Ультракрасный цвет что это
Инфракрасный свет – практикум невидимо тёплого излучения
Главная страница » Инфракрасный свет – практикум невидимо тёплого излучения
Инфракрасный свет визуально недоступен зрению человека. Между тем длинные инфракрасные волны воспринимаются человеческим организмом как тепло. Некоторыми свойствами видимого света обладает инфракрасный свет. Излучение этой формы поддаётся фокусировке, отражается и поляризуется. Теоретически ИК-свет больше трактуется как инфракрасная радиация (ИР). Космическая ИР занимает спектральный диапазон электромагнитного излучения 700 нм — 1 мм. ИК-волны длиннее волн видимого света и короче радиоволн. Соответственно, частоты ИР выше частот микроволн и ниже частот видимого света. Частота ИР ограничена диапазоном 300 ГГц — 400 ТГц.
История открытия инфракрасных волн
Инфракрасные волны удалось обнаружить британскому астроному Уильяму Гершелю. Открытие было зарегистрировано в 1800 году. Используя стеклянные призмы в своих опытах, учёный таким способом исследовал возможности разделения солнечного света на отдельные компоненты.
Когда Уильяму Гершелю пришлось измерять температуру отдельных цветов, обнаружился фактор увеличения температуры при последовательном прохождении следующего ряда:
Астроном пошёл дальше — исследовал значение температуры за пределами спектральной части красного. В этой области температура оказалась самой высокой. Так подтвердилось существование инфракрасного излучения.
Волновой и частотный диапазон ИК-радиации
Исходя из длины волны, учёные условно делят инфракрасное излучение на несколько спектральных частей. При этом нет единого определения границ каждой отдельной части.
Шкала электромагнитного излучения: 1 — радиоволны; 2 — микроволны; 3 — ИК-волны; 4 — видимый свет; 5 — ультрафиолет; 6 — лучи x-ray; 7 — гамма лучи; В — диапазон длин волн; Э — энергетика
Теоретически обозначены три волновых диапазона:
Ближний ИК-диапазон отмечен длинами волн, приближенных до конечной части спектра видимого света. Примерный расчётный отрезок волны здесь обозначен длиной: 750 — 1300 нм (0,75 — 1,3 мкм). Частота излучения составляет примерно 215-400 Гц. Короткий ИК-диапазон излучат минимум тепла.
Средний ИК-диапазон (промежуточный), охватывает длины волн 1300-3000 нм (1,3 — 3 мкм). Частоты здесь измеряются диапазоном 20-215 ТГц. Уровень излучаемого тепла относительно невысок.
Дальний ИК-диапазон наиболее близок к диапазону микроволн. Расклад: 3-1000 мкм. Частотный диапазон 0,3-20 ТГц. Эту группу составляют короткие длины волн на максимальном частотном отрезке. Здесь излучается максимум тепла.
Применение инфракрасной радиации
ИК-лучам нашлось применение в различных сферах. Среди наиболее известных устройств — датчики тепла, тепловизоры, оборудование ночного видения и т.п. Коммуникационным и сетевым оборудованием ИК-свет используется в рамках проводных и беспроводных операций.
Пример работы электронного прибора — тепловизора, принцип действия которого основан на использовании инфракрасного излучения. И это лишь отдельно взятый пример из множества других
Пульты дистанционного управления оснащаются системой ИК-связи ближнего действия, где сигнал передаётся через ИК-светодиоды. Пример: привычная бытовая техника – телевизоры, кондиционеры, проигрыватели. Инфракрасным светом передаются данные по волоконно-оптическим кабельным системам.
Кроме того, излучение ИК-диапазона активно используется исследовательской астрономией для изучения космоса. Именно благодаря ИК-радиации удаётся обнаруживать космические объекты, невидимые глазу человека.
Малоизвестные факты, связанные с ИК-светом
Глаза человека действительно не могут видеть инфракрасные лучи. Но «видеть» их способна кожа тела человека, реагирующая на фотоны, а не только на тепловое излучение.
Поверхность кожи фактически выступает «глазным яблоком». Если солнечным днём выйти на улицу, закрыть глаза и протянуть к небу ладони, без особого труда можно обнаружить месторасположение солнца.
Зимой в комнате, где температура воздуха составляет 21-22ºС, люди испытывают комфорт, будучи тепло одетыми (свитер, брюки). Летом в той же комнате, при той же температуре, люди также ощущают комфорт, но в более лёгкой одежде (шорты, футболка).
Объяснить сей феномен просто: несмотря на одинаковую температуру воздуха, стены и потолок помещения летом излучают в большем количестве волны дальнего ИК-диапазона, несомые солнечным светом (FIR – Far Infrared). Поэтому телом человека при одинаковых температурах, летом воспринимается больше тепла.
ИК-тепло воспроизводится любым живым организмом и неживым предметом. На экране тепловизора этот момент отмечается более чем отчётливо
Пары людей, спящие в одной кровати, непроизвольно являются передатчиками и приемниками FIR-волн по отношению друг к другу. Если человек находится в кровати один, он действует как передатчик FIR-волн, но уже не получает такие же волны в ответ.
Когда люди беседуют друг с другом, они непроизвольно отправляют и получают вибрации FIR-волн один от другого. Дружеские (любовные) объятия также активируют передачу FIR-излучения между людьми.
Как воспринимает ИК-свет природа?
Люди не в состоянии видеть световые лучи ИК-диапазона, но змеи семейства гадюковых или виперовых (например, гремучие) имеют сенсорные «впадины», которые используются для получения изображения в инфракрасном свете.
Это свойство позволяет змеям в полной темноте обнаруживать теплокровных животных. Змеи с двумя сенсорными «впадинами», как предполагается наукой, имеют некоторое восприятие глубины инфракрасного диапазона.
Свойства ИК змеи: 1, 2 — чувствительные зоны сенсорной впадины; 3 — мембранная впадина; 4 — внутренняя полость; 5 — MG волокно; 6 — наружная полость
Рыба успешно использует свет ближней области спектра (NIR – Near Infrared) для захвата добычи и для ориентации в акватории водоёмов. Это чувство NIR помогает рыбе безошибочно ориентироваться в условиях слабого освещения, в темноте либо в мутной воде.
Инфракрасное излучение играет важную роль для формирования погоды и климата Земли, также как солнечный свет. Общая масса солнечного света, поглощаемого Землей, в равном количестве ИК-излучения должна перемещаться от Земли обратно в космос. Иначе неизбежно глобальное потепление или глобальное похолодание.
Очевидна причина, по которой воздух быстро охлаждается сухой ночью. Низкий уровень влажности и отсутствие облаков на небе открывают свободный путь ИК-радиации. Инфракрасные лучи быстрее выходят в космическое пространство и, соответственно, быстрее уносят тепло.
Значительная часть энергии солнца, приходящая к Земле – это именно инфракрасный свет. Любой природный организм или предмет обладает температурой, а это значит — выделяет ИК-энергию. Даже предметы, априори являющиеся холодными (например, кубики льда), излучают ИК-свет.
Технический потенциал инфракрасной зоны
Технический потенциал ИК-лучей безграничен. Примеров масса. Инфракрасное отслеживание (самонаведение) применяется в системах пассивного управления ракетами. Электромагнитное излучение от цели, получаемое в инфракрасной части спектра, используется в этом случае.
Систем отслеживания цели: 1, 4 — камера сгорания; 2, 6 — относительно длинный выхлоп пламени; 5 — холодный поток, обходящий горячую камеру; 3, 7 — назначенная важная ИК сигнатура
Спутники погоды, оборудованные сканирующими радиометрами, производят тепловые изображения, которые затем позволяют аналитической методикой определять высоты и типы облаков, рассчитывать температуру суши и поверхностных вод, определять особенности поверхности океана.
Инфракрасное излучение является наиболее распространенным способом дистанционного управления различными приборами. На базе технологии FIR разрабатываются и выпускаются множество продуктов. Особо здесь отличились японцы. Вот лишь несколько примеров, популярных в Японии и по всему миру:
Наконец, востребованными и популярными в обществе стали инфракрасные сауны, выполненные современной промышленностью конструкциями, которые допустимо применять в домашних условиях. Соорудить такую систему из готовых блоков несложно и с малыми затратами по времени, в то же время эффект для здоровья очевидный.
Инфракрасная рефлектография (арт-консервация) применяется для изучения картин, помогает выявить лежащие в основе слои, не разрушая структуры. Этот приём, позволяет обнаружить детали, скрытые под рисунком художника.
Таким способом определяется, является ли текущая картина оригинальным художественным произведением или всего лишь профессионально сделанной копией. Определяются также изменения, связанные с реставрационной работой над произведениями искусства.
ИК-лучи: влияние на здоровье людей
Благоприятное воздействие солнечного света на здоровье человека подтверждено научно. Однако чрезмерное пребывание под солнечным излучением потенциально опасно. Солнечный свет содержит ультрафиолетовые лучи, действие которых сжигает кожу тела человека.
Инфракрасные сауны массового пользования широко распространены в Японии и Китае. И тенденция на развитие этого способа оздоровления только усиливается
Между тем инфракрасное излучение дальнего диапазона волн обеспечивает все преимущества для здоровья, получаемые от естественного солнечного света. При этом полностью исключается опасное воздействие солнечной радиации.
Применением технологии воспроизводства ИК-лучей, достигается полный контроль температуры (инфракрасные сауны), неограниченный солнечный свет. Но это далеко не все известные факты преимуществ инфракрасного излучения:
Инфракрасный свет и продолжительность жизни 200 лет
Ниже демонстрируется интересный по содержанию видеоролик, затрагивающий рассмотренную тему. Видео рассказывает об эффективности света инфракрасного диапазона и о том, каких необычных результатов может достичь человек:
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Пользу или вред приносит инфракрасное излучение?
Во все времена инфракрасное излучение окружало человека. До наступления технологического прогресса лучи солнца обеспечивали влияние на человеческий организм, а с появлением бытовой техники, инфракрасное излучение оказывает воздействие и в домашних условиях. Терапевтическое прогревание тканей организма с успехом используется в медицине для физиотерапевтического лечения различных патологий.
Свойства инфракрасного излучения были давно изучены учеными физиками и направлены на получение максимальной выгоды и пользы для человека. Все параметры вредного воздействия были учтены и рекомендованы способы защиты для сохранения здоровья человека.
Инфракрасные лучи: что это?
Невидимое электромагнитное излучение, обеспечивающее сильный тепловой эффект, называется инфракрасным. Длина лучей составляет от 0,74 до 2000 мкм, что находится между микроволновым радиоизлучением и видимыми красными лучами, которые являются самыми длинными в спектре солнца.
Еще в 1800 году астроном из Великобритании Уильям Гершель открыл электромагнитное излучение. Случилось это во время изучения лучей солнца: ученый заметил значительное нагревание приборов и смог дифференцировать невидимое излучение.
У инфракрасного излучения есть второе название – «тепловое». От предметов, способных поддерживать температуру, исходит тепло. Короткие инфракрасные волны греют сильнее, а если тепло ощущается слабое, значит, от поверхности исходят волны с дальним диапазоном. Длина волны инфракрасного излучения бывает трех видов:
Любое тело, которое предварительно нагрелось, испускает инфракрасные лучи, выделяя при этом тепловую энергию. Самым известным природным источником тепла является солнце, а к искусственным можно отнести электрические лампы, бытовую технику, радиаторы, при работе которых выделяется тепло.
Принцип работы инфракрасного обогревателя
Тела и предметы в комнате прогреваются пропорционально температуре прибора
Он состоит из двух главных элементов — излучатель и отражатель. Излучатель генерирует инфракрасное излучение, лучистую энергию, а отражатель посылает это тепло в заданном направлении. Стены и вещи в комнате нагреваются и возвращают полученное тепло, нагревая помещение. Тела и предметы прогреваются пропорционально температуре прибора, потому что, чем больше его ТЕН накаливается, тем интенсивнее количество вырабатываемых волн. При работе излучатель посылает волны различной длины, некоторых лучей излучается много, других мало. Запомните, это важно для понимания вредности таких приборов: количество коротких волн увеличивается при росте температуры нагревательного прибора. Чаще всего изготовители об этом факте не говорят.
Где применяется инфракрасное излучение?
Каждое новое открытие находит свое применение, с извлечением наибольшей пользы для человечества. Открытие инфракрасных лучей помогло справиться со многими проблемами в разных областях от медицины до производственных масштабов.
Самые известные области, где используются свойства невидимых лучей:
Методы лечения
Терапия с помощью инфракрасного цвета делится на два типа: местная и общая. При первом типе отмечается локальное воздействие на тот или иной участок, а при общем лечении волны обрабатывают весь организм человека. Процедура проводится два раза в день по 15-30 минут. Курс лечения составляет от 5 до 20 сеансов. Необходимо обязательно надевать защитные средства при излучении. Для глаз используются картонные накладки или специальные очки. После процедуры на коже появляется покраснение с размытыми границами, которое пропадает по истечении часа после воздействия лучей. Инфракрасное излучение в медицине очень ценится.
Высокая интенсивность излучения может причинить вред здоровью, поэтому нужно следовать всем противопоказаниям.
Тепловая энергия ежедневно сопровождает человека в повседневной жизни. Инфракрасное излучение приносит не только пользу, но и вред. Поэтому требуется к ультракрасному свету относиться осторожно. Устройства, которые излучают эти волны, должны использоваться по правилам безопасности. Многие не знают, вредно ли тепловое воздействие, но при правильном применении приборов можно улучшить состояние здоровья человека и избавиться от тех или иных заболеваний.
Воздействие на человека
Влияние инфракрасного излучения на организм человека неоднозначно. Разная длина волны способна запустить непредсказуемые реакции. Особенно внимательно нужно относиться к солнечному теплу, которое может нанести вред и стать провоцирующим фактором для запуска негативных патологических процессов в клетках.
Лучи с длинными волнами попадают на кожу и активируют тепловые рецепторы, передавая им приятное тепло. Именно данный диапазон частот активно используется для лечебного воздействия в медицине. Большая часть тепла адсорбируется кожей, попадая на ее поверхность. Слабое воздействие гарантирует приятный нагрев поверхности кожи, не затрагивая внутренних органов.
Волны с длиной волны 9,6 мкм способствуют обновлению эпидермиса, укрепляют иммунитет, оздоравливает организм. Физиотерапия основана на использовании длинных инфракрасных волн, запуская следующие процессы:
Польза и влияние на организм человека
Для человеческого организма излучение ИК спектра представляет множество полезных качеств, а именно:
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.
Патологическое влияние
Противоположное действие оказывают волны с короткой длиной волны. Вред инфракрасного излучения обусловлен интенсивным тепловым эффектом, который вызывают короткие лучи. Сильный тепловой эффект распространяется вглубь тела, вызывая нагревание внутренних органов. Перегревание тканей приводит к обезвоживанию и значительному повышению температуры тела.
Кожные покровы в месте попадания инфракрасных лучей малой длины краснеют и получают термический ожог, иногда второй степени тяжести с появлением волдырей с мутным содержимым. Капилляры на месте поражения расширяются и лопаются, приводя к мелким кровоизлияниям.
Клетки теряют влагу, организм становится ослабленным и подвержен заболеванию инфекциями разного характера. Если инфракрасное излучение попадает в глаза, данный факт оказывает разрушительное действие на зрение. Слизистая глаза становится сухой, сетчатка подвергается негативному влиянию. Хрусталик теряет свою эластичность и прозрачность, что является одним из симптомов катаракты.
Превышение теплового воздействия вызывает усиление воспалительных процессов, если таковые имеются, а также служат благоприятной почвой для возникновения воспаления. Медики утверждают, что превышение температуры на пару градусов может спровоцировать заражение менингитом.
Общее повышение температуры тела приводит к тепловому удару, которое при неоказании помощи может приводить к необратимым последствиям. Основные признаки теплового удара:
Инфракрасное излучение, польза и вред для человека
Инфракрасным называют оптическое излучение, длина которого больше, чем у видимого глазу спектра. Его излучают не только устройства, но и все живые организмы, температура которых считается большей нуля. Органы чувств человека не могут воспринимать данный вид излучения. Чувствительными к нему являются, летучие мыши и некоторые виды змей, благодаря этому они хорошо ориентируются в темноте.
Инфракрасное излучение является довольно распространенным, ежедневно нас окружают много источников такого свечения. Около половины солнечного излучения, приходится на свечение вышеупомянутого вида. Орган зрения человека не адаптирован воспринимать его, но мы можем чувствовать излучение кожными покровами. Инфракрасные излучения разделяют на:
Длина волны такого свечения зависит от температуры, которую излучает источник. Чем она выше и интенсивнее ее действие, тем короче будет такая волна. Все нагретые тела, что находятся в твердом агрегатном состоянии, излучают данный тип свечения. Если при этом генерируется длинноволновое инфракрасное излучение (воздействие на человека может оказывать как прямое, так и косвенное) такие предметы визуально будут казаться светлыми. Если присутствуют низкие температуры излучения (меньше 800К), предметы будут казаться черными или темными. При повышении температуры, количество видимого излучения растет, поэтому такое тело с оптической точки зрения меняет свой цвет с темно-красного, на красный, потом желтый и когда температура становится выше 5000К цвет меняется на белый. Частично такие метаморфозы можно проследить при накаливании металлической проволоки (цвет будет меняться до предела красного, поскольку в домашних условиях почти невозможно повысить температуру для продления такой реакции). При этом увеличивается диапазон излучения, как видимого спектра свечения, так и инфракрасного. Инфракрасное излучение используется практически во всех сферах деятельности. Поэтому важным есть факт общей характеристики, особенностей образования и конкретизация последствий такого излучения для организма человека. Влияние инфракрасного излучения на организм человека имеет некоторые негативные последствия, однако здесь существует также целый ряд факторов положительного влияния такого свечения, поэтому его применение на сегодняшний день является достаточно распространенным. Излучение используют при изготовлении оптических средств и приборов ночного видения. По аналогии со зрительной системой змей, благодаря возможности улавливать такие лучи, они могут видеть объекты живой природы в абсолютной темноте. Излучение такого вида применяется также при изготовлении некоторых элементов телекоммуникаций. Это обусловлено тем, что полупроницаемые материалы, которые широко распространены при производстве диодов (например кремний) имеют относительно небольшую ширину, поэтому изготовленные на основе таких материалов приборы могут генерировать только инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение широко используется при изготовлении пультов дистанционного управления, охранных систем, некоторых элементах автоматики и т.п. Это обусловлено тем, что такое свечение есть невидимым для человеческого глаза, поэтому использование в элементах вышеупомянутых систем, не привлекает к себе лишнего внимания. Данный вид свечения также применяют для быстрого высушивания поверхностей, что покрыты лаками или красками. Такой метод имеет ряд безусловных преимуществ, поскольку подобные сушки гораздо выгоднее и дешевле с экономической точки зрения. На сегодняшний день все большее популярности приобретает метод обогрева помещений, жилых домов с помощью обогревателей инфракрасного излучения. Такая тактика обогрева также имеет много преимуществ, как с экономической точки зрения так и с социально-бытовой. Даже принимая во внимание тот факт, что вред инфракрасного излучения на организм человека доказан и не подлежит сомнению, применение такого свечения в разнообразных системах и приборах очень распространено. Это объясняется не только прямой экономической выгодой, которая очень ощутима при производстве таких устройств, но и хорошим качеством и практичностью таких вещей. Инфракрасное излучение имеет довольно не однозначное влияние на человека (аспекты его проявляются как с положительной стороны, так и с отрицательной), однако применение его очень распространено, а полезное влияние на общества в целом и на жизнь каждого отдельного человека не подвергается сомнению. Как излучение влияет на человека и каковы положительные аспекты такого взаимодействия лучше всего знает медицинская наука, в которой довольно широко применяется свечение данного вида. Лечебное действие инфракрасного излучения получило очень широкое применение при таких патологических эффектах и состояниях:
Данный перечень не является исчерпывающим, поскольку применение инфракрасного излучения используется также для:
В общем, инфракрасное излучение имеет много положительных аспектов воздействия на человеческий организм, благодаря чему его использование получило широкое распространение во многих отраслях, в том числе медицине. Инфракрасное излучение это вид свечения, который осуществляет не только положительное влияние на тело человека и окружающую среду в целом. Существует ряд негативных аспектов такого вида воздействия. Вред инфракрасного излучения заключается в возможности получить покраснение или даже ожог внешних кожных покровов при воздействии на них широкого спектра вышеуказанного свечения (примером есть ожоги при длительном пребывании под воздействием прямых солнечных лучей). Излучение, интервал которого составляет 0,75 — 1,5 мкм (т.е. коротковолновое свечение) оказывает негативное влияние на глаза. При длительном контакте в таком случае может развиваться катаракта, боязнь света и другие патологии органа зрения. Стоит заметить тот факт, что чем больше сила и интенсивность коротковолнового излучения, тем меньшим по времени должен быть контакт глаз с источником свечения и тем длиннее должно быть расстояние между ними. Такое излучение используется при изготовлении обогревателей, что используются локально или для уличного пространства. Для обогрева жилых помещений должны использоваться обогреватели с длинноволновым инфракрасным свечением. Инфракрасное излучение, польза и вред которого в равной степени доказаны, широко применяются в различных отраслях производства, медицине, а также каждым отдельно взятым человеком в своем доме. И хотя положительный эффект такого свечения есть общеизвестным, нужно крайне осторожно относиться к источникам такого излучения и использовать их только при необходимости.
ecotestexpress.ru
Первая помощь при тепловом ударе
Грозное осложнение, связанное с нарушением терморегуляции, возникает, если частота воздействия инфракрасного излучения продолжается длительно. Если человеку не оказать своевременную помощь, клетки головного мозга видоизменяются, а деятельность кровеносной системы угнетается.
Список мероприятий в первые минуты после проявления тревожных симптомов:
Противопоказания к применению инфракрасного излучения
Польза инфракрасного излучения ценна для человека при отсутствии патологий или отдельных симптомов, при которых недопустимо воздействие инфракрасных лучей:
Как происходит процесс лечения?
Свет — это энергия. Она проникает в кожу на разных уровнях, максимизируя преимущества и целебные свойства спектра красного света.
Когда инфракрасный свет проникает в кожу, он активирует естественные целебные свойства нашего организма на клеточном уровне.
Свет стимулирует кровообращение, что также приводит к увеличению активности лимфатической системы, что в свою очередь способствует дренированию интерстициальной жидкости из тканей и переносит лейкоциты в те районы, где они крайне необходимы. Известны такие плюсы:
Более того, научно было доказано, что инфракрасное излучение вызывает всплески образования оксида азота в организме, что наиболее заметно влияет на становление сердечно-сосудистого здоровья человека. Оксид азота помогает расслабить сосудистую систему, а также обеспечить более богатое поступление кислорода в кровь и его содержание там.
Это безусловно, полезно для всех, но особенно для пациентов с повышенным риском сердечного приступа, а также спортсменов, стремящихся повысить физическую работоспособность и выносливость.
Многие профессиональные спортсмены за рубежом уже достаточно давно используют инфракрасные сауны в качестве средства стимулирования кровообращения во время выступлений. L-аргинин, который также является довольно значимым веществом среди телостроителей и одним из основных прекурсоров оксида азота, также показывает ускоренные показатели выработки под воздействием инфракрасного света.
В то время как инфракрасное излучение используется спортсменами и атлетами для оздоровительных целей, оно может быть полезным абсолютно для каждого.
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:
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.
Как избежать вредного влияния ИК лучей
Итак, мы уже в курсе, что самыми опасными для человека являются коротковолновые излучения. Теперь осталось узнать, где оно может нас подстерегать. В первую очередь источниками такого излучения могут быть тела, температура которых более 100оС. Это могут быть:
ВАЖНО! Если у вас в наличии уже имеется обогреватель с открытыми спиралями. То помните, что чем ближе он к вам находится, тем меньше времени нужно держать его включенным.