.

Infračervené plynové horáky

Infračervený horák sa používa na vykurovanie rôznych miestností.

Najprv slúžil na skleníky a garáže (teda nebytové priestory). Moderné technológie však umožnili jeho využitie aj v bytoch. Populárne sa takýto horák nazýva solárne zariadenie, pretože po zapnutí sa pracovná plocha zariadenia podobá slnečnému žiareniu. Postupom času takéto zariadenia nahradili olejové ohrievače a konvektory.

Hlavné rysy

Infračervený horák sa od ostatných zariadení líši spôsobom ohrevu. Teplo sa prenáša prostriedkami, ktoré nie sú pre človeka viditeľné. Táto vlastnosť umožňuje prenikaniu tepla nielen do ovzdušia, ale aj do interiéru, čo následne zvyšuje aj teplotu v miestnosti. Infračervený žiarič nevysušuje vzduch, pretože lúče sú primárne nasmerované na interiérové ​​predmety a steny. V budúcnosti sa teplo prenáša zo stien alebo predmetov priamo do priestoru miestnosti a proces nastáva v priebehu niekoľkých minút.

Pozitívne stránky

Hlavnou výhodou takýchto zariadení je rýchle a jednoduché vykurovanie miestnosti. Napríklad zahriatie studenej miestnosti na teplotu +24ºС bude trvať 20 minút. Počas procesu nedochádza k pohybu vzduchu, čo prispieva k tvorbe prachu a veľkých nečistôt. Preto je infračervený žiarič inštalovaný v interiéri tými ľuďmi, ktorí majú alergie.

Okrem toho infračervené lúče pri dopade na povrch s prachom nespôsobujú jeho spálenie a v dôsledku toho nie je cítiť spálený prach. Kvalita ohrevu a životnosť zariadenia závisí od vykurovacieho telesa. Takéto zariadenia používajú keramický typ.

cena

Cena takýchto zariadení je pomerne nízka a dostupná pre všetky segmenty obyvateľstva. Napríklad plynový horák stojí od 800 rubľov. Celý sporák je možné zakúpiť za 4 000 rubľov.

Sauna

Čo je infračervená kabína? Ide o špeciálnu miestnosť, ktorá je postavená z prírodných druhov dreva (napríklad céder). Sú v ňom nainštalované infračervené žiariče pôsobiace na strom.

Počas zahrievania sa uvoľňujú fytoncídy - užitočné zložky, ktoré zabraňujú rozvoju alebo výskytu húb a baktérií.

Takejto infrakabíne sa ľudovo hovorí sauna. Teplota vzduchu v miestnosti dosahuje 45ºС, takže je celkom pohodlné byť v nej. Táto teplota umožňuje rovnomerné a hlboké zahriatie ľudského tela. Teplo teda neovplyvňuje kardiovaskulárny systém. Počas procedúry sa odstraňujú nahromadené toxíny a odpad, zrýchľuje sa metabolizmus v tele (vďaka rýchlemu pohybu krvi) a tkanivá sú tiež obohatené o kyslík. Potenie však nie je hlavnou vlastnosťou infrasauny. Je zameraná na zlepšenie pohody.

Vplyv na ľudí

Takéto priestory majú priaznivý vplyv na ľudské telo. Počas procedúry sa zahrejú všetky svaly, tkanivá a kosti. Zrýchlenie krvného obehu ovplyvňuje metabolizmus, ktorý pomáha nasýtiť svaly a tkanivá kyslíkom. Okrem toho sa infrakabína navštevuje kvôli prevencii rôznych chorôb. Väčšina ľudí zanecháva iba pozitívne recenzie.

Negatívne účinky infračerveného žiarenia

Zdroje infračerveného žiarenia môžu mať nielen pozitívny vplyv na telo, ale môžu mu aj uškodiť.

Pri dlhšom vystavení lúčom sa kapiláry rozširujú, čo vedie k začervenaniu alebo popáleniu. Zdroje infračerveného žiarenia spôsobujú osobitné poškodenie orgánov zraku - to je tvorba šedého zákalu. V niektorých prípadoch človek zažije záchvaty.

Krátke lúče ovplyvňujú ľudské telo, spôsobujú zhoršenie teploty mozgu o niekoľko stupňov: tmavnutie očí, závraty, nevoľnosť. Ďalšie zvýšenie teploty môže viesť k vzniku meningitídy.

K zhoršeniu alebo zlepšeniu stavu dochádza v dôsledku intenzity elektromagnetického poľa. Je charakterizovaná teplotou a vzdialenosťou od zdroja žiarenia tepelnej energie.

Dlhé vlny infračerveného žiarenia zohrávajú osobitnú úlohu v rôznych životných procesoch. Krátke majú väčší vplyv na ľudský organizmus.

Ako zabrániť škodlivým účinkom infračervených lúčov?

Ako už bolo spomenuté, krátkodobé tepelné žiarenie má negatívny vplyv na ľudský organizmus. Pozrime sa na príklady, v ktorých je IR žiarenie nebezpečné.

Dnes môžu byť infračervené ohrievače, ktoré vyžarujú teploty nad 100ºC, zdraviu škodlivé. Medzi nimi sú nasledujúce:

• Priemyselné zariadenia vyžarujúce žiarivú energiu. Aby sa predišlo negatívnym vplyvom, mali by sa používať špeciálne odevy a tepelne ochranné prvky, ako aj medzi pracovníkmi by sa mali prijať preventívne opatrenia.
• Infračervené zariadenie. Najznámejším ohrievačom je sporák. Tá sa však už dávno nepoužíva. V bytoch, vidieckych domoch a chatách sa čoraz častejšie používajú elektrické infražiariče. Jeho konštrukcia obsahuje vykurovacie teleso (vo forme špirály), ktoré je chránené špeciálnym tepelne izolačným materiálom. Takéto vystavenie lúčom nepoškodzuje ľudské telo. Vzduch vo vyhrievanej zóne nie je vysušený. Izbu vykúrite za 30 minút. Najprv infračervené žiarenie ohrieva predmety a tie potom vykúria celý byt.

Infračervené žiarenie má široké využitie v rôznych oblastiach, od priemyslu až po medicínu.

Treba s nimi však zaobchádzať opatrne, pretože lúče môžu mať na človeka negatívny vplyv. Všetko závisí od vlnovej dĺžky a vzdialenosti od vykurovacieho zariadenia.

Takže sme zistili, aké zdroje infračerveného žiarenia existujú.

Z histórie štúdia infračerveného žiarenia

Infračervené žiarenie alebo tepelné žiarenie nie je objavom 20. či 21. storočia. Infračervené žiarenie objavil v roku 1800 anglický astronóm W. Herschel. Zistil, že „maximálne teplo“ leží za červenou farbou viditeľného žiarenia. Táto štúdia znamenala začiatok štúdia infračerveného žiarenia. Do skúmania tejto oblasti si dali hlavu mnohí slávni vedci. Ide o mená ako: nemecký fyzik Wilhelm Wien(Viedenský zákon), nemecký fyzik Max Planck(Planckov vzorec a konštanta), škótsky vedec John Leslie(prístroj na meranie tepelného žiarenia - Leslie kocka), nemecký fyzik Gustav Kirchhoff(Kirchhoffov radiačný zákon), rakúsky fyzik a matematik Josef Štefan a rakúsky fyzik Štefan Ludwig Boltzmann(Stefanov-Boltzmannov zákon).

Využitie a aplikácia poznatkov o tepelnom žiarení v moderných vykurovacích zariadeniach sa dostala do popredia až v 50. rokoch 20. storočia. V ZSSR bola teória sálavého vykurovania vypracovaná v prácach G. L. Polyaka, S. N. Shorina, M. I. Kissina, A. A. Sandera. Od roku 1956 bolo v ZSSR napísaných alebo preložených do ruštiny veľa odborných kníh na túto tému. V dôsledku zmien v nákladoch na energetické zdroje a v boji o energetickú účinnosť a úsporu energie sa moderné infračervené ohrievače široko používajú pri vykurovaní domácich a priemyselných budov.

Slnečné žiarenie - prirodzené infračervené žiarenie

Najznámejším a najvýznamnejším prírodným infračerveným ohrievačom je Slnko. V podstate ide o najpokročilejší spôsob vykurovania, aký ľudstvo pozná. V rámci Slnečnej sústavy je Slnko najsilnejším zdrojom tepelného žiarenia, ktoré určuje život na Zemi. Pri povrchovej teplote Slnka cca 6000 tis maximum žiarenia nastáva pri 0,47 um(zodpovedá žlto-bielej). Slnko sa nachádza vo vzdialenosti mnohých miliónov kilometrov od nás, to mu však nebráni v tom, aby prenášalo energiu celým týmto obrovským priestorom, prakticky bez jej spotreby (energie), bez jej ohrievania (priestoru). Dôvodom je, že slnečné infračervené lúče cestujú dlhú cestu vesmírom a prakticky nemajú žiadne straty energie. Keď sa na dráhe lúčov stretne s akýmkoľvek povrchom, ich energia sa pohltená premení na teplo. Zem, na ktorú dopadajú slnečné lúče, a ďalšie objekty, ktoré sú tiež zasiahnuté slnečnými lúčmi, sa zahrievajú priamo. A zem a ďalšie objekty ohrievané Slnkom zase odovzdávajú teplo vzduchu okolo nás, čím ho ohrievajú.

Sila slnečného žiarenia na zemskom povrchu a jeho spektrálne zloženie najvýraznejšie závisia od výšky Slnka nad horizontom. Rôzne zložky slnečného spektra prechádzajú zemskou atmosférou rôzne.
Na povrchu Zeme má spektrum slnečného žiarenia zložitejší tvar, ktorý súvisí s absorpciou v atmosfére. Neobsahuje najmä vysokofrekvenčnú časť ultrafialového žiarenia, ktorá je škodlivá pre živé organizmy. Na vonkajšej hranici zemskej atmosféry je tok žiarivej energie zo Slnka 1370 W/m²; (slnečná konštanta) a maximum žiarenia nastáva pri X = 470 nm(Modrá farba). Tok dosahujúci zemský povrch je podstatne menší v dôsledku absorpcie v atmosfére. Za najpriaznivejších podmienok (slnko za zenitom) neprekročí 1120 W/m²; (v Moskve, v čase letného slnovratu - 930 W/m²), a maximum žiarenia sa vyskytuje pri X = 555 nm(zeleno-žlté), čo zodpovedá najlepšej citlivosti očí a len štvrtina tohto žiarenia sa vyskytuje v oblasti dlhovlnného žiarenia vrátane sekundárneho žiarenia.

Povaha slnečnej sálavej energie je však úplne odlišná od sálavej energie vydávanej infračervenými ohrievačmi používanými na vykurovanie priestorov. Energia slnečného žiarenia pozostáva z elektromagnetických vĺn, ktorých fyzikálne a biologické vlastnosti sa výrazne líšia od vlastností elektromagnetických vĺn vyžarujúcich konvenčné infražiariče, najmä v žiarení úplne chýbajú baktericídne a liečivé (helioterapeutické) vlastnosti slnečného žiarenia. zdroje s nízkymi teplotami. A predsa infračervené ohrievače poskytujú to isté tepelný efekt, ako Slnko, je najpohodlnejším a najhospodárnejším zo všetkých možných zdrojov tepla.

Povaha infračervených lúčov

Vynikajúci nemecký fyzik Max Planck, pri štúdiu tepelného žiarenia (infračervené žiarenie), objavil jeho atómovú povahu. Tepelné žiarenie- je to elektromagnetické žiarenie vyžarované telesami alebo látkami a vznikajúce na základe ich vnútornej energie, v dôsledku toho, že atómy telesa alebo látky sa vplyvom tepla pohybujú rýchlejšie a v prípade pevného materiálu rýchlejšie vibrujú do rovnovážneho stavu. Pri tomto pohybe sa atómy zrážajú a keď sa zrazia, sú vzrušené šokom, po ktorom nasleduje emisia elektromagnetických vĺn.
Všetky predmety nepretržite vyžarujú a absorbujú elektromagnetickú energiu. Toto žiarenie je dôsledkom kontinuálneho pohybu elementárnych nabitých častíc vo vnútri hmoty. Jeden zo základných zákonov klasickej elektromagnetickej teórie hovorí, že nabitá častica pohybujúca sa so zrýchlením vyžaruje energiu. Elektromagnetické žiarenie (elektromagnetické vlny) je narušenie elektromagnetického poľa šíriaceho sa v priestore, čiže časovo premenný periodický elektromagnetický signál v priestore pozostávajúci z elektrických a magnetických polí. Toto je tepelné žiarenie. Tepelné žiarenie obsahuje elektromagnetické polia rôznych vlnových dĺžok. Keďže sa atómy pohybujú pri akejkoľvek teplote, všetky telesá majú akúkoľvek teplotu vyššiu ako je teplota absolútnej nuly (-273°С), vyžarujú teplo. Energia elektromagnetických vĺn tepelného žiarenia, teda sila žiarenia, závisí od teploty telesa, jeho atómovej a molekulárnej štruktúry, ako aj od stavu povrchu telesa. Tepelné žiarenie sa vyskytuje na všetkých vlnových dĺžkach – od najkratšej po extrémne dlhé, ale do úvahy sa berie len to tepelné žiarenie praktického významu, ktoré sa vyskytuje v rozsahu vlnových dĺžok: λ = 0,38 – 1000 um(vo viditeľnej a infračervenej časti elektromagnetického spektra). Nie každé svetlo má však vlastnosti tepelného žiarenia (napríklad luminiscencia), preto za hlavný rozsah tepelného žiarenia možno považovať iba infračervené spektrum. (λ = 0,78 – 1000 µm). Môžete tiež urobiť prídavok: časť s vlnovou dĺžkou λ = 100 – 1000 um, z hľadiska vykurovania - nezaujímavé.

Tepelné žiarenie je teda jednou z foriem elektromagnetického žiarenia, ktoré vzniká v dôsledku vnútornej energie tela a má spojité spektrum, to znamená, že je súčasťou elektromagnetického žiarenia, ktorého energia pri pohltení spôsobuje tepelný efekt. . Tepelné žiarenie je vlastné všetkým telám.

Všetky telesá, ktoré majú teplotu vyššiu ako absolútna nula (-273°C), aj keď nežiaria viditeľným svetlom, sú zdrojom infračervených lúčov a vyžarujú súvislé infračervené spektrum. To znamená, že žiarenie obsahuje vlny so všetkými frekvenciami bez výnimky a je úplne zbytočné hovoriť o žiarení pri akejkoľvek konkrétnej vlne.

Hlavné konvenčné oblasti infračerveného žiarenia

Dnes neexistuje jednotná klasifikácia na delenie infračerveného žiarenia na jeho zložky (oblasti). V cieľovej technickej literatúre existuje viac ako tucet schém na rozdelenie oblasti infračerveného žiarenia na oblasti komponentov a všetky sa navzájom líšia. Keďže všetky druhy tepelného elektromagnetického žiarenia sú rovnakého charakteru, klasifikácia žiarenia podľa vlnovej dĺžky v závislosti od účinku, ktorý vytvárajú, je len podmienená a je určená najmä rozdielmi v technológii detekcie (typ zdroja žiarenia, typ merača, jeho citlivosť, atď.) a v technike merania žiarenia. Matematicky, pomocou vzorcov (Planck, Wien, Lambert atď.), je tiež nemožné určiť presné hranice regiónov.
Na určenie vlnovej dĺžky (maximálneho žiarenia) existujú dva rôzne vzorce (teplota a frekvencia), ktoré poskytujú rôzne výsledky s rozdielom približne 1,8 krát (toto je tzv. Wienov posunovací zákon) a navyše všetky výpočty sú robené pre ABSOLÚTNE ČIERNE TELO (idealizovaný objekt), ktoré v skutočnosti neexistuje. Skutočné telá nachádzajúce sa v prírode tieto zákony neposlúchajú a v tej či onej miere sa od nich odchyľujú. Žiarenie reálnych telies závisí od množstva špecifických charakteristík telesa (stav povrchu, mikroštruktúra, hrúbka vrstvy atď.). To je tiež dôvod, prečo rôzne zdroje označujú úplne odlišné hodnoty hraníc oblastí žiarenia. To všetko naznačuje, že teplota sa musí použiť na opis elektromagnetického žiarenia s veľkou opatrnosťou a s presnosťou rádovo. Ešte raz zdôrazňujem, že delenie je veľmi svojvoľné!!!

Uveďme príklady podmieneného rozdelenia infračervenej oblasti (λ = 0,78 – 1000 µm) k jednotlivým oblastiam (informácie prevzaté len z odbornej literatúry ruských a zahraničných vedcov). Vyššie uvedený obrázok ukazuje, aké rôznorodé je toto rozdelenie, takže by ste sa k žiadnemu z nich nemali pripútať. Musíte len vedieť, že spektrum infračerveného žiarenia možno rozdeliť do niekoľkých sekcií, od 2 do 5. Oblasť, ktorá je bližšie k viditeľnému spektru, sa zvyčajne nazýva: blízka, blízka, krátkovlnná atď. Oblasť, ktorá je bližšie k mikrovlnnému žiareniu, je vzdialená, vzdialená, dlhovlnná atď. Podľa Wikipédie zvyčajná schéma delenia vyzerá takto: Blízka oblasť(blízke infračervené, NIR), Krátkovlnná oblasť(krátkovlnná infračervená, SWIR), Stredná vlnová oblasť(strednovlnná infračervená, MWIR), Oblasť s dlhou vlnovou dĺžkou(Dlhovlnná infračervená, LWIR), Ďaleká oblasť(Ďaleká infračervená, FIR).

Vlastnosti infračervených lúčov

Infračervené lúče- Ide o elektromagnetické žiarenie, ktoré má rovnakú povahu ako viditeľné svetlo, preto podlieha aj zákonom optiky. Preto, aby sme si lepšie predstavili proces tepelného žiarenia, mali by sme si nakresliť analógiu so svetelným žiarením, ktoré všetci poznáme a vieme pozorovať. Netreba však zabúdať, že optické vlastnosti látok (absorpcia, odraz, priehľadnosť, lom a pod.) v infračervenej oblasti spektra sa výrazne líšia od optických vlastností vo viditeľnej časti spektra. Charakteristickým znakom infračerveného žiarenia je, že na rozdiel od iných hlavných typov prenosu tepla nie je potrebná prenosová medzilátka. Vzduch, a najmä vákuum, sa považuje za transparentný pre infračervené žiarenie, aj keď to nie je úplne pravda so vzduchom. Pri prechode infračerveného žiarenia atmosférou (vzduchom) sa pozoruje mierne oslabenie tepelného žiarenia. Je to spôsobené tým, že suchý a čistý vzduch je takmer priehľadný pre tepelné lúče, ale ak obsahuje vlhkosť vo forme pary, molekuly vody (H2O), oxid uhličitý (CO 2), ozón (O 3) a iných pevných alebo kvapalných suspendovaných častíc, ktoré odrážajú a pohlcujú infračervené lúče, sa stáva nie celkom priehľadným médiom a v dôsledku toho sa tok infračerveného žiarenia rozptýli v rôznych smeroch a zoslabne. Typicky je rozptyl v infračervenej oblasti spektra menší ako vo viditeľnej. Keď sú však straty spôsobené rozptylom vo viditeľnej oblasti spektra veľké, sú významné aj v infračervenej oblasti. Intenzita rozptýleného žiarenia sa mení v nepriamom pomere k štvrtej mocnine vlnovej dĺžky. Je významný len v krátkovlnnej infračervenej oblasti a rýchlo klesá v časti spektra s dlhšou vlnovou dĺžkou.

Molekuly dusíka a kyslíka vo vzduchu infračervené žiarenie nepohlcujú, ale len v dôsledku rozptylu ho zoslabujú. Suspendované prachové častice tiež vedú k rozptylu infračerveného žiarenia a veľkosť rozptylu závisí od pomeru veľkostí častíc a vlnovej dĺžky infračerveného žiarenia, čím väčšie častice, tým väčší rozptyl.

Vodná para, oxid uhličitý, ozón a ďalšie nečistoty prítomné v atmosfére selektívne absorbujú infračervené žiarenie. Napríklad, vodná para veľmi silne absorbuje infračervené žiarenie v celej infračervenej oblasti spektra a oxid uhličitý absorbuje infračervené žiarenie v strednej infračervenej oblasti.

Pokiaľ ide o kvapaliny, môžu byť priehľadné alebo nepriepustné pre infračervené žiarenie. Napríklad vrstva vody s hrúbkou niekoľkých centimetrov je priehľadná pre viditeľné žiarenie a nepriehľadná pre infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou viac ako 1 mikrón.

Pevné látky(orgány), zasa vo väčšine prípadov neprepúšťajú tepelné žiarenie, ale sú aj výnimky. Napríklad kremíkové doštičky, nepriehľadné vo viditeľnej oblasti, sú priehľadné v infračervenej oblasti a kremeň, naopak, je priehľadný pre svetelné žiarenie, ale nepriehľadný pre tepelné lúče s vlnovou dĺžkou viac ako 4 mikróny. Z tohto dôvodu sa kremenné sklo nepoužíva v infračervených ohrievačoch. Obyčajné sklo je na rozdiel od kremenného skla čiastočne priepustné pre infračervené lúče, dokáže absorbovať aj značnú časť infračerveného žiarenia v určitých spektrálnych rozsahoch, ale neprepúšťa ultrafialové žiarenie. Kamenná soľ je tiež transparentná pre tepelné žiarenie. Kovy majú z väčšej časti odrazivosť pre infračervené žiarenie, ktorá je oveľa väčšia ako pre viditeľné svetlo, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa vlnovou dĺžkou infračerveného žiarenia. Napríklad odrazivosť hliníka, zlata, striebra a medi pri vlnovej dĺžke cca 10 um dosiahne 98% , ktorá je výrazne vyššia ako u viditeľného spektra, je táto vlastnosť široko využívaná pri konštrukcii infražiaričov.

Tu stačí uviesť ako príklad zasklené rámy skleníkov: sklo prakticky prepúšťa väčšinu slnečného žiarenia a na druhej strane zohriata zem vyžaruje vlny veľkej dĺžky (cca. 10 um), vo vzťahu ku ktorému sa sklo správa ako nepriehľadné teleso. Vďaka tomu sa teplota vo vnútri skleníkov aj po zastavení slnečného žiarenia dlhodobo udržiava, oveľa vyššia ako teplota vonkajšieho vzduchu.

Prenos tepla sálaním zohráva v živote človeka dôležitú úlohu. Človek odovzdáva do prostredia teplo vznikajúce pri fyziologickom procese, najmä sálavou tepelnou výmenou a konvekciou. Pri sálavom (infračervenom) vykurovaní sa sálavá zložka výmeny tepla ľudského tela znižuje v dôsledku vyššej teploty, ktorá sa vyskytuje tak na povrchu vykurovacieho zariadenia, ako aj na povrchu niektorých vnútorných obvodových konštrukcií, a to pri rovnakej pocit tepla, konvekčné tepelné straty môžu byť väčšie, tie. Teplota v miestnosti môže byť nižšia. Výmena sálavého tepla teda zohráva rozhodujúcu úlohu pri vytváraní pocitu tepelnej pohody človeka.

Keď je človek v dosahu infračerveného ohrievača, IR lúče prenikajú do ľudského tela cez kožu a rôzne vrstvy pokožky tieto lúče odrážajú a pohlcujú rôznymi spôsobmi.

S infračerveným dlhovlnné žiarenie prenikanie lúčov je výrazne menšie v porovnaní s krátkovlnné žiarenie. Absorpčná kapacita vlhkosti obsiahnutej v kožnom tkanive je veľmi vysoká a pokožka absorbuje viac ako 90% žiarenia dopadajúceho na povrch tela. Nervové receptory, ktoré snímajú teplo, sa nachádzajú vo vonkajšej vrstve kože. Pohltené infračervené lúče vzrušujú tieto receptory, čo v človeku vyvoláva pocit tepla.

Infračervené lúče majú lokálne aj celkové účinky. Krátkovlnné infračervené žiarenie, na rozdiel od dlhovlnného infračerveného žiarenia môže spôsobiť začervenanie kože v mieste ožiarenia, ktoré sa reflexne rozšíri 2-3 cm okolo ožarovaného miesta. Dôvodom je rozšírenie kapilárnych ciev a zvýšenie krvného obehu. V mieste ožiarenia sa môže čoskoro objaviť pľuzgier, ktorý sa neskôr zmení na chrastu. Tiež pri zásahu krátkovlnné infračervené lúče do orgánov zraku, môže sa vyskytnúť šedý zákal.

Možné následky expozície uvedené vyššie krátkovlnný IR ohrievač, by sa nemalo zamieňať s dopadom dlhovlnný IR ohrievač. Ako už bolo spomenuté, dlhovlnné infračervené lúče sú absorbované na samom vrchu vrstvy pokožky a spôsobujú len jednoduchý tepelný efekt.

Použitie sálavého vykurovania by nemalo ohrozovať človeka ani vytvárať nepríjemnú mikroklímu v miestnosti.

Sálavé vykurovanie môže poskytnúť komfortné podmienky pri nižších teplotách. Pri použití sálavého vykurovania je vnútorný vzduch čistejší, pretože rýchlosť prúdenia vzduchu je nižšia, čo znižuje znečistenie prachom. Taktiež pri tomto ohreve nedochádza k rozkladu prachu, keďže teplota sálavej dosky dlhovlnného ohrievača nikdy nedosiahne teplotu potrebnú na rozklad prachu.

Čím je žiarič chladnejší, tým je pre ľudské telo neškodnejší, tým dlhšie môže človek zostať v oblasti pôsobenia ohrievača.

Dlhodobý pobyt človeka v blízkosti VYSOKEJ TEPLOTY zdroja tepla (viac ako 300°C) je škodlivý pre ľudské zdravie.

Vplyv infračerveného žiarenia na ľudské zdravie.

Ako ľudské telo vyžaruje infračervené lúče a absorbuje ich. IR lúče prenikajú do ľudského tela cez kožu a rôzne vrstvy kože tieto lúče odrážajú a pohlcujú rôzne. Dlhovlnné žiarenie preniká do ľudského tela podstatne menej v porovnaní s krátkovlnné žiarenie. Vlhkosť v kožnom tkanive absorbuje viac ako 90 % žiarenia dopadajúceho na povrch tela. Nervové receptory, ktoré snímajú teplo, sa nachádzajú vo vonkajšej vrstve kože. Pohltené infračervené lúče vzrušujú tieto receptory, čo v človeku vyvoláva pocit tepla. Krátkovlnné infračervené žiarenie preniká do tela najhlbšie a spôsobuje jeho maximálne zahrievanie. V dôsledku tohto efektu sa zvyšuje potenciálna energia buniek tela a neviazaná voda z nich odchádza, zvyšuje sa aktivita špecifických bunkových štruktúr, zvyšuje sa hladina imunoglobulínov, zvyšuje sa aktivita enzýmov a estrogénov a dochádza k ďalším biochemickým reakciám . To platí pre všetky typy telesných buniek a krvi. Avšak Dlhodobé pôsobenie krátkovlnného infračerveného žiarenia na ľudský organizmus je nežiaduce. Práve na tejto vlastnosti je založený účinok tepelného spracovania, široko používaný vo fyzioterapeutických miestnostiach na našich i zahraničných klinikách a upozorňujeme, že dĺžka procedúr je obmedzená. Avšak údaje obmedzenia sa nevzťahujú na dlhovlnné infražiariče. Dôležitá charakteristika Infra červená radiácia– vlnová dĺžka (frekvencia) žiarenia. Moderný výskum v oblasti biotechnológií ukázal, že áno dlhovlnné infračervené žiarenie má mimoriadny význam pre rozvoj všetkých foriem života na Zemi. Z tohto dôvodu sa nazýva aj biogenetické lúče alebo životné lúče. Naše telo vyžaruje samo seba dlhé infračervené vlny, ale aj ono samo potrebuje neustále kŕmenie dlhovlnné teplo. Ak sa toto žiarenie začne znižovať alebo s ním nedochádza k neustálemu dopĺňaniu ľudského tela, potom je telo napadnuté rôznymi chorobami, človek rýchlo starne na pozadí všeobecného zhoršenia blahobytu. Ďalej Infra červená radiácia normalizuje metabolický proces a odstraňuje príčinu ochorenia, nielen jeho príznaky.

Pri takomto vykurovaní vás nebude bolieť hlava z dusna spôsobeného prehriatym vzduchom pod stropom ako pri práci konvekčné vykurovanie, - keď chcete neustále otvárať okno a púšťať dnu čerstvý vzduch (a zároveň vypúšťať ohriaty vzduch).

Pri pôsobení infračerveného žiarenia s intenzitou 70-100 W/m2 sa zvyšuje aktivita biochemických procesov v organizme, čo vedie k zlepšeniu celkového stavu človeka. Existujú však normy a tie by sa mali dodržiavať. Existujú normy pre bezpečné vykurovanie domácich a priemyselných priestorov, počas trvania lekárskych a kozmetických procedúr, pre prácu v HORÚCICH dielňach atď. Na toto nezabudni. Pri správnom používaní infražiaričov nedochádza k ÚPLNE ŽIADNEMU negatívnemu vplyvu na organizmus.

Infračervené žiarenie, infračervené lúče, vlastnosti infračervených lúčov, spektrum žiarenia infražiaričov

INFRAČERVENÉ ŽIARENIE, INFRAČERVENÉ LÚČE, VLASTNOSTI INFRAČERVENÝCH LÚČENÍ, SPEKTRUM ŽIARENIA INFRAČERVENÝCH OHRIEVAČOV Kaliningrad

VLASTNOSTI OHRIEVAČOV ŽIARENIE SPEKTRUM OHRIEVAČOV VLNOVÁ DĹŽKA DLHÉ VLNY STREDNÉ VLNY KRÁTKE VLNY SVETLO TMAVOSEDÁ ŠKODIA VPLYV NA ZDRAVIE ĽUDÍ Kaliningrad

Infračervené žiarenie vždy obklopovalo človeka. Pred nástupom technologického pokroku mali slnečné lúče dopad na ľudský organizmus a s príchodom domácich spotrebičov má infračervené žiarenie vplyv aj doma. Terapeutické zahrievanie telesných tkanív sa úspešne používa v medicíne na fyzioterapeutickú liečbu rôznych patológií.

Vlastnosti infračerveného žiarenia už dlho skúmali fyzici a sú zamerané na získanie maximálnych výhod a výhod pre ľudí. Zohľadnili sa všetky parametre škodlivých účinkov a odporučili sa spôsoby ochrany pre zachovanie ľudského zdravia.

Infračervené lúče: čo to je?

Neviditeľné elektromagnetické žiarenie, ktoré poskytuje silný tepelný efekt, sa nazýva infračervené. Dĺžka lúčov sa pohybuje od 0,74 do 2000 µm, čo je medzi mikrovlnným rádiovým vyžarovaním a viditeľnými červenými lúčmi, ktoré sú najdlhšie v slnečnom spektre.

V roku 1800 objavil britský astronóm William Herschel elektromagnetické žiarenie. Stalo sa to pri štúdiu slnečných lúčov: vedec si všimol výrazné zahrievanie prístrojov a dokázal rozlíšiť neviditeľné žiarenie.

Infračervené žiarenie má druhé meno - „tepelné“. Teplo vychádza z predmetov, ktoré dokážu udržať teplotu. Krátke infračervené vlny sa zahrievajú silnejšie, a ak je teplo slabé, znamená to, že z povrchu vychádzajú vlny s dlhým dosahom. Existujú tri typy vlnových dĺžok infračerveného žiarenia:

• krátke alebo krátke do 2,5 mikrónu;
• priemer nie viac ako 50 mikrónov;
• dlhé alebo vzdialené 50–2000 µm.

Každé telo, ktoré bolo predtým zahriate, vyžaruje infračervené lúče a uvoľňuje tepelnú energiu. Najznámejším prírodným zdrojom tepla je slnko a medzi umelé elektrické lampy, domáce spotrebiče a radiátory, ktorých prevádzkou sa teplo vytvára.

Kde sa používa infračervené žiarenie?

Každý nový objav nachádza svoje uplatnenie, s najväčším prínosom pre ľudstvo. Objav infračervených lúčov pomohol vyriešiť mnohé problémy v rôznych oblastiach od medicíny až po priemyselné meradlo.

Najznámejšie oblasti, kde sa využívajú vlastnosti neviditeľných lúčov:

1. Pomocou špeciálnych prístrojov, termovíznych kamier, dokážete rozpoznať objekt na diaľku pomocou vlastností infračerveného žiarenia. Akýkoľvek objekt schopný udržiavať teplotu na svojom povrchu, čím vyžaruje infračervené lúče. Termografická kamera detekuje tepelné lúče a vytvára presný obraz detekovaného objektu. Túto vlastnosť je možné využiť v priemysle a vojenskej praxi.
2. Na vykonanie postupu sledovania vo vojenskej praxi sa používajú zariadenia so senzormi, ktoré dokážu rozpoznať cieľ, ktorý vyžaruje teplo. Navyše sa prenáša to, čo presne je v bezprostrednom okolí, aby sa správne vypočítala nielen dráha, ale aj sila dopadu, najčastejšie rakety.
3. Aktívny prenos tepla spolu s lúčmi sa používa v domácich podmienkach s využitím prospešných vlastností na vykurovanie miestnosti v chladnom období. Radiátory sú vyrobené z kovu, ktorý je schopný prenášať najväčšie množstvo tepelnej energie. Rovnaký efekt platí pre ohrievače. Niektoré domáce spotrebiče: televízory, vysávače, sporáky, žehličky majú rovnaké vlastnosti.
4. V priemysle sa proces zvárania plastových výrobkov a žíhanie uskutočňuje pomocou infračerveného žiarenia.
5. Infračervené ožarovanie sa v lekárskej praxi používa na liečbu určitých patológií teplom, ako aj na dezinfekciu vnútorného vzduchu pomocou kremenných lámp.
6. Zostavovanie máp počasia je nemožné bez špeciálnych prístrojov s teplotnými detekčnými senzormi, ktoré ľahko určujú pohyb teplého a studeného vzduchu.
7. Pre astronomický výskum sa vyrábajú špeciálne teleskopy citlivé na infračervené lúče, ktoré sú schopné detekovať vesmírne objekty s rôznou teplotou na povrchu.
8. V potravinárskom priemysle na tepelné spracovanie obilnín.
9. Na kontrolu bankoviek sa používajú prístroje s infračerveným žiarením, podľa ktorých sa dajú falošné bankovky rozpoznať.

Vplyv infračerveného žiarenia na ľudský organizmus je nejednoznačný. Rôzne vlnové dĺžky môžu vyvolať nepredvídateľné reakcie. Musíte byť obzvlášť opatrní na slnečné teplo, ktoré môže poškodiť a stať sa provokujúcim faktorom pre spustenie negatívnych patologických procesov v bunkách.

Lúče s dlhou vlnovou dĺžkou dopadajú na pokožku a aktivujú tepelné receptory a dodávajú im príjemné teplo. Práve tento frekvenčný rozsah sa aktívne využíva na terapeutické účinky v medicíne. Väčšinu tepla absorbuje pokožka a dopadá na jej povrch. Nízky náraz zaručuje príjemné zahrievanie povrchu pokožky bez ovplyvnenia vnútorných orgánov.

Vlny s vlnovou dĺžkou 9,6 mikrónov podporujú obnovu epidermy, posilňujú imunitný systém a liečia telo. Fyzioterapia je založená na použití dlhých infračervených vĺn, ktoré spúšťajú nasledujúce procesy:

• krvný obeh sa zlepšuje, keď sa hladké svaly uvoľnia po prenose informácií do hypotalamu pri ovplyvnení povrchovej vrstvy kože;
• krvný tlak sa normalizuje po vazodilatácii;
• bunky tela sú viac zásobené živinami a kyslíkom, čo zlepšuje celkový stav;
• biochemické reakcie prebiehajú rýchlejšie, čo ovplyvňuje metabolický proces;
• imunita sa zlepšuje a odolnosť tela voči patogénnym mikroorganizmom sa zvyšuje;
• zrýchlenie metabolizmu pomáha odstraňovať toxické látky a znižovať tvorbu strusky.

Patologický vplyv

Vlny s krátkou vlnovou dĺžkou majú opačný efekt. Poškodenie infračerveného žiarenia je spôsobené intenzívnym tepelným účinkom spôsobeným krátkymi lúčmi. Silný tepelný efekt sa šíri hlboko do tela a spôsobuje zahrievanie vnútorných orgánov. Prehriatie tkanív vedie k dehydratácii a výraznému zvýšeniu telesnej teploty.

Koža v mieste kontaktu s krátkymi infračervenými lúčmi sčervenie a dostane tepelné popáleniny, niekedy druhého stupňa závažnosti s výskytom pľuzgierov so zakaleným obsahom. Kapiláry v mieste lézie sa rozširujú a prasknú, čo vedie k malým krvácaniam.

Bunky strácajú vlhkosť, telo sa oslabuje a je náchylné na infekcie rôznych typov. Ak sa infračervené žiarenie dostane do očí, táto skutočnosť má deštruktívny vplyv na videnie. Sliznica oka sa stáva suchou, sietnica je negatívne ovplyvnená. Šošovka stráca svoju elasticitu a priehľadnosť, čo je jeden z príznakov sivého zákalu.

Nadmerné vystavenie teplu spôsobuje zvýšenie zápalových procesov, ak existujú, a tiež slúži ako úrodná pôda pre výskyt zápalu. Lekári tvrdia, že prekročenie teploty o niekoľko stupňov môže vyvolať infekciu meningitídou.

Všeobecné zvýšenie telesnej teploty vedie k úpalu, ktorý, ak nie je poskytnutá pomoc, môže viesť k nezvratným následkom. Hlavné príznaky úpalu:

• všeobecná slabosť;
• Silná bolesť hlavy;
• rozmazané videnie;
• nevoľnosť;
• zvýšená srdcová frekvencia;
• vzhľad studeného potu na chrbte;
• krátkodobá strata vedomia.

Závažná komplikácia spojená s poruchou termoregulácie nastáva, ak frekvencia vystavenia infračervenému žiareniu trvá dlhší čas. Ak sa osobe neposkytne včasná pomoc, mozgové bunky sa upravia a činnosť obehového systému je inhibovaná.

Zoznam aktivít v prvých minútach po nástupe alarmujúcich príznakov:

1. Odstráňte zdroj infračerveného žiarenia od obete: presuňte osobu do tieňa alebo na miesto vzdialené od zdroja škodlivého tepla.
2. Rozopnite alebo vyzlečte oblečenie, ktoré môže brániť hlbokému, voľnému dýchaniu.
3. Otvorte okno, aby mohol čerstvý vzduch voľne prúdiť.
4. Utrite studenou vodou alebo zabaľte do vlhkej plachty.
5. Aplikujte chlad na miesta, kde sa nachádzajú veľké tepny (temporálne, slabiny, čelo, podpazušie).
6. Ak je človek pri vedomí, treba mu dať na pitie studenú čistú vodu, toto opatrenie zníži telesnú teplotu.
7. V prípade straty vedomia je potrebné vykonať resuscitačný komplex pozostávajúci z umelého dýchania a stláčania hrudníka.
8. Zavolajte sanitku, aby ste dostali kvalifikovanú lekársku starostlivosť.

Indikácie

Na terapeutické účely sa v lekárskej praxi široko používa použitie dlhých termálnych vĺn. Zoznam chorôb je pomerne dlhý:

• vysoký krvný tlak;
• syndróm bolesti;
• vám pomôže zbaviť sa nadbytočných kilogramov;
• ochorenia žalúdka a dvanástnika;
• depresívne stavy;
• ochorenia dýchacích ciest;
• kožné patológie;
• rinitída, nekomplikovaný zápal stredného ucha.

Kontraindikácie použitia infračerveného žiarenia

Výhody infračerveného žiarenia sú cenné pre ľudí pri absencii patológií alebo individuálnych symptómov, pri ktorých je vystavenie infračerveným lúčom neprijateľné:

• systémové ochorenia krvi, tendencia k častému krvácaniu;
• akútne a chronické zápalové ochorenia;
• prítomnosť purulentnej infekcie v tele;
• zhubné novotvary;
• srdcové zlyhanie v štádiu dekompenzácie;
• tehotenstvo;
• epilepsia a iné závažné neurologické poruchy;
• deti do troch rokov veku.

Ochranné opatrenia proti škodlivým lúčom

Medzi tých, ktorí sú ohrození príjmom krátkovlnného infračerveného žiarenia, patria tí, ktorí radi trávia dlhý čas pod páliacim slnkom a pracovníci v dielňach, kde sa využívajú vlastnosti tepelných lúčov. Aby ste sa ochránili, musíte dodržiavať jednoduché odporúčania:

1. Kto má rád krásne opálenie, mal by skrátiť pobyt na slnku a pred odchodom von namazať odhalenú pokožku ochranným krémom.
2. Ak je v blízkosti zdroj intenzívneho tepla, znížte intenzitu tepla.
3. Pri práci v dielňach s vysokými teplotami musia byť pracovníci vybavení osobnými ochrannými prostriedkami: špeciálnym odevom, klobúkmi.
4. Čas strávený v miestnostiach s vysokou teplotou musí byť prísne regulovaný.
5. Pri vykonávaní procedúr noste ochranné okuliare na udržanie zdravia očí.
6. V miestnostiach inštalujte iba kvalitné domáce spotrebiče.

Vonku aj v interiéri človeka obklopujú rôzne druhy žiarenia. Uvedomenie si možných negatívnych dôsledkov vám pomôže zostať zdravými aj v budúcnosti. Hodnota infračerveného žiarenia je nepopierateľná pre zlepšenie ľudského života, no existuje aj patologický efekt, ktorý je potrebné eliminovať dodržiavaním jednoduchých odporúčaní.

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

Využitie infračervených lúčov je rôznorodé. Používajú sa na zobrazovanie objektov v tme alebo dyme, vyhrievanie sáun a vyhrievanie krídel lietadiel na odmrazovanie, komunikáciu na krátke vzdialenosti a spektroskopickú analýzu organických zlúčenín.

Otvorenie

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

IR žiarenie a teplo

Infračervené žiarenie sa často nazýva tepelné žiarenie. Treba si však uvedomiť, že je to len jej dôsledok. Teplo je mierou translačnej energie (energie pohybu) atómov a molekúl látky. Senzory "teploty" v skutočnosti nemerajú teplo, ale iba rozdiely v infračervených emisiách rôznych objektov.

Mnohí učitelia fyziky tradične pripisujú všetko tepelné žiarenie Slnka infračerveným lúčom. Ale nie je to tak. Viditeľné slnečné svetlo dodáva 50 % všetkého tepla a elektromagnetické vlny akejkoľvek frekvencie s dostatočnou intenzitou môžu spôsobiť zahrievanie. Je však spravodlivé povedať, že pri izbovej teplote objekty produkujú teplo predovšetkým v strednej infračervenej oblasti.

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

Zem ako zdroj infračerveného žiarenia

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

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

IR regióny

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

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

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

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

Medzi infračerveným a viditeľným svetlom nie je jasná hranica. Ľudské oko je oveľa menej citlivé na červené svetlo nad 700 nm, ale intenzívne svetlo (z lasera) možno vidieť až do približne 780 nm. Začiatok infračerveného rozsahu je v rôznych normách definovaný rôzne – niekde medzi týmito hodnotami. Typicky je to 750 nm. Preto sú možné viditeľné infračervené lúče v rozsahu 750-780 nm.

Symboly v komunikačných systémoch

Blízke infračervené optické komunikácie sú technicky rozdelené do niekoľkých frekvenčných pásiem. Môžu za to rôzne zdroje svetla, absorbujúce a prepúšťajúce materiály (vlákna) a detektory. Tie obsahujú:

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

Termografia

Termografia alebo termálne zobrazovanie je typ infračerveného obrazu objektov. Keďže všetky telesá vyžarujú infračervené žiarenie a intenzita žiarenia sa zvyšuje s teplotou, možno na jeho detekciu a zhotovenie snímok použiť špecializované kamery s infračervenými senzormi. V prípade veľmi horúcich predmetov v blízkej infračervenej alebo viditeľnej oblasti sa táto metóda nazýva pyrometria.

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

Historicky bola termografia široko používaná vojenskými a bezpečnostnými službami. Okrem toho má mnoho ďalších využití. Hasiči ho napríklad používajú na to, aby videli cez dym, našli ľudí a lokalizovali horúce miesta počas požiaru. Termografia môže odhaliť abnormálny rast tkaniva a defekty v elektronických systémoch a obvodoch v dôsledku ich zvýšenej tvorby tepla. Elektrikári, ktorí udržiavajú elektrické vedenia, dokážu rozpoznať prehrievajúce sa spoje a časti, ktoré naznačujú problém, a eliminovať potenciálne nebezpečenstvo. Keď izolácia zlyhá, odborníci na budovy môžu vidieť úniky tepla a zlepšiť účinnosť chladiacich alebo vykurovacích systémov. V niektorých autách vyššej kategórie sú na pomoc vodičovi nainštalované termokamery. Termografické zobrazovanie dokáže sledovať viaceré fyziologické reakcie u ľudí a teplokrvných živočíchov.

Vzhľad a spôsob fungovania modernej termografickej kamery sa nelíšia od bežnej videokamery. Schopnosť vidieť v infračervenom spektre je taká užitočná funkcia, že možnosť zaznamenávať obrázky je často voliteľná a záznamový modul nie je vždy dostupný.

Iné obrázky

Pri IR fotografii je oblasť blízkej infračervenej oblasti zachytená pomocou špeciálnych filtrov. Digitálne fotoaparáty majú tendenciu blokovať IR žiarenie. Lacné kamery, ktoré nemajú vhodné filtre, však dokážu „vidieť“ v blízkej infračervenej oblasti. V tomto prípade sa zvyčajne neviditeľné svetlo javí ako jasne biele. Je to viditeľné najmä pri fotografovaní v blízkosti osvetlených infračervených objektov (napríklad lampy), kde výsledné rušenie spôsobí vyblednutie obrazu.

Za zmienku stojí aj zobrazovanie pomocou T-lúča, čo je zobrazovanie v ďalekom rozsahu terahertzov. Nedostatok jasných zdrojov spôsobuje, že takéto obrázky sú technicky náročnejšie ako väčšina iných techník IR zobrazovania.

LED diódy a lasery

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

IR prijímače

IR detekčné prístroje zahŕňajú zariadenia citlivé na teplotu, ako sú termočlánkové detektory, bolometre (niektoré z nich sú ochladzované na teploty blízke absolútnej nule, aby sa znížilo rušenie od samotného detektora), fotovoltaické články a fotovodiče. Tieto sú vyrobené z polovodičových materiálov (napríklad kremíka a sulfidu olovnatého), ktorých elektrická vodivosť sa zvyšuje, keď sú vystavené infračerveným lúčom.

Kúrenie

Infračervené žiarenie sa využíva na vykurovanie – napríklad na vyhrievanie sáun a odstraňovanie ľadu z krídel lietadiel. Čoraz častejšie sa používa aj na tavenie asfaltu pri kladení nových ciest alebo opravách poškodených miest. IR žiarenie je možné využiť pri varení a ohrievaní jedla.

Pripojenie

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

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

Spektroskopia

Spektroskopia infračerveného žiarenia je technológia používaná na určenie štruktúr a zloženia (hlavne) organických zlúčenín štúdiom prenosu infračerveného žiarenia cez vzorky. Je založená na vlastnostiach látok absorbovať určité frekvencie, ktoré závisia od napínania a ohýbania vnútri molekúl vzorky.

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

Výhody a poškodenie infračervených lúčov

Dlhovlnné infračervené žiarenie sa v medicíne používa na tieto účely:

• normalizácia krvného tlaku stimuláciou krvného obehu;
• čistenie tela od solí ťažkých kovov a toxínov;
• zlepšuje krvný obeh v mozgu a pamäť;
• normalizácia hormonálnych hladín;
• udržiavanie rovnováhy voda-soľ;
• obmedzenie šírenia húb a mikróbov;
• úľava od bolesti;
• zmiernenie zápalu;
• posilnenie imunitného systému.

Zároveň môže IR žiarenie spôsobiť poškodenie pri akútnych hnisavých ochoreniach, krvácaní, akútnych zápaloch, ochoreniach krvi a zhubných nádoroch. Nekontrolovaná dlhodobá expozícia vedie k začervenaniu kože, popáleninám, dermatitíde a úpalu. Krátkovlnné infračervené lúče sú pre oči nebezpečné – môže sa vyvinúť fotofóbia, šedý zákal a zhoršenie zraku. Preto by sa na vykurovanie mali používať iba zdroje dlhovlnného žiarenia.

Svetlo je kľúčom k existencii živých organizmov na Zemi. Existuje obrovské množstvo procesov, ktoré sa môžu vyskytnúť v dôsledku vystavenia infračervenému žiareniu. Okrem toho sa používa na liečebné účely. Od dvadsiateho storočia sa svetelná terapia stala významnou súčasťou tradičnej medicíny.

Vlastnosti žiarenia

Fototerapia je špeciálna sekcia vo fyzioterapii, ktorá študuje účinky svetelných vĺn na ľudský organizmus. Bolo poznamenané, že vlny majú rôzne rozsahy, takže majú rôzne účinky na ľudské telo. Je dôležité poznamenať, že žiarenie má najväčšiu hĺbku prieniku. Čo sa týka povrchového efektu, ultrafialové ho majú.

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

Podľa mnohých štúdií sa zistilo, že svetlo, rádiové vlny a infračervené lúče majú rovnakú povahu, pretože sú to typy elektromagnetických vĺn, ktoré obklopujú ľudí všade. Takéto vlny poháňajú televízory, mobilné telefóny a rádiá. Jednoducho povedané, vlny umožňujú človeku vidieť svet okolo seba.

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

Čo sa týka kvantových objektov, molekuly nemajú schopnosť ľubovoľne vibrovať. Každá kvantová molekula má určitý komplex energie a frekvencií žiarenia, ktoré sú uložené v momente vibrácie. Je však potrebné zvážiť, že molekuly vzduchu sú vybavené širokým rozsahom takýchto frekvencií, takže atmosféra je schopná absorbovať žiarenie v rôznych spektrách.

Zdroje žiarenia

Slnko je hlavným zdrojom IR.

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

Zdroje infračerveného žiarenia sú všade prítomné, vybavené prvkami, ako sú LED diódy. Všetky moderné televízory sú vybavené diaľkovými ovládačmi, pretože pracujú vo vhodnej frekvencii infračerveného spektra. Obsahujú LED diódy. V priemyselnej výrobe je možné vidieť rôzne zdroje infračerveného žiarenia, napríklad: pri sušení povrchov farieb a lakov.

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

Hodnota koeficientu

V infračervenom spektre existuje niekoľko typov koeficientov, a to:

• žiarenie;
• koeficient odrazu;
• priepustný faktor.

Emisivita je teda schopnosť objektov vyžarovať frekvenciu žiarenia, ako aj kvantovú energiu. Môže sa líšiť v závislosti od materiálu a jeho vlastností, ako aj teploty. Koeficient má také maximálne vyliečenie = 1, ale v reálnej situácii je to vždy menej. Čo sa týka nízkej emisnej schopnosti, je obdarený prvkami, ktoré majú lesklý povrch, ako aj kovmi. Koeficient závisí od indikátorov teploty.

Koeficient odrazivosti ukazuje schopnosť materiálov odrážať frekvenciu štúdia. Závisí od typu materiálov, vlastností a teplotných indikátorov. Odraz sa vyskytuje hlavne na leštených a hladkých povrchoch.

Priepustnosť ukazuje schopnosť objektov prenášať cez seba frekvenciu infračerveného žiarenia. Tento koeficient priamo závisí od hrúbky a typu materiálu. Je dôležité poznamenať, že väčšina materiálov nemá takýto koeficient.

Použitie v medicíne

Liečba infračerveným svetlom sa v modernom svete stala veľmi populárnou. Použitie infračerveného žiarenia v medicíne je spôsobené tým, že technika má liečivé vlastnosti. Vďaka tomu dochádza k blahodarnému účinku na ľudský organizmus. Tepelný vplyv formuje telo v tkanivách, regeneruje tkanivá a stimuluje opravu, urýchľuje fyzikálne a chemické reakcie.

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

• zrýchlenie prietoku krvi;
• vazodilatácia;
• výroba biologicky aktívnych látok;
• svalová relaxácia;
• skvelá nálada;
• pohodlný stav;
• Pekné sny;
• znížený krvný tlak;
• zmiernenie fyzického, psycho-emocionálneho stresu atď.

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

Takáto terapia v medicíne má nasledujúce vlastnosti:

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

Infračervené svetelné žiarenie, respektíve jeho úprava, má pre ľudský organizmus viditeľné benefity.

Liečebné metódy

Terapia je dvoch typov, a to všeobecná a lokálna. Pokiaľ ide o lokálne účinky, liečba sa vykonáva na špecifickej časti tela pacienta. Počas všeobecnej terapie je použitie svetelnej terapie zamerané na celé telo.

Procedúra sa vykonáva dvakrát denne, trvanie relácie sa pohybuje od 15 do 30 minút. Všeobecný liečebný kurz obsahuje najmenej päť až dvadsať procedúr. Uistite sa, že máte pripravenú infračervenú ochranu tváre. Na oči sa používajú špeciálne okuliare, vata alebo kartónové kryty. Po relácii sa pokožka pokryje erytémom, konkrétne začervenaním s rozmazanými hranicami. Erytém zmizne hodinu po zákroku.

Indikácie a kontraindikácie pre liečbu

IR má hlavné indikácie na použitie v medicíne:

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

Liečba svetlom má pozitívne výsledky. Okrem terapeutického účinku môže byť IR nebezpečné pre ľudský organizmus. Je to spôsobené tým, že existujú určité kontraindikácie, ktoré, ak sa nedodržia, môžu poškodiť zdravie.

Ak máte nasledujúce ochorenia, takáto liečba bude škodlivá:

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

Tieto kontraindikácie by sa mali brať do úvahy, aby nedošlo k poškodeniu vlastného zdravia. Príliš vysoká intenzita žiarenia môže spôsobiť veľké škody.

Pokiaľ ide o poškodenie IR v medicíne a vo výrobe, môžu sa vyskytnúť popáleniny a silné začervenanie kože. V niektorých prípadoch sa u ľudí objavili nádory na tvári, pretože boli dostatočne dlho vystavení tomuto žiareniu. Výrazné poškodenie infračerveným žiarením môže vyústiť do formy dermatitídy a môže sa vyskytnúť aj úpal.

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

Vplyv na rastliny

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

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

Vzhľadom na zaujímavé a poučné fakty možno konštatovať, že rastliny potrebujú svetlo a slnečnú energiu, pretože sú zodpovedné za tvorbu chlorofylu a chloroplastov. Rýchlosť svetla ovplyvňuje predĺženie, nukleáciu buniek a rastové procesy, načasovanie plodenia a kvitnutia.

Špecifiká mikrovlnnej rúry

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

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