Природа и сферы применения инфракрасного излучения в современных технологиях

Автор статьи
Свобода Игорь Николаевич
Время на чтение: 7 минут
АА

Инфракрасное излучение для многих считается незнакомым и очень сложным понятием. Однако применение технологий на ИК лучах в современном мире настолько широко, что можно удивиться тому, где приходилось встречаться с этим спектром световых волн. ИК лучи для человека несут и пользу, и вред, но необходимо хорошо разобраться как защитить себя от подобного воздействия, а как направить его на исцеление и пользу для организма.

Что такое ИК лучи, источник света и длина волны

Под инфракрасным излучением (ИК) подразумевают часть спектра электромагнитных колебаний, частота которых лежит в области между микроволновым и видимым красным цветом спектра. Таким образом, длина волны ИК излучения от 0,74 мкм до 2 мм при частотах 430 Ггц и 300 ГГц соответственно.

Свойства таких лучей в разной среде различные и отличаются от видимого и ультрафиолетового излучения. Например, через водяной барьер, толщиной в несколько сантиметров, лучи инфракрасного спектра с длиной волны 1 мкм проникать не могут.

фото 1

В большей части спектра излучаемого света в лампах накаливания занимают именно инфракрасные волны, что приводит к их сильному нагреванию. Более экономные газоразрядные осветительные приборы выдают не более 50% в солнечном спектре, а также некоторые лазеры работают в данном диапазоне.

Мнение эксперта
Виктор Гольштейн
Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.
Задать вопрос эксперту
На заметку. Поскольку для человеческого глаза данный тип излучения является невидимым, то используются разнообразные фотоматериалы, фотоэлектрические тепловые приемники и другие технические приспособления для его регистрации.

Другое название у волн ИК света – «тепловое излучение», поскольку такие волны испускаются всеми нагретыми предметами. Во многих фильмах и телевизионных научных передачах показано излучение живыми организмами и другими теплыми предметами, например, при наведении ракет на тепловой след или прибор ночного видения, другие технологии.

В зависимости от температурного режима испускается ИК волна определенной длины и зависит прямо пропорционально: чем выше градус накала, тем большая интенсивность волны. Подобный тип излучения исходит от возбужденных ионом и атомов, а также от абсолютно черного тела при нагревании его до высочайших температур.

Диапазоны длин волн

Условное разделение ИК спектра принято в трех областях:

  1. ближние волны с длиной от 0,74 мкм до 2,5 мкм;
  2. среднее излучение с длиной от 2,5 мкм до 50 мкм;
  3. дальний свет с длиной от 50 мкм до 2 мм.

Последняя категория содержит субмиллиметровое излучение, которое еще называют терагерцевым и часто выделяют в отдельную подкатегорию.

фото 2

Свойства

Спектр ИК излучения в зависимости от агрегатного состояния нагретого вещества может обладать непрерывным или дискретным (линейчатым спектром). Это означает, что жидкости или твердые материалы, которые нагреты до определенных температур способны выпускать сразу несколько волн с разными длинами в определенном диапазоне ИК спектра, в то время, как газообразные субстанции чаще всего излучают свечение определенной длины волны. Это и дает линейчатый спектр.

ИК волны излучаются не каждым нагретым предметом, для примера можно рассмотреть пламя от газовой горелки и лампы люминесцентной. В первом случае основная доля тепла приходится на синий цвет пламени, а во втором – практически не излучается ИК свет, поскольку свечение происходит за счёт фотолюминесценции (холодного дневного света) лампы.

Необходимо понимать, что все предметы могут поглощать, отражать или пропускать ИК волны, что зависит от их индивидуальных физических свойств. Даже при внесении определенного материала в поток инфракрасных лучей необязательно будет наблюдаться нагревание или охлаждение. Даже тонкие пленки воды всего в несколько сантиметров волну с длиной от 1 мкм не пропускают, хотя видимый свет прекрасно проникает сквозь толщу воды и отражается от дна или непрозрачных предметов.

ИК зрение

Подобное выражение применяется к многим живым существам на нашей планете. Считается, что некоторые виды змей (гремучая и другие ямкоголовые) способны различать тепло от тела добычи на больших расстояниях. Это дает им преимущество, поскольку за счёт видимого спектра уловить расположение мыши или другой теплокровной пищи в зарослях травы невозможно. Принцип действия инфракрасного зрения заключается в наличии специальной мембраны в области глаза змеи, которая улавливает терморецепторами излучения ИК спектра.

Мнение эксперта
Виктор Гольштейн
Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.
Задать вопрос эксперту
ВАЖНО: Инфракрасное зрение позволяет видеть в темноте, когда волны дневного света без искусственных источников в природе не распространяются. Таким эффектом пользуются пираньи, которые в мутных водах теряют видимость в дневном спектре.

Польза и влияние на организм человека

Для человеческого организма излучение ИК спектра представляет множество полезных качеств, а именно:

  • способствует расслаблению мышц;
  • снижает артериальное давление;
  • лечит инфекции бактериального происхождения;
  • оказывает общеукрепляющее воздействие;
  • в результате точечного влияния тепловых колебаний на определенные органы и области организма снижается развитие заболеваний и достигается положительная динамика в общей терапии.

Помимо перечисленных областей применения ИК излучение широко вошло в технических разработках даже бытового применения. Ярким примером можно считать ИК-датчики в системах сигнализации, пульты дистанционного управления для систем освещения и управления разными бытовыми приборами, устройства ночного видения и т.п.

ИК лечение в медицине

При лечении ИК лучами человек получает такие положительные эффекты:

  1. За счёт поступающего от инфракрасных лучей тепла значительно ускоряются все биохимические реакции.
  2. Расширение сети сосудов обеспечивает большую скорость кровотока, что усиливает регенерацию на клеточном уровне многих тканей организма.
  3. Благодаря самостоятельному ускоренному росту здоровых тканей и клеток в них биологически активные соединения вырабатываются самостоятельно.
  4. Подобные эффекты снижают артериальное давление и приводят к расслаблению мышц.
  5. К воспаленным тканям и непосредственно к очагам их доносятся лучше белые кровяные тельца, что усиливает иммунную функцию организма и укрепляет его в целом.

Как итог терапии ИК излучением – укрепление всего организма и эффективное лечение различных заболеваний. В зависимости от типа лечения и области применения (отдельного участка, области органа или всего тела) длительность процедур и их частота могут быть разными: от 5 до 30 минут и от двух раз в день до нескольких раз в неделю.

Мнение эксперта
Виктор Гольштейн
Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.
Задать вопрос эксперту
ВАЖНО: Обязательно при процедурах с ИК излучением требуется защита глаз, кожи вокруг органов зрения. Если на эпидермисе появляется пигментация ближе к красному оттенку или тонам розового цвета, то такие эффекты сойдут в течение нескольких десятков минут. Если через час пятна остаются, необходимо обратиться к лечащему врачу.

Лечение волос

Для терапии волос поменяются приборы, которые испускают микротоки. Это могут быть специальные утюжки или электродные устройства с более сложной конструкцией и комплексным воздействием на волосяные фолликулы и кожу головы.

Эффект оказывается как отдельное лечение без каких-либо вспомогательных средств или в совокупности с препаратами для улучшения состояния волосяного покрова и структуры волоса в том числе.

Мнение эксперта
Виктор Гольштейн
Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.
Задать вопрос эксперту
ВАЖНО: Эффективно микротоки борются с воспалениями, рубцами, пигментными пятнами, старением эпидермиса и другими проблемами волос и кожи готовы.

Процедура отличается абсолютной безболезненностью и безопасностью для здоровья. Однако необходимо учитывать ряд противопоказаний:

  • беременность;
  • инсульт и инфаркт;
  • аритмия;
  • гипертония 3 степени;
  • заболевания крови;
  • частые кровотечения;
  • инфекционные заболевания;
  • гнойные процессы;
  • предрасположенность к опухолям и наличие разных новообразований.

Рекомендуются процедуры ИК-лечения в случае таких проблем с волосами и кожей головы:

  • при грибковых поражениях;
  • воспалительных процессах;
  • перхоти;
  • себорее;
  • разных типах алопеции.

Курс лечения назначается исключительно после полного компетентного осмотра лечащим врачом. Тогда назначаются процедуры ИК-терапии, дополнительные препараты и другие мероприятия, которые повышают эффективность лечения.

Вред

Помимо, положительных качеств инфракрасные лучи способны навредить человеку. Прежде всего, страдает слизистая оболочка органов зрения, поскольку высушивание жидкости ведет к снижению остроты зрения и повреждению роговицы.

При большой интенсивности ИК-лучей на поверхности кожи и слизистых остаются ощутимые и иногда обширные глубокие ожоги. Чаще всего подобные симптомы, которые выражаются в покраснении участков дермы, повышении температуры и других признаках, проявляются у людей, которые в силу своей профессии вынуждены работать под прямым ИК излучением.

Самая легкая форма – дерматит, наиболее тяжелые заболевания от облучения ИК-излучением считаются онкологические и доброкачественные новообразования.

ИК радиация

Под подобным названием принято подразумевать солнечный свет, который в большей степени содержит весь спектр ИК излучения и может быть прямым или рассеянным. Большая доля рассеянной инфракрасной радиации содержится в лучах Солнца, расположенного низко над Землей.

Природа любого типа солнечного излучения вне зависимости от спектра носит электромагнитный характер. Единственное различие – это длина волны и частота, которые между собой взаимосвязаны. Такие характеристики различают физические свойства лучей, а также специфическое биологическое воздействие на человека и все живое на планете.

Как увидеть ИК луч

Чтобы можно было зафиксировать ИК излучение, чаще всего применяются разные технические средства. Самым простым методом, доступным в быту, считается использование ПДУ от телевизора или другой техники с инфракрасным управлением и видеокамеры.

Необходимо поставить на запись или просто отобразить картинку и направить в объектив луч от пульта. При нажатии на любую клавишу будет отображаться светло-голубой отблеск с канала передачи ПДУ, который видно только посредством цифровой камеры.

Применение

Инфракрасное излучение используется в разных сферах техники и быта. Самые яркие примеры, которые приходилось встречать в своей жизни каждому человеку, будут перечислены ниже.

Солярий

В основном применяются в таких кабинках лампы с ультрафиолетовым спектром типа А и В, однако фото 6в последнее время начали производиться полноспектральные аппараты, которые используют и инфракрасное излучение.

Подобные приборы служат для равномерного загара и общего укрепления организма, поскольку УФ-лучи стимулируют выработку в организме витамина D, а инфракрасные – укрепляют иммунитет и способствуют регенерации клеток.

Фонарь

Такие приборы используются чаще всего для узконаправленной деятельности человека, а именно в перемещении по лесу или территории без заметности для окружающих животных и людей. Подобные изделия устанавливаются как подсветка для оптических прицелов, которые используются любителями поохотиться ночью.

Прожектор

фото 8Если видеонаблюдение на частной или другой охраняемой территории днем не вызывает особых проблем с установкой и качеством картинки, то ночью без специальных приборов добиться подобного эффекта нереально.

Тогда устанавливаются специальные ИК прожекторы, свет от которых не видно, однако в результате трансформации сигнала в камерах и обработке видеоряда получается отличное изображение не хуже дневного варианта.

 

Лазер

Подобные изделия могут применяться в широком спектре человеческой деятельности, однако наиболее популярными лазеры стали в медицине. Благодаря высокой мощности за счёт концентрации в узком пучке ИК лучей достигается максимально эффективное и сильное целевое воздействие на пораженный участок тела.

Обогрев и отопление

Многие пользуются обогревателями, которые оборудованы инфракрасными лампами. Подобные приборы отличаются более высокой эффективностью и КПД, чем масляные и воздушные аналоги. Причем независимо от наличия в комнате сквозняка или других микроклиматических воздействий, которые влияют на равномерность обогрева, с инфракрасными приборами подобных проблем не наблюдается.

Сушки для автосервиса

ИК излучение для всех материалов автомобиля является безвредным, не приводит к выцветанию основного оттенка или разрушению структуры. При этом быстро достигается высушивание поверхностей и равномерность лакокрасочного покрытия.

Стерилизация пищевых продуктов

Многие пищевые продукты содержат полезные и вредные бактерии, которые могут в них развиваться. Чтобы потребитель не получил отравленные и токсичные продукты, их обязательно стерилизуют с помощью ИК-излучателей. В результате такой обработки вредные бактерии прекращают свою жизнедеятельность, не будут размножаться. Поэтому продукты хранятся дольше и остаются свежими.

Приготовление пищи

Многие хозяйки давно пользуются микроволновыми, индукционными и электрическими духовками, плитами. В результате нагрева от инфракрасного излучения продуктов процесс готовки ускоряется и отличается более равномерным прогреванием по всему объему пищи.

Прибор ночного видения

фото 9Подобные изделия применяются редко, а именно в специальных отраслях, корда необходимо выполнять определенные задачи и работы в местах без надлежащего освещения.

В основе такого аппарата лежит применение кристаллов германия, которые превращают инфракрасные лучи в видимые зеленого спектра.

Многие сталкивались с подобными картинками в разнообразных передачах и могут представить как именно отражаются на экране прибора живые и излучающие тепло объекты.

Матрас

Использование для обогрева в бытовых условия позволяет существенно сократить затраты на обогрев помещений. Это очень актуально в случае огромных помещений, которые в холодный период не используются полноценно. Таким образом, человек получает теплую постель и надежный обогрев используемых комнат.

Термография

Данный вид исследования используется для диагностики разных заболеваний, которые не могут диагностироваться другими способами. Ярким примером является термография молочной железы, которая показывает распределение тепла в мышце и соединительных тканях.

Самонаведение

Большинство современных ракет и типов оружия используют системы самонаведения. Это делается для того, чтобы ракета независимо от курса всегда попадала в цель по ее тепловому следу. Подобные технологии используются в авиации для защиты территорий государствами от вражеского проникновения.

Спектроскопия

Узнать о качествах, молекулярном и атомарном составе вещества можно с помощью инфракрасной спектроскопии. За счёт получения в ИК спектре излучения от тела в определенных полосах спектра, которые характерны для отдельных атомов, молекул или ионов, с помощью подобной диагностики определяется качественный и количественный состав любого тела, жидкости или газа.

Передача данных

Подобные технологии считаются устаревшими и используются сейчас редко. Чаще всего их можно встретить в ПДУ и различных устройствах в бытовых приборах: пультах к телевизору, светодиодному освещению и т.п.

Инфракрасное излучение является неотъемлемой частью солнечного света. С его помощью развивается на планете все живое, а также получает необходимое тепло и энергию. В технологиях используются ИК лучи очень широко и предоставляют для человека широчайшие возможности, начиная с обычного дистанционного переключателя, заканчивая сложными системами самонаведения в ракетных комплексах.

Рейтинг автора
Автор статьи
Свобода Игорь Николаевич
Доцент кафедры энергетики. Автор статей по осветительным приборам.
Написано статей
42

Предыдущая
ИнфракрасныеПринцип работы и основные виды газовых инфракрасных обогревателей
Следующая
ИнфракрасныеТехнология будущего для квартиры, дома или предприятия - инфракрасное отопление
Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Добавить комментарий

Adblock
detector