Чим відрізняється інфрачервоне випромінювання від червоних променів. Інфрачервоні промені: властивості, сфери застосування, вплив на людину

Інфрачервоне випромінювання (ІЧ) - це електромагнітне випромінювання з більшою довжиною хвилі, ніж видиме світло, що тягнеться від номінального червоного краю видимого спектру на 0,74 мкм (мікрон) до 300 мкм. Цей діапазон довжин хвиль відповідає частоті діапазону приблизно від 1 до 400 ТГц, і включає велику частину теплового випромінювання, що випускається об'єктами поблизу кімнатної температури. Інфрачервоне випромінювання випромінюється або поглинається молекулами, коли вони змінюють свої обертально-коливальні рухи. Наявність інфрачервоного випромінювання було вперше виявлено в 1800 астрономом Вільямом Гершелем.

Більшість енергії від Сонця надходить Землю як інфрачервоного випромінювання. Сонячне світло в зеніті забезпечує освітленість трохи більше 1 кіловат на квадратний метр над рівнем моря. З цієї енергії, 527 ватів інфрачервоного випромінювання, 445 Вт є видимим світлом, і 32 ватів ультрафіолетовим випромінюванням.

Інфрачервоне світло використовується у промислових, наукових та медичних потребах. Прилади нічного бачення за допомогою інфрачервоного підсвічування дозволяють людям спостерігати за тваринами, які неможливо помітити у темряві. В астрономії зображення в інфрачервоному діапазоні дозволяє спостерігати приховані об'єкти міжзоряним пилом. Інфрачервоні камери використовуються для виявлення втрати тепла в ізольованих системах, спостерігати за зміною кровотоку в шкірі, а також для виявлення перегріву електроустаткування.

Інфрачервоні зображення широко використовуються для військових та цивільних цілей. Військові застосування включають такі цілі як спостереження, нічне спостереження, наведення і стеження. Не для військового застосування включають теплову ефективність аналізу, моніторингу навколишнього середовища, промислової інспекції об'єктів, дистанційне зондування температури, бездротовий зв'язок, що короткодіє, спектроскопію та прогноз погоди. Інфрачервона астрономія використовує датчик обладнаний телескопами для того, щоб проникнути в курні області простору, такі як молекулярні хмари, і виявляти об'єкти, такі як планети.

Хоча близькохвильова інфрачервона область спектру (780-1000 нм) вже давно вважається неможливою через шум у зорових пігментах, відчуття ближнього інфрачервоного світла збереглося у коропа і трьох видах циклид. Риби використовують близькохвильову інфрачервону область спектру, щоб захопити видобуток і для фототактичної орієнтації під час плавання. Близьохвильова інфрачервона область спектру для риби може бути корисна в умовах поганого освітлення в сутінках і в каламутних поверхнях води.

Фотомодуляція

Близьке інфрачервоне світло або фотомодуляція використовується для лікування хіміотерапією індукованих виразок, а також загоєння ран. Існує ряд робіт, пов'язаних із лікуванням вірусу герпесу. Дослідницькі проекти включають роботу над вивченням центральної нервової системи та лікувальним впливом через регуляцію цитохром і оксидаз та інші можливі механізми.

Небезпека здоров'ю

Сильне інфрачервоне випромінювання у певній галузі та режимі високих температур може бути небезпечним для очей, що може призвести до пошкодження зору або сліпоти по відношенню до користувача. Оскільки випромінювання невидиме, необхідно надягати спеціальні інфрачервоні окуляри у таких місцях.

Земля як інфрачервоний випромінювач

Поверхня Землі та хмари поглинають видиме та невидиме випромінювання від сонця і знову повертають більшу частину енергії у вигляді інфрачервоного випромінювання назад в атмосферу. Деякі речовини в атмосфері, головним чином, краплі хмар і водяні пари, а також діоксид вуглецю, метан, окис азоту, гексафторид сірки та хлорфторвуглець поглинають інфрачервоне випромінювання і знову повертають його у всіх напрямках, включаючи назад на Землю. Таким чином, парниковий ефект зберігає атмосферу і поверхню набагато тепліше, ніж якби інфрачервоні амортизатори були відсутні в атмосфері.

Історія науки про інфрачервоне випромінювання

Відкриття інфрачервоного випромінювання приписується Вільяму Гершелю, астроному на початку 19 століття. Гершель опублікував результати своїх досліджень у 1800 році до Лондонського королівського товариства. Гершель використав призму, щоб переломити світло від сонця та виявити інфрачервоне випромінювання, поза червоною частиною спектра, через збільшення температури, зареєстрованої на термометрі. Він був здивований результатом і назвав їх «тепловим промінням». Термін «інфрачервоне випромінювання» виникли лише наприкінці 19 століття.

Інші важливі дати включають:

• 1737: Емілі дю Шатле передбачив, що сьогодні відомо як інфрачервоне випромінювання у своїй дисертації.
• 1835: Маседоніо Мельйоні робить перші термобатареї з інфрачервоним детектором.
• 1860 - Густав Кірхгоф формулює теорему абсолютно чорного тіла.
• 1873: Віллоубі Сміт виявив фотопровідність селену.
• 1879: Досвідченим шляхом сформульовано закон Стефана-Больцмана, згідно з яким енергія, випромінювана абсолютно чорним тілом, пропорційна.
• 1880-і та 1890-і роки: Лорд Релей і Вільгельм Він обидва вирішують частину рівняння абсолютно чорного тіла, але обидва рішення - приблизні. Цю проблему називали «ультрафіолетовою катастрофою та інфрачервоною катастрофою».
• 1901: Макс Планк Макс Планк видав рівняння абсолютно чорного тіла та теорему. Він вирішив проблему квантування допустимих енергетичних переходів.
• 1905 - Альберт Ейнштейн розробляє теорію фотоелектричного ефекту, яка визначає фотони. Також Вільям Коблентз у спектроскопії та радіометрії.
• 1917: Теодор Кейз розробляє датчик талію-сульфіду; британці розробляють перший прилад інфрачервоного пошуку та стеження у Першій світовій війні та виявляють літаки в діапазоні 1,6 км.
• 1935: Свинцеві солі – раннє ракетне керівництво у Другій світовій війні.
• 1938: Тью Та передбачив, що піроелектричний ефект може використовуватися, щоб виявити інфрачервону радіацію.
• 1952: Н. Вілкер виявляє антимоніди, з'єднання сурми з металами.
• 1950: Поль Круз та техаські інструменти утворюють інфрачервоні зображення до 1955 року.
• 1950-і та 1960-і роки: Специфікація та радіометричні підрозділи, визначені Фредом Нікодеменасом, Робертом Кларком Джоунсом.
• 1958 - У. Д. Лоусон (Королівська Радарна Установа в Мальверні) виявляє властивості виявлення ІЧ-фотодіодом.
• 1958: Фелкон розробив ракети з використанням інфрачервоного випромінювання і з'являється перший підручник з інфрачервоних датчиків Поля Круза та ін.
• 1961: Джей Купер винайшов піроелектричне виявлення.
• 1962: Kruse та Родат просувають фотодіоди; елементи сигналів та лінійних масивів доступні.
• 1964: У. Г. Еванс виявляє інфрачервоні терморецептори у жука.
• 1965: Перший інфрачервоний довідник, перші комерційні тепловізори; сформовано лабораторію нічного бачення в армії Сполучених Штатів Америки (нині лабораторію управління нічного бачення та електронними датчиками).
• 1970: Уіллард Бойл і Джордж Е.Сміт пропонують прилад із зарядним зв'язком для телефону із зображеннями.
• 1972: Створено загальний програмний модуль.
• 1978: Інфрачервона астрономія зображень досягає повноліття, заплановано створення обсерваторії, масове виробництво антимонідів та фотодіодів та інших матеріалів.

Інфрачервоне випромінювання- електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла (з довжиною хвилі λ = 0,74 мкм і частотою 430 ТГц) і мікрохвильовим радіовипромінюванням (λ ~ 1-2 мм, частота 300 ГГц).

Весь діапазон інфрачервоного випромінювання умовно поділяють на три області:

Довгохвильову околицю цього діапазону іноді виділяють в окремий діапазон електромагнітних хвиль - терагерцеве випромінювання (субміліметрове випромінювання).

Інфрачервоне випромінювання також називають «тепловим випромінюванням», оскільки інфрачервоне випромінювання від нагрітих предметів сприймається шкірою людини як відчуття тепла. При цьому довжини хвиль, що випромінюються тілом, залежать від температури нагрівання: чим вища температура, тим коротша довжина хвилі і вища інтенсивність випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно "чорного" тіла при відносно невисоких (до декількох тисяч Кельвінів) температурах лежить в основному саме в цьому діапазоні. Інфрачервоне випромінювання випромінюють збуджені атоми чи іони.

Енциклопедичний YouTube

1 / 3

✪ 36 Інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання Шкала електромагнітних хвиль

✪ Досліди з фізики. Відображення інфрачервоного випромінювання

✪ Електроопалення (інфрачервоне опалення). Яку систему опалення вибрати?

Субтитри

Історія відкриття та загальна характеристика

Інфрачервоне випромінювання було відкрито в 1800 році англійським астрономом У. Гершелем . Займаючись дослідженням Сонця, Гершель шукав спосіб зменшення нагріву інструменту, з допомогою якого велися спостереження. Визначаючи за допомогою термометрів дії різних ділянок видимого спектру, Гершель виявив, що "максимум тепла" лежить за насиченим червоним кольором і, можливо, за видимим заломленням. Це дослідження започаткувало вивчення інфрачервоного випромінювання.

Раніше лабораторними джерелами інфрачервоного випромінювання служили виключно розжарені тіла чи електричні розряди у газах. Зараз на основі твердотільних та молекулярних газових лазерів створено сучасні джерела інфрачервоного випромінювання з регульованою чи фіксованою частотою. Для реєстрації випромінювання у ближній інфрачервоній області (до ~1,3 мкм) використовуються спеціальні фотопластинки. Більш широким діапазоном чутливості (приблизно до 25 мкм) мають фотоелектричні детектори та фоторезистори. Випромінювання в дальній ІЧ-області реєструється болометрами - детекторами, чутливими до нагрівання інфрачервоним випромінюванням.

ІЧ-апаратура знаходить широке застосування як у військовій техніці (наприклад, для наведення ракет), так і цивільної (наприклад, у волоконно-оптичних системах зв'язку). Як оптичні елементи в ІЧ-спектрометрах використовуються або лінзи та призми, або дифракційні грати та дзеркала. Щоб виключити поглинання випромінювання повітря, спектрометри для дальньої ІЧ-області виготовляються у вакуумному варіанті .

Оскільки інфрачервоні спектри пов'язані з обертальними та коливальними рухами в молекулі, а також з електронними переходами в атомах та молекулах, ІЧ-спектроскопія дозволяє отримувати важливі відомості про будову атомів та молекул, а також про зонну структуру кристалів.

Діапазони інфрачервоного випромінювання

Об'єкти зазвичай випромінюють інфрачервоне випромінювання у всьому спектрі довжин хвиль, але іноді лише обмежена область спектра становить інтерес, оскільки датчики зазвичай збирають випромінювання тільки в межах певної смуги пропускання. Таким чином, інфрачервоний діапазон часто поділяється на дрібніші діапазони.

Звичайна схема поділу

Найчастіше поділ на дрібніші діапазони проводиться таким чином:

CIE схема

Міжнародна комісія з освітленості (англ. International Commission on Illumination ) рекомендує поділ інфрачервоного випромінювання на такі три групи:

• IR-A: 700 нм – 1400 нм (0.7 мкм – 1.4 мкм)
• IR-B: 1400 нм – 3000 нм (1.4 мкм – 3 мкм)
• IR-C: 3000 нм – 1 мм (3 мкм – 1000 мкм)

ISO 20473 схема

Теплове випромінювання

Теплове випромінювання або випромінювання - передача енергії від одних тіл до інших у вигляді електромагнітних хвиль, випромінюваних тілами за рахунок їх внутрішньої енергії. Теплове випромінювання переважно посідає інфрачервоний ділянку спектра від 0,74 мкм до 1000 мкм . Відмінною особливістю променистого теплообміну є те, що він може здійснюватися між тілами, що знаходяться не тільки в якомусь середовищі, а й у вакуумі. Прикладом теплового випромінювання є світло від лампи розжарювання. Потужність теплового випромінювання об'єкта, що задовольняє критеріям абсолютно “чорного” тіла, описується законом “Стефана-Больцмана”. Відношення випромінювальної та поглинальної здібностей тіл описується законом випромінювання Кірхгофа. Теплове випромінювання є одним із трьох елементарних видів перенесення теплової енергії (крім теплопровідності та конвекції). Рівноважне випромінювання - теплове випромінювання, що знаходиться в термодинамічній рівновазі з речовиною.

Застосування

Прилад нічного бачення

Існує кілька способів візуалізувати невидиме інфрачервоне зображення:

• Сучасні напівпровідникові відеокамери чутливі до ближнього ІЧ. Щоб уникнути помилок перенесення кольорів звичайні побутові відеокамери забезпечуються спеціальним фільтром, що відсікає ІЧ зображення. Камери для охоронних систем зазвичай не мають такого фільтра. Однак у темну пору доби немає природних джерел ближнього ІЧ, тому без штучного підсвічування (наприклад, інфрачервоними світлодіодами) такі камери нічого не покажуть.
• Електронно-оптичний перетворювач - вакуумний фотоелектронний прилад, що підсилює світло видимого спектру та ближнього ІЧ. Має високу чутливість і здатний давати зображення за дуже низького освітлення. Є історично першими приладами нічного бачення, що широко використовуються і нині в дешевих ПНО. Оскільки працюють лише у ближньому ІЧ, то, як і напівпровідникові відеокамери, вимагають наявності освітлення.
• Болометр – тепловий сенсор. Болометри для систем технічного зору та приладів нічного бачення є чутливими в діапазоні довжин хвиль 3..14 мкм (середній ІЧ), що відповідає випромінюванню тіл, нагрітих від 500 до −50 градусів Цельсія. Таким чином, болометричні прилади не вимагають зовнішнього освітлення, реєструючи випромінювання самих предметів та створюючи картинку різниці температур.

Термографія

Інфрачервона термографія, теплове зображення або теплове відео – це науковий спосіб отримання термограми – зображення в інфрачервоних променях, що показує картину розподілу температурних полів. Термографічні камери або тепловізори виявляють випромінювання в інфрачервоному діапазоні електромагнітного спектру (приблизно 900-14000 нанометрів або 0,9-14 µм) і на основі цього випромінювання створюють зображення, що дозволяють визначити перегріті або переохолоджені місця. Так як інфрачервоне випромінювання випускається всіма об'єктами, що мають температуру, згідно з формулою "Планка для випромінювання чорного" тіла, термографія дозволяє "бачити" навколишнє середовище з або без видимого світла. Величина випромінювання, що випускається об'єктом, збільшується з підвищенням його температури, тому термографія дозволяє бачити відмінності в температурі. Коли дивимося через тепловізор, теплі об'єкти видно краще, ніж охолоджені до температури навколишнього середовища; люди та теплокровні тварини легше помітні у навколишньому середовищі, як днем, так і вночі. Як результат, просування використання термографії може бути приписане військовим та службам безпеки.

Інфрачервоне самонаведення

Інфрачервона головка самонаведення - головка самонаведення, що працює на принципі уловлювання хвиль інфрачервоного діапазону, випромінюваних захоплюваною метою. Являє собою оптико-електронний прилад, призначений для ідентифікації мети на навколишньому фоні та видачі в автоматичний прицільний пристрій (АПУ) сигналу захоплення, а також для вимірювання та видачі автопілоту сигналу кутової швидкості лінії візування.

Інфрачервоний обігрівач

Передача даних

Поширення інфрачервоних світлодіодів, лазерів та фотодіодів дозволило створити бездротовий оптичний метод передачі даних на їх основі. У комп'ютерній техніці зазвичай використовується для зв'язку комп'ютерів з периферійними пристроями (інтерфейс IrDA) На відміну від радіоканалу інфрачервоний канал нечутливий до електромагнітних перешкод, і це дозволяє використовувати його у виробничих умовах. До недоліків інфрачервоного каналу відносяться необхідність в оптичних вікнах на обладнанні, правильної взаємної орієнтації пристроїв, низькі швидкості передачі (зазвичай не перевищує 5-10 Мбіт/с, але при використанні інфрачервоних лазерів можливі значно вищі швидкості). Крім цього, не забезпечується скритність передачі. В умовах прямої видимості інфрачервоний канал може забезпечити зв'язок на відстанях кілька кілометрів, але найбільш зручний він для зв'язку комп'ютерів, що знаходяться в одній кімнаті, де відображення від стін кімнати дає стійкий і надійний зв'язок. Найбільш природний тип топології тут – «шина» (тобто переданий сигнал одночасно отримують усі абоненти). Інфрачервоний канал не зміг набути широкого поширення, його витіснив радіоканал.

Теплове випромінювання застосовується також прийому сигналів оповіщення.

Дистанційне управління

Інфрачервоні діоди і фотодіоди повсюдно застосовуються в пультах, дистанційного управління, системах автоматики, охоронних системах, деяких мобільних телефонах (інфрачервоний порт) і т. п. Інфрачервоні промені не відволікають увагу людини через свою невидимість.

Цікаво, що інфрачервоне випромінювання побутового пульта дистанційного керування легко фіксується за допомогою цифрового фотоапарата.

Медицина

Найбільш широко інфрачервоне випромінювання у медицині знаходить у різних датчиках потоку крові (PPG).

Широко поширені вимірювачі частоти пульсу (ЧСС, HR - Heart Rate) та насичення крові киснем (Sp02) використовують світлодіоди зеленого (для пульсу) та червоного та інфрачервоного (для SpO2) випромінювань.

Випромінювання інфрачервоного лазера використовується в методиці DLS (Digital Light Scattering) для визначення частоти пульсу та характеристик потоку крові.

Інфрачервоні промені застосовуються у фізіотерапії.

Вплив довгохвильового інфрачервоного випромінювання:

• При впливі довгохвильового інфрачервоного випромінювання на шкірний покрив відбувається подразнення рецепторів шкіри і, внаслідок реакції гіпоталамуса, розслабляються гладкі м'язи кровоносних судин, в результаті судини розширюються.
• Поліпшення процесів метаболізму. При тепловому впливі інфрачервоного випромінювання стимулюється активність на клітинному рівні, покращуються процеси нейрорегуляції та метаболізму.

Стерилізація харчових продуктів

За допомогою інфрачервоного випромінювання стерилізують продукти харчування з метою дезінфекції.

Харчова промисловість

Особливістю застосування ІЧ-випромінювання у харчовій промисловості є можливість проникнення електромагнітної хвилі в такі капілярно-пористі продукти, як зерно, крупа, борошно тощо на глибину до 7 мм. Ця величина залежить від характеру поверхні, структури, властивостей матеріалу та частотної характеристики випромінювання. Електромагнітна хвиля певного частотного діапазону надає не тільки термічний, а й біологічний вплив на продукт, що сприяє прискоренню біохімічних перетворень у біологічних полімерах (

Світло – це запорука існування живих організмів Землі. Існує безліч процесів, які можуть протікати завдяки впливу інфрачервоного випромінювання. Крім цього, його застосовують у лікувальних цілях. З ХХ століття терапія світлом стала значною складовою традиційної медицини.

Особливості випромінювання

Фототерапія - це спеціальний розділ у фізіотерапії, що займається вивченням впливу хвилі світлової на організм людини. Було зазначено, що хвилі мають різний діапазон, тому вони по-різному позначаються людському організмі. Важливо, випромінювання має найбільшої глибиною проникнення. Що стосується поверхневого впливу, то він має ультрафіолет.

Діапазон інфрачервоного спектра (спектр випромінювання) має відповідну довжину хвилі, а саме 780 нм. до 10 000 нм. Що стосується фізіотерапії, то для лікування людини застосовується довжина хвилі, яка коливається у діапазоні від 780 нм. до 1400 нм. Цей діапазон інфрачервоного випромінювання вважається нормою для терапії. Простими словами, застосовується відповідна довжина хвилі, а саме коротша, здатна проникати в шкіру на три сантиметри. Крім цього, враховується спеціальна енергія кванта, частота випромінювань.

Згідно з багатьма дослідженнями, було встановлено, що світло, радіохвилі, інфрачервоні промені мають одну природу, оскільки це різновиди електромагнітної хвилі, яка оточує людей усюди. Подібні хвилі забезпечують роботу телевізорів, мобільних телефонів та радіо. Простими словами, хвилі дозволяють людині побачити навколишній світ.

Інфрачервоний спектр має відповідну частоту, довжина хвилі якої 7-14 мкм, що має унікальний вплив на організм людини. Ця частина спектра відповідає випромінюванням людського тіла.

Що ж до об'єктів кванта, то молекули немає можливості довільно вагатися. Кожна молекула кванта має певний комплекс енергії, частот випромінювань, якими запасаються в момент коливань. Однак варто врахувати, що молекули повітря оснащені великим набором таких частот, тому атмосфера здатна поглинати випромінювання у різноманітних спектрах.

Джерела випромінювання

Сонце є основним джерелом ІЧ.

Завдяки йому предмети можуть нагріватись до конкретної температури. Через війну здійснюється випромінювання теплової енергії у діапазоні даних хвиль. Потім енергія сягає об'єктів. Процес передачі теплової енергії здійснюється від предметів із високою температурою до нижчої. У цій ситуації об'єкти мають різні випромінюючі властивості, що мають залежність від декількох тіл.

Джерела інфрачервоного випромінювання є повсюди, вони оснащені такими елементами, як світлодіоди. Всі сучасні телевізори оснащені пультами, що працюють на дистанційному управлінні, оскільки він функціонує відповідно до частоти інфрачервоного спектру. У їхньому складі є світлодіоди. Різні джерела інфрачервоного випромінювання можна побачити на промислових виробництвах, наприклад: у сушінні лакофарбових поверхонь.

Найяскравішим представником штучного джерела на Русі були російські печі. Практично всі люди зазнали впливу подібної печі, а також оцінили її користь. Саме тому від нагрітої печі або радіатора опалення можна відчути таке випромінювання. В даний час величезною популярністю користуються інфрачервоні обігрівачі. Вони мають перелік переваг у порівнянні з конвекційним варіантом, тому що більш економічні.

значення коефіцієнта

В інфрачервоному спектрі є кілька різновидів коефіцієнта, а саме:

• випромінювання;
• коефіцієнт відбиття;
• пропускний коефіцієнт.

Отже, коефіцієнт випромінювання є здатністю об'єктів випромінювати частоту випромінювань, і навіть енергію кванта. Може змінюватися відповідно до матеріалу та його властивостей, а також температури. Коефіцієнт має таке максимальне лікування = 1, але в реальній ситуації він завжди менше. Що стосується низької здатності випромінювання, то нею наділені елементи, що мають блискучу поверхню, а також метали. p align="justify"> Коефіцієнт залежить від температурних показників.

Коефіцієнт відбиття дає побачити можливість матеріалів відбивати частоту вивчень. Залежить від типу матеріалів, властивостей та температурних показників. В основному відображення є у полірованих та гладких поверхонь.

Коефіцієнт пропускання показує здатність предметів проводити крізь себе частоту інфрачервоного випромінювання. Подібний коефіцієнт безпосередньо залежить від товщини та різновиду матеріалу. Важливо, що більшість матеріалів немає такий коефіцієнт.

Використання в медицині

Світлове лікування інфрачервоним випромінюванням стало досить популярним у світі. Застосування інфрачервоного випромінювання у медицині обумовлено тим, що методика має лікувальні властивості. Завдяки цьому спостерігається сприятливий вплив на організм людини. Тепловий вплив утворює у тканинах тіло, регенерує тканини та стимулює репарацію, прискорює фізико-хімічні реакції.

Крім цього, організм зазнає значних поліпшень, оскільки відбуваються такі процеси:

• прискорення кровотоку;
• розширення судин;
• вироблення біологічно активних речовин;
• м'язова релаксація;
• чудовий настрій;
• комфортний стан;
• хороший сон;
• зниження тиску;
• зняття фізичного, психоемоційного перенапруги та інше.

Видимий ефект від лікування настає протягом кількох процедур. Крім зазначених функцій, інфрачервоний спектр має протизапальний вплив на організм людини, допомагає боротися з інфекцією, стимулює та зміцнює імунну систему.

Подібна терапія в медицині має такі властивості:

• біостимулююче;
• протизапальне;
• дезінтоксикаційна;
• покращення кровотоку;
• пробудження другорядних функцій організму.

Інфрачервоне світлове випромінювання, а точніше лікування їм має видиму користь для людського організму.

Лікувальні методики

Терапія буває двох видів, саме – загальна, місцева. Щодо місцевого впливу, то лікування здійснюється на певній частині тіла хворого. Під час загальної терапії застосування світлової терапії розраховане на весь організм.

Процедура здійснюється двічі на день, тривалість сеансу коливається не більше 15-30 хвилин. Загальний лікувальний курс містить щонайменше п'ять – двадцять процедур. Слідкуйте за тим, щоб був готовий захист від інфрачервоного випромінювання, призначений для області обличчя. Для очей призначені спеціальні окуляри, вата або картонні накладки. Після проведення сеансу, шкіра покривається еритемою, а саме – почервоніння, що має розмиті межі. Еритема зникає за годину після процедури.

Показання та протипоказання до лікування

ІЧ має основні показання до застосування в медицині:

• хвороби лор-органів;
• невралгія та неврит;
• захворювання, що зачіпають опорно-руховий апарат;
• патологія очей та суглобів;
• запальні процеси;
• рани;
• опіки, виразки, дерматози та рубці;
• астма бронхіальна;
• цистит;
• хвороба сечокам'яна;
• остеохондроз;
• холецистит без каміння;
• артрит;
• гастродуоденіт у хронічній формі;
• пневмонія.

Світлове лікування має позитивні результати. Крім лікувального ефекту, ІЧ може бути небезпечним для людського організму. Це зумовлено тим, що є певні протипоказання, не дотримуючись яких можна завдати шкоди здоров'ю.

Якщо є такі недуги, то подібне лікування завдасть шкоди:

• період вагітності;
• хвороби крові;
• індивідуальна нестерпність;
• хронічні хвороби у гострій стадії;
• гнійні процеси;
• туберкульоз активної форми;
• схильність до кровотеч;
• новоутворення.

Слід враховувати зазначені протипоказання, щоб не завдати шкоди здоров'ю. Занадто висока інтенсивність випромінювання здатна завдати величезної шкоди.

Що стосується шкоди ІЧ у медицині та на виробництві, то може виникнути опік та сильне почервоніння шкірного покриву. У деяких випадках у людей виникали пухлини на обличчі, оскільки вони контактували з цим випромінюванням досить довго. Істотна шкода інфрачервоного випромінювання може вилитися у формі дерматитів, а також тепловий удар.

Інфрачервоні промені є досить небезпечними для очей, особливо в діапазоні до 1,5 мкм. Тривалий вплив надає істотну шкоду, оскільки з'являється світлобоязнь, катаракта, проблеми із зором. Тривале вплив ІЧ – дуже небезпечно як людей, але й рослин. Використовуючи оптичні прилади, можна спробувати виправити проблему із зором.

Вплив на рослини

Всім відомо, що ІЧ надають сприятливий вплив на зростання, розвиток рослин. Наприклад, якщо облаштувати теплицю обігрівачем з ІЧ, можна побачити приголомшливий результат. Обігрів здійснюється в інфрачервоному спектрі, де дотримується певна частота, а хвиля дорівнює від 50 000 нм. до 2000000 нм.

Існують досить цікаві факти, згідно з якими можна дізнатися, що всі рослини, живі організми, зазнають впливу сонячного світла. Радіація сонця має певний діапазон, що складається із 290 нм. - 3000 нм. Простими словами, промениста енергія відіграє важливу роль у житті кожної рослини.

Враховуючи цікаві та пізнавальні факти, можна визначити, що рослини потребують світла та сонячної енергії, оскільки вони відповідають за формування хлорофілу та хлоропластів. Швидкість світла впливає розтягування, зародження клітин та ростових процесів, терміни плодоношення і цвітіння.

Специфіка мікрохвильової печі

Побутові мікрохвильові печі оснащені мікрохвильами, показники яких трохи нижчі за гаму та рентгенівські промені. Такі печі здатні спровокувати іонізуючий ефект, що несе небезпеку людському здоров'ю. Мікрохвилі розташувалися у проміжку між інфрачервоними та радіохвилями, тому такі печі не можуть іонізувати молекули, атоми. Справні НВЧ-печі не впливають на людей, тому що вони вбираються в їжу, утворюючи тепло.

НВЧ-печі – не можуть випромінювати радіоактивних частинок, тому не надають радіоактивного впливу на їжу та живі організми. Саме тому не варто переживати, що мікрохвильові печі здатні нашкодити вашому здоров'ю!

Інфрачервоне випромінювання невидиме для людського ока, проте, його випромінюють усі рідкі та тверді речовини. Воно забезпечує перебіг багатьох процесів Землі. Застосовується у різних галузях нашої діяльності.

Усі властивості інфрачервоного випромінювання на організм вивчені фототерапевтами. Вплив залежить від довжини хвилі та тривалості впливу. Вони незамінні для нормального життя.

ІЧ діапазон знаходиться в проміжку від кінця червоного видимого спектру до фіолетового (ультрафіолет). Цей інтервал розбитий на області: довгу, середню та коротку. У ближньому світлі промені небезпечніші. А ось довгохвильові благотворно впливають на організм.

Користь від інфрачервоного випромінювання:

• використання у медицині на лікування різних захворювань;
• наукові дослідження – допомога у відкриттях;
• благотворно впливає зростання рослин;
• застосування у харчовій промисловості для прискорення біохімічних перетворень;
• стерилізація продуктів харчування;
• забезпечує роботу техніки – радіо, телефонів та інших;
• виготовлення різних апаратів та приладів, в основі дії яких лежить ІЧ;
• використання у військових цілях для безпеки населення.

Негативні аспекти короткохвильового ІЧ обумовлені температурою нагрівання. Чим вона вища, тим сильніша інтенсивність випромінювання.

Шкідливі властивості короткого ІЧ:

• при дії на очі – катаракта;
• при попаданні на шкіру – опіки, пухирі;
• при впливі на мозок – нудота, запаморочення, почастішання пульсу;
• при використанні нагрівачів з ІЧ не можна перебувати у безпосередній близькості.

Джерела випромінювання

Сонце- Головний природний генератор ІЧ. Приблизно 50% його випромінювання інфрачервоному спектрі. Завдяки їм зародилося життя. Сонячна енергія прямує до предметів з нижчою температурою та нагріває їх.

Земля поглинає її, і більшість повертає в атмосферу. Всі об'єкти мають різні випромінюючі властивості, які можуть мати залежність від декількох тіл.

До штучних похідних відноситься безліч предметів, оснащених світлодіодами. Це лампа розжарювання, вольфрамова нитка, обігрівачі, деякі лазери. Практично все, що нас оточує, є одночасно джерелом і поглиначем ІЧ. Будь-яке нагріте тіло випромінює невидиме світло.

Застосування

Інфрачервоні промені використовують у медицині, побуті, промисловості, астрономії. Вони охоплюють багато сфер у людському житті. Куди б він не пішов, де б не знаходився, скрізь відчуває ІЧ вплив.

Використання в медицині

З давніх-давен люди помітили цілющу силу тепла для лікування хвороб. Багато розладів беруться через несприятливі умови. Упродовж життя організм накопичує шкідливі речовини.

Інфрачервоне випромінювання давно застосовується у медицині. Найбільш корисними якостями мають довгохвильове ІЧ. Дослідження довели, що така терапія стимулює організм виводити токсини, алкоголь, нікотин, свинець, ртуть.

Нормалізує процес обміну речовин, зміцнюється імунітет, багато інфекцій проходять, причому зникають не лише симптоми, а й сама хвороба. Здоров'я явно стає міцнішим: знижується тиск, з'являється гарний сон, м'язи розслаблюються, судини розширюються, прискорюється кровотік, настрій покращується, психічна напруга йде.

Методи лікування можуть бути зосереджені безпосередньо на хворій ділянці або вплинути на весь організм.

Особливістю місцевої фізіотерапії є спрямована дія ІЧ на хворі частини тіла. Загальні процедури розраховані весь організм. Поліпшення настає вже після кількох сеансів.

Приклад основних захворювань, при яких показано ІЧ терапія:

• опорно-руховий апарат – переломи, артрит, запалення суглобів;
• дихальна система – астма, бронхіт, пневмонія;
• нервова система - невралгія, неспокійний сон, депресія;
• сечовидільний апарат – ниркова недостатність, цистит, простатит;
• шкірний покрив - опіки, виразки, рубці, запальні процеси, псоріаз;
• косметологія – антицелюлітний ефект;
• стоматологія – видалення нервів, встановлення пломби;
• цукровий діабет;
• усунення радіоактивного опромінення.

Цей список не відображає всіх аспектів у медицині, де застосовуються інфрачервоні промені.

Фізіопроцедури мають протипоказання:вагітність, захворювання крові, індивідуальна непереносимість, патології під час загострення, туберкульоз, новоутворення, гнійні процеси, схильність до кровотеч.

Інфрачервоний обігрівач

Все популярнішими стають ІЧ обігрівачі. Це пояснюється суттєвими перевагами з економічного та соціально-побутового підходу.

У промисловості та сільському господарстві давно встановили, що електромагнітні пристрої не розсіюють тепло, а нагрівають потрібний об'єкт, фокусуючи інфрачервоні випромінювання у вигляді хвилі безпосередньо на предмет. Так було у великому цеху опалюється робоче місце, але в складі шляху прямування людини, а чи не все приміщення.

Центральне теплопостачання здійснюється за допомогою гарячої води у батареях. Розподіл температури відбувається нерівномірно, нагріте повітря піднімається до стелі, а в районі паркету воно явно холодніше. У разі інфрачервоного обігрівача проблеми нераціонально використовуваного тепла можна уникнути.

Установки в комплексі з природною вентиляцією знижують вологість повітря до нормального, наприклад на свинофермах і корівниках датчики фіксують 70-75% і менше. З використанням такого випромінювача збільшується поголів'я тварин.

Інфрачервона спектроскопія

Розділ у фізиці відповідає за вплив ІЧ на тіла називається інфрачервоною спектроскопією. За допомогою нього вирішуються завдання кількісного та якісного аналізу сумішей речовин, дослідження міжмолекулярних взаємодій, вивчення кінетики та характеристик інтермедіатів хімічних реакцій.

Цим метод вимірює коливання молекул з допомогою спектрометра. Має велику табличну базу даних, яка дозволяє ідентифікувати тисячі речовин, ґрунтуючись на їхньому атомному відбитку.

Дистанційне управління

Використовується для контролю за пристроями на відстані. Інфрачервоні діоди застосовують в основному домашньої техніці. Наприклад, пульт від телевізора, деякі смартфони мають ІЧ порт.

Ці промені не заважають, т.к. невидимі для людських очей.

Термографія

Теплове зображення в інфрачервоних променях, використовується в діагностичних цілях, також у поліграфії, ветеринарії та інших сферах.

За різних захворювань температура тіла змінюється. Кровоносна система посилює інтенсивність у сфері порушень, що й відбивається на моніторі приладів.

Холодні відтінки – темно-сині, підвищення тепла помітно по зміні кольору спочатку на зелений, потім жовтий, червоний та білий.

Властивості ІЧ променів

ІЧ промені мають таку ж природу, як і видиме світло, але знаходяться в іншому діапазоні. У зв'язку з цим вони підпорядковуються законам оптики та наділені коефіцієнтами випромінювання, відображення, пропускної спроможності.

Відмінні характеристики:

• специфічною рисою є необхідність проміжного ланки під час передачі тепла;
• можливість проходити через деякі непрозорі тіла;
• нагріває речовину, поглинаючись ним;
• невидимий;
• має хімічну дію на фотопластинки;
• викликає внутрішній фотоефект у Німеччини;
• здатний до хвильової оптики (інтерференції та дифракції);
• фіксується фотографічними методами.

Інфрачервоне випромінювання у житті

Людина випромінює та поглинає ІЧ промені. Вони мають місцеву і загальну дію. А які будуть наслідки – користь чи шкода, залежить від їхньої частоти.

Від людей відходять довгі інфрачервоні хвилі, і бажано отримати їх назад. Фізіотерапевтичне лікування базується на них. Адже вони запускають механізм регенерації та оздоровлення органів.

Короткі хвилі мають інший принцип дії. Вони можуть викликати нагрів внутрішніх органів.

Також тривалий вплив ультрафіолетового проміння призводить до таких наслідків, як опік або навіть онкологія. Медичні фахівці не рекомендують перебувати на сонці вдень, особливо якщо з вами дитина.

Існують різні джерела інфрачервоного випромінювання. В даний час вони знаходяться в побутовій техніці, системах автоматики, охорони, а також використовуються при сушінні промислових виробів. Джерела інфрачервоного світла при правильній експлуатації не впливають на організм людини, тому вироби користуються величезною популярністю.

Історія відкриття

Протягом багатьох століть вивченням природи та дії світла займалися видатні уми.

Інфрачервоне світло було виявлено на початку 19 століття за допомогою досліджень астронома В. Гершеля. Суть його полягала у вивченні нагрівальних здібностей різних сонячних ділянок. До них учений підносив термометр і стежив за зростанням температури. Цей процес спостерігався, коли прилад торкнувся червоного кордону. В. Гершель зробив висновок, що існує якесь випромінювання, яке не можна побачити візуально, але можна визначити за допомогою термометра.

Інфрачервоні промені: застосування

Вони широко поширені в житті людини і знайшли своє застосування у різних сферах:

• Військова справа. Сучасні ракети та боєголовки, здатні самостійно наводитися на ціль, забезпечені які є результатом застосування інфрачервоного випромінювання.
• Термографія. Інфрачервоне випромінювання застосовують вивчення перегрітих чи переохолоджених місцевостей. Інфрачервоні знімки також використовуються в астрономії для виявлення небесних тіл.
• Побут. Велику популярність здобули, функціонування яких спрямоване на нагрівання предметів інтер'єру та стін. Потім вони віддають тепло простору.
• Дистанційне управління. Усі існуючі пульти для телевізора, печей, кондиціонерів тощо. забезпечені інфрачервоними променями.
• У медицині інфрачервоними променями проводять лікування та профілактику різних захворювань.

Розглянемо, де використовуються дані елементи.

Інфрачервоні газові пальники

Інфрачервоний пальник служить для обігріву різних приміщень.

Спочатку вона використовувалася для теплиць, гаражів (тобто нежитлових приміщень). Проте сучасні технології дозволили застосовувати її навіть у квартирах. У народі такий пальник називають приладом сонця, оскільки у включеному стані робоча поверхня обладнання нагадує сонячне світло. Згодом такі пристрої замінили масляні обігрівачі та конвектори.

Головні особливості

Інфрачервоний пальник відрізняється від інших приладів способом нагрівання. Передача теплоти здійснюється за рахунок не помітних для людини. Така особливість дозволяє теплу проникати не тільки в повітря, але і на предмети інтер'єру, які також підвищують температуру в приміщенні. Інфрачервоний випромінювач не сушить повітря, тому що промені в першу чергу спрямовані на предмети інтер'єру та стіни. Надалі передача теплоти буде здійснюватися від стін або предметів безпосередньо простору кімнати, причому процес відбувається за кілька хвилин.

Позитивні сторони

Головною перевагою таких приладів є швидке та легке обігрів приміщення. Наприклад, щоб нагріти холодну кімнату до температури +24ºС, потрібно 20 хвилин. У процесі не виникає рух повітря, що сприяє утворенню пилу та великих забруднень. Тому інфрачервоний випромінювач встановлюють у приміщеннях ті люди, які мають алергію.

Крім того, інфрачервоні промені, потрапляючи на поверхню з пилом, не викликають її горіння, і, як наслідок, немає запаху горілого пилу. Якість обігріву та довговічність приладу залежить від нагрівального елемента. У таких пристроях використовують керамічний тип.

Вартість

Ціна таких пристроїв досить низька і доступна всім верствам населення. Наприклад, газовий пальник коштує від 800 рублів. Цілу грубку можна придбати за 4000 рублів.

Сауна

Що являє собою інфрачервона кабіна? Це спеціальне приміщення, яке будується із натуральних сортів дерева (наприклад, кедра). У нього встановлюються інфрачервоні випромінювачі, які діють дерево.

Під час нагрівання виділяються фітонциди – корисні компоненти, які запобігають розвитку або появі грибків та бактерій.

Така інфрачервона кабіна у народі називається сауною. Усередині приміщення температура повітря сягає 45ºС, тому перебувати у ньому досить комфортно. Така температура дозволяє прогріти людське тіло рівномірно та глибоко. Тому тепло не впливає на серцево-судинну систему. Під час процедури видаляються накопичені токсини та шлаки, прискорюється обмін речовин в організмі (за рахунок швидкого руху крові), також тканини збагачуються киснем. Однак виділення поту – це не головна властивість інфрачервоної сауни. Вона спрямована на покращення самопочуття.

Вплив на людину

Такі приміщення сприятливо позначаються на організмі людини. Під час процедури прогріваються всі м'язи, тканини та кістки. Прискорення кровообігу впливає на обмін речовин, який допомагає наситити м'язи та тканини киснем. Крім того, інфрачервону кабіну відвідують із метою профілактики різноманітних захворювань. Більшість людей залишає лише позитивні відгуки.

Негативний вплив інфрачервоного випромінювання

Джерела інфрачервоного випромінювання можуть викликати як позитивний вплив на організм, а й завдавати йому шкоди.

При тривалому впливі променів відбувається розширення капілярів, що призводить до появи почервоніння чи опіків. Особливої ​​шкоди джерела інфрачервоного випромінювання завдають органам зору - це утворення катаракти. У деяких випадках у людини з'являються судоми.

На організм людини впливають короткі промені, викликаючи При підвищенні температури головного мозку на кілька градусів спостерігається погіршення стану: потемніння в очах, запаморочення, нудота. Подальше зростання температури може призвести до утворення менінгіту.

Погіршення чи покращення стану відбувається за рахунок інтенсивності електромагнітного поля. Вона характеризується температурою та відстанню до джерела випромінювання теплової енергії.

Довгі хвилі інфрачервоного випромінювання грають особливу роль різних процесах життєдіяльності. Короткі ж впливають на людський організм.

Як запобігти шкідливому впливу ІЧ-променів?

Як говорилося раніше, негативний вплив на організм людини надає коротке теплове випромінювання. Розглянемо приклади, у яких ІЧ-випромінювання є небезпечним.

На сьогоднішній день шкодити здоров'ю можуть інфрачервоні нагрівачі, що випромінюють температуру вище за 100ºС. Серед них виділяють такі:

• Промислове обладнання, що випромінює променисту енергію. Щоб запобігти негативному впливу, слід використовувати спецодяг та теплозахисні елементи, а також проводити профілактичні заходи серед працюючого персоналу.
• Інфрачервоний пристрій. Найвідомішим обігрівачем є піч. Однак вона вже давно вийшла з ужитку. Все частіше у квартирах, заміських будинках та дачах стали використовувати електричні інфрачервоні нагрівачі. У його конструкції передбачено нагрівальний елемент (у вигляді спіралі), який захищений спеціальним теплоізолюючим матеріалом. Така дія променів не шкодить людському організму. Повітря в зоні, що обігрівається, не сушиться. Нагріти приміщення можна за 30 хвилин. Спочатку інфрачервоне випромінювання нагріває предмети, а вони вже і всю квартиру.

Інфрачервоне випромінювання широко застосовується у різних сферах, починаючи з промислової та закінчуючи медициною.

Однак поводитися з ними слід акуратно, оскільки промені можуть негативно вплинути на людину. Все залежить від довжини хвилі та відстані до нагрівального приладу.

Отже, ми з'ясували, які є джерела інфрачервоного випромінювання.