Инфракрасное излучение

30 ноября 2021

Согласно научной терминологии, инфракрасным излучением принято называть электромагнитное излучение, у которого длина волны больше красного конца видимого света, но меньше микроволнового радиоизлучения.В числовом выражении ее длина может быть равна От 0,74 мкм до 1-2 мм.Инфракрасные волны мало отличаются от обычного света, поэтому они обладают и схожими свойствами.Когда свет достигает предмета, происходит его отражение в первоначальную точку.В случае же с инфракрасными волнами наблюдается их полное поглощение телом, в результате образуется тепловая энергия.

Инфракрасные волны излучают все предметы, которые нас окружают, а происходит это в момент их нагрева до определенной температуры.Среди наиболее известных источников стоит назвать Солнце.

История открытия инфракрасных волн

Инфракрасные волны были открыты в 1800 году британским ученым Уильямом Гершелем.

Уильям Гершель (1738–1822) — английский астроном и оптик немецкого происхождения.До переезда в Великобританию носил имя Фридрих Вильгельм Гершель.Построил более 60 телескопов, открыл планету Уран и 2 ее спутника, обнаружил существование двойных звезд, описал множество звездных скоплений и туманностей.Во время изучения Солнца открыл спектр его инфракрасных лучей.

Уильям Гершель пытался найти способ уменьшить нагревание инструмента, с помощью которого он наблюдал за Солнцем.В ходе эксперимента ученый использовал очень простой принцип.Он замерял температуру разных участков спектра видимого излучения.Им было обнаружено, что максимально нагретый участок принадлежит красному цвету, минимум тепла пропускал зеленый фильтр.

Гершель сделал предположение, что за пределами видимого преломления существует еще более сильное тепловое излучение.Эти лучи являются невидимыми, но несут тепло.

Весной 1800 года Гершель выступил на заседании Лондонского Королевского общества, на котором представил краткие результаты своих опытов.

Им были зафиксированы 3 важных тезиса:

За спектром красного света находятся невидимые глазу лучи.Эти лучи несут в себе больше тепла, чем все видимые излучения.Обнаруженные лучи обладают такими же свойствами отражения и преломления, как и световые.

Открытие Гершеля вызвало бурную дискуссию в научном мире.У него нашлось много противников, отрицающих саму возможность существования лучей подобного типа.

Профессор Эдинбургского университета Джон Лесли проводил серию экспериментов, основанных на том же методе, но пришел к прямо противоположным выводам.Он заявил, что «воображаемые невидимые лучи являются обычным нагретым воздухом».

Решительно поддержали идеи Гершеля швейцарский физик Пьер Прево и британский ученый Томас Юнг.Они одними из первых высказали мысль о том, что световые лучи подобны тепловым и отличаются от них только частотой колебаний.

Томас Юнг говорил, что выявление Гершелем нового вида излучения — это «крупнейшее научное открытие со времен Ньютона».

К 1830-м годам было проведено достаточно большое количество экспериментов, доказывающих существование инфракрасных волн.

Примечание: Само название «инфракрасные лучи» было предложено французским физиком Беккерелем

Общая характеристика инфракрасного излучения

Спектр инфракрасного излучения делится на 3 диапазона:

  • ближний;
  • средний;
  • дальний.

Между ними нет четкой границы, и существуют разные схемы деления спектра инфракрасного излучения.

Длина инфракрасных волн, которые излучает тело, зависит от температуры нагревания.Чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Инфракрасный спектр имеет большую протяженность, поэтому свойства веществ, расположенные в разных диапазонах, могут в значительной мере различаться.

Диапазон инфракрасного излучения и длина волны

Инфракрасное излучение – это разновидность электромагнитного излучения, занимающего в спектре электромагнитных волн диапазон от 0,77 до 340 мкм.При этом диапазон от 0,77 до 15 мкм считается коротковолновым, от 15 до 100 мкм – средневолновым, а от 100 до 340 – длинноволновым.

Коротковолновая часть спектра примыкает к видимому свету, а длинноволновая сливается с областью ультракоротких радиоволн.Поэтому инфракрасное излучение обладает как свойствами видимого света (распространяется прямолинейно, отражается, преломляется как и видимый свет), так и свойствами радиоволн (оно может проходить сквозь некоторые материалы, непрозрачные для видимого излучения).

Инфракрасные излучатели с температурой на поверхности от 700 С до 2500 С имеют длину волны 1,55-2,55 мкм и называются “светлыми” – по длине волны они ближе к видимому свету, излучатели с более низкой температурой поверхности имеют большую длину волны и называются “темными”.

Свойства ИК-излучения:

Является тепловым излучением и способно нагревать тела.Обладает типичными для электромагнитных волн явлениями:

  • отражение,
  • интерференция,
  • дифракция.

Источником является любое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля (0 °K или -273,15 °C).Оказывает воздействие на термоэлементы и фотоматериалы.Проходит через многие тела, в том числе через туман, дождь, снег.Поглощаясь веществом, нагревает его.Изменяет электрическое сопротивление тел.Не обладает химической активностью.

Человеческий глаз не способен увидеть инфракрасные волны, но ученые нашли способ, как это исправить.Существуют специальные приборы — тепловизоры, с помощью которых можно посмотреть, как выглядит объект в ИК-спектре.Термографические камеры используются в медицине, энергетике, строительстве, охранном и военном деле.Также их широко применяют в научных исследованиях.

Вред от ИК-излучения

Еще раз хочется напомнить, что инфракрасные волны могут излучаться в длинном, среднем и коротком спектре.Волны длинного и короткого спектра приносят пользу организма, чего нельзя сказать о коротких.Они не только не несут никакой пользы, более того, при длительном воздействии человек может ощутить вред от них.Человек также является источником инфракрасных волн, которые имеют длину от 2,5 до 20-25 мкм.Если на человека воздействует излучение той же длины, что и волны, излучаемые им, то это не наносит ему вреда.

Польза инфракрасного излучения

Человека давно подозревал о существовании инфракрасного излучения, поэтому еще в древности было известно о лечебных свойствах этой методики.Наши предки активно применяли в борьбе с недугами Нагретую глину, песок и прочие вещества, которые никогда не подводили.Впоследствии специалистам удалось узнать, что инфракрасное излучение можно использовать в медицине.

Применение

ИК-лучам нашлось применение в различных сферах.Среди наиболее известных устройств — , тепловизоры, оборудование ночного видения и т.п.Коммуникационным и сетевым оборудованием ИК-свет используется в рамках проводных и беспроводных операций.

Использование в медицине

С давних времен люди заметили целебную силу тепла для лечения болезней.Многие расстройства берутся из-за неблагоприятных окружающих условий.На протяжении жизни организм накапливает вредные вещества.

da58df8c3d2d5350cc3563b115723c5e.jpg

Инфракрасное излучение давно применяется в медицине.Наиболее полезными качествами обладают длинноволновое ИК.Исследования доказали, что такая терапия стимулирует организм выводить токсины, алкоголь, никотин, свинец, ртуть.

Нормализует процесс обмена веществ, укрепляется иммунитет, многие инфекции проходят, причем исчезают не только симптомы, но и сама болезнь.

Здоровье явно становится крепче:

  • снижается давление,
  • появляется хороший сон,
  • мышцы расслабляются,
  • сосуды расширяются,
  • ускоряется кровоток,
  • настроение улучшается,
  • психическое напряжение уходит.

Методы лечения могут быть сосредоточены непосредственно на больном участке или оказать влияние на весь организм.

Особенностью местной физиотерапии является направленное действие ИК на больные части тела.Общие процедуры рассчитаны на весь организм.Улучшение наступает уже после нескольких сеансов.

Инфракрасный обогреватель

d58269a443e289e8c930c2e15e7a1dc3.jpgВсе популярнее становятся ИК обогреватели.Это объясняется существенными преимуществами с экономического и социально-бытового подхода.

В промышленности и сельском хозяйстве давно установили, что электромагнитные устройства не рассеивают тепло, а нагревают нужный объект фокусируя инфракрасные излучения в виде волны непосредственно на предмет.Так, в большом цехе отапливается рабочее место, а на складе пути следования человека, а не все помещение.

Центральное теплоснабжение осуществляется при помощи горячей воды в батареях. Распределение температуры происходит неравномерно, нагретый воздух поднимается к потолку, а в районе паркета он явно холоднее.В случае с инфракрасным обогревателем проблемы нерационально используемого тепла возможно избежать.

Установки в комплексе с естественной вентиляцией снижают влажность воздуха до нормального, например, на свинофермах и коровниках датчики фиксируют 70-75% и меньше.При использовании такого излучателя увеличивается поголовье животных.

Инфракрасная спектроскопия

2c66c41c6779c816ad42db25dcd673da.jpg Раздел в физике отвечающий за влияние ИК на тела называется инфракрасной спектроскопией.При помощи него решаются задачи количественного и качественного анализа смесей веществ, исследование межмолекулярных взаимодействий, изучение кинетики и характеристик интермедиатов химических реакций.

Этом метод измеряет колебания молекул при помощи спектрометра.Имеет большую табличную базу данных, которая позволяет идентифицировать тысячи веществ основываясь на их атомном отпечатке.

Дистанционное управление

920336b12f7a871b91cede820d69354e.jpg Используется для контролирования за устройствами на расстоянии.Инфракрасные диоды применяют в основном в домашней технике.Например, пульт от телевизора, некоторые смартфоны имеют ИК порт.

Эти лучи не мешают, т.к.невидимы для человеческих глаз.

При покраске

Инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это, безусловно, экономический эффект. Скорость и затрачиваемая энергия при инфракрасной сушке меньше тех же показателей при традиционных методах.

Стерилизация пищевых продуктов

С помощью инфракрасного излучения стерилизируют пищевые продукты с целью дезинфекции.

Антикоррозийное средство

Инфракрасные лучи применяются с целью предотвращения коррозии поверхностей, покрываемых лаком.

Пищевая промышленность

Особенностью применения ИК излучения в пищевой промышленности является возможность проникновения электромагнитной волны в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа, мука и т. п. на глубину до 7 мм. Эта величина зависит от характера поверхности, структуры, свойств материала и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определённого частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды). Конвейерные сушильные транспортёры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности.

Кроме того, инфракрасное излучение повсеместно применяют для обогрева помещений и уличных пространств. Инфракрасные обогреватели используются для организации дополнительного или основного отопления в помещениях (домах, квартирах, офисах и т. п.), а также для локального обогрева уличного пространства (уличные кафе, беседки, веранды)

Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева, что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо.

Проверка денег на подлинность

Инфракрасный излучатель применяется в приборах для проверки денег. Нанесенные на купюру как один из защитных элементов, специальные метамерные краски возможно увидеть исключительно в инфракрасном диапазоне. Инфракрасные детекторы валют являются самыми безошибочными приборами для проверки денег на подлинность. Нанесение на купюру инфракрасных меток, в отличие от ультрафиолетовых, фальшивомонетчикам обходится дорого и соответственно экономически невыгодно. Потому детекторы банкнот со встроенным ИК излучателем, на сегодняшний день, являются самой надежной защитой от подделок.

Меры защиты от вредных лучей

В зону риска получить коротковолновое инфракрасное излучение входят любители долго проводить время под палящим солнцем, рабочие цехов, где применяются свойства тепловых лучей.Чтобы обезопасить себя, необходимо соблюдать простые рекомендации:

  • Любителям красивого загара сократить время пребывания на солнце, перед выходом на улицу открытые участки кожи смазывать защитным кремом.
  • Если рядом находится источник сильного тепла, уменьшить интенсивность нагревания.
  • При работе в цехах с высокой температурой, работники должны быть снабжены средствами личной защиты: специальная одежда, головные уборы.
  • Время пребывания в помещениях с высокой температурой должно быть строго регламентировано.
  • При проведении процедур надевать защитные очки для сохранения здоровья глаз.
  • В комнатах устанавливать только качественную бытовую технику.

Различные виды излучений окружают человека на улице и в помещениях.Осведомленность о возможных негативных последствиях поможет сохранить здоровье в будущем.Ценность инфракрасного излучения неоспорима для улучшения жизнедеятельности человека, но существует и патологическое влияние, которое нужно ликвидировать, соблюдая нехитрые рекомендации.

Источники:

https://bane.guru/kak-poseschat-banyu/polza-i-vred-infrakrasnogo-izlucheniya-dlya-cheloveka.html#chto

https://wika.tutoronline.ru/fizika/class/11/osnovnye-svedeniya-ob-infrakrasnom-obluchenii#topic-content-История_открытия%20инфракрасных%20волн

https://best-stroy.ru/statya_chto-takoe-infrakrasnoe-izluchenie_991

https://bigenc.ru/physics/text/2016310

https://www.tproekt.com/infrakrasnye-luci-svojstva-oblasti-primenenia-vlianie-na-celoveka-istocniki-infrakrasnogo-izlucenia/#i-30

https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/19127#.D0.9F.D1.80.D0.B8_.D0.BF.D0.BE.D0.BA.D1.80.D0.B0.D1.81.D0.BA.D0.B5


Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]