Что излучает инфракрасные лучи
Инфракрасное излучение
Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны [1] λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ
Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:
Последнее время длинноволновую окраину этого диапазона выделяют в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн — терагерцовое излучение (субмиллиметровое излучение).
Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение испускают возбуждённые атомы или ионы.
Содержание
История открытия и общая характеристика
Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Занимаясь исследованием Солнца, Гершель искал способ уменьшения нагрева инструмента, с помощью которого велись наблюдения. Определяя с помощью термометров действия разных участков видимого спектра, Гершель обнаружил, что «максимум тепла» лежит за насыщенным красным цветом и, возможно, «за видимым преломлением». Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения.
Ранее лабораторными источниками инфракрасного излучения служили исключительно раскаленные тела либо электрические разряды в газах. Сейчас на основе твердотельных и молекулярных газовых лазеров созданы современные источники инфракрасного излучения с регулируемой или фиксированной частотой. Для регистрации излучения в ближней инфракрасной-области (до
Инфракрасное излучение: что это такое, длина волны, частота, свойства
Инфракрасное излучение невидимо для наших глаз, но это не значит, что другие наши органы чувств не могут его воспринимать. Тепло, которое мы ощущаем, сидя у костра, вызвано именно инфракрасным излучением, испускаемым горящими поленьями. Инфракрасное излучение окружает нас постоянно, поскольку все объекты с температурой выше нуля, а значит, и наши тела, являются источниками инфракрасного излучения.
Инфракрасное излучение (сокращенно ИК ), — это электромагнитное излучение, которое человеческий глаз не может обнаружить, с длиной волны больше, чем у красного света. Диапазон инфракрасного излучения охватывает длины волн от 780 нм до примерно 1 мм (другими словами: от 0,78 мкм до примерно 1000 мкм) и частоту от 300 ГГц и до 385 ТГц. С более длинноволновой стороны он граничит с микроволновым диапазоном излучения.
Рис. 1. Человек и его изображение в области инфракрасного излучения
Как и все электромагнитные волны, инфракрасное излучение распространяется в вакууме со скоростью света c = 3*10 8 м/c. Электромагнитная волна характеризуется:
Энергия инфракрасных фотонов меньше, чем у видимого света.
Свойства
Инфракрасное излучение испускается всеми телами. Его также называют тепловым излучением. Тепловое излучение охватывает широкий диапазон длин волн, от ультрафиолетового до инфракрасного, но максимум этого излучения находится в определенном диапазоне длин волн, зависящем от температуры.
Инфракрасное излучение условно делится на ближнее и дальнее инфракрасное излучение:
Инфракрасное излучение ассоциируется у нас с отоплением. Действительно, известны инфракрасные лампы (инфракрасные нагреватели), используемые для нагрева человеческого тела в терапевтических целях (рис. 2.). Но инфракрасное излучение может также охлаждать тело. Как это возможно?
Рис. 2. Инфракрасные лампы нагревают тело пациента
Выделение инфракрасного излучения происходит за счет внутренней энергии организма. Когда тело поглощает инфракрасное излучение, энергия поглощенных электромагнитных волн преобразуется в увеличение внутренней энергии. В условиях равновесия потоки тепловой энергии равны — одинаковое количество энергии излучается и поглощается телом. Температура тела при этом остается постоянной.
Инфракрасное отопление.
Когда поглощенное излучение несет больше энергии, чем испущенное, внутренняя энергия тела увеличивается, и его температура повышается. Это объясняет, почему мы можем греться у огня или согревать руки, держа их у стакана с горячим чаем. В космосе и в вакууме инфракрасное излучение является единственным способом передачи тепловой энергии.
Инфракрасное охлаждение.
Когда тело имеет более высокую температуру, чем его окружение, испускаемое излучение имеет больше энергии, чем поглощаемое. Тело теряет внутреннюю энергию, и его температура снижается. Падение температуры происходит быстрее, чем в результате теплопроводности, поскольку воздух является плохим проводником тепла. Каждый, кто стоял рядом с большой глыбой льда, ощущал холод от ее бока. Но не лед излучает холод, а человеческое тело, которое направляет на лед больше энергии, чем получает от него.
Роль инфракрасного излучения в регулировании температуры на поверхности Земли.
Инфракрасное излучение играет важную роль в энергетическом балансе атмосферы Земли. Солнечное излучение, в основном в видимом световом диапазоне, достигает поверхности Земли. Нагретая поверхность Земли испускает инфракрасное излучение в качестве вторичного излучения. Это излучение, проходя через атмосферу, в значительной степени поглощается содержащимися в ней водяным паром, углекислым газом, метаном и другими парниковыми газами, повышая температуру воздуха.
Применение
Благодаря своим свойствам инфракрасное излучение имеет множество применений и оказывает большое влияние на нашу повседневную жизнь. Оно используется в химическом анализе для определения структуры материалов. Оно также используется в терапевтических целях в так называемой диатермии — процедуре, которая заключается во внутреннем прогревании болезненных мышц и суставов.
Оно используется в термолокации для наблюдения за объектами в темноте с помощью ночного зрения, например, наблюдение за летучими мышами в пещере ночью. Поскольку инфракрасное излучение меньше поглощается при прохождении через туман и облака, чем видимое излучение, оно используется для фотографирования объектов на значительном расстоянии.
Тепловизионная камера, используемая, например, военными, также использует инфракрасное излучение. Это излучение также используется в пультах дистанционного управления домашними электронными устройствами (например, телевизором, видеомагнитофоном, дверью гаража, сигнализацией), в управлении трамвайными выключателями.
Инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение (ИК-излучение) часть электромагнитного спектра с длиной волны &lambda = 0,76 1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. С учетом особенности биологического действия по длинам волн ИК-излучение делится на области: коротковолновую, с &lambda = 0,7615 мкм, средневолновую, с &lambda = 16-100 мкм, длинноволновую, с &lambda100 мкм.
Инфракрасное излучение также называют тепловым излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
Воздействие инфракрасного излучения на организм проявляется как общими, так и местными реакциями.
Местная реакция сильнее выражена при облучении длинноволновыми инфракрасными лучами, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости коротковолнового инфракрасного излучения больше, чем длинноволнового. Коротковолновое инфракрасное излучение обладает более выраженным общим действием за счет большей глубины проникновения в ткани тела.
Изменения в организме под воздействием инфракрасного излучения зависят от его интенсивности, спектрального состава, площади и зоны облучения. Так, наибольший эффект, наблюдается при облучении области шеи, верхней половины туловища.
Изменения на коже характеризуются эритемой, при интенсивном облучении может быть ожёг, при длительном воздействии на коже может развиться коричнево-красная пигментация.
Под действием высоких температур и теплового облучения работающих происходят резкое нарушение теплового баланса в организме, биохимические сдвиги, появляются нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей, нарушение зрения. Все эти изменения могут проявиться в виде заболеваний:
— судорожная болезнь, вызванная нарушением водно-солевого баланса, характеризуется появлением резких судорог, преимущественно в конечностях
— перегревание (тепловая гипертермия) возникает при накоплении избыточного тепла в организме основным признаком является резкое повышение температуры тела
— катаракта (помутнение хрусталиков) профессиональное заболевание глаз, возникающее при длительном воздействии инфракрасных лучей с &lambda = 0,78-1,8 мкм.
К острым нарушениям органов зрения относятся также ожог, конъюктивиты, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза.
Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалов, изделий и др.) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице
Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/кв. м. При этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.
Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением является экранирование излучающих поверхностей. Экраны бывают трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.
В непрозрачных экранах поглощаемая энергия электромагнитных колебаний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию. При этом экран нагревается и становится источником теплового излучения. К непрозрачным экранам относятся: металлические (в т.ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит), асбестовые и др.
В прозрачных экранах излучение, взаимодействуя с веществом экрана, минует стадию превращения в тепловую энергию и распространяется внутри экрана по законам геометрической оптики, что обеспечивает видимость через экран. Прозрачные экраны выполняются из различных стекол: силикатного, кварцевого, органического, металлизированного, а также к прозрачным экранам относятся пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), вододисперсные завесы.
Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из армированного металлической сеткой стекла.
По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло, то отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какие свойства экрана выражены сильнее:
— теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь, алюминиевую краску
— теплопоглощающие экраны выполняют из материалов с высоким термическим сопротивлением, т.е. с малым коэффициентом теплопроводимости. В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату
— в качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используют водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла, металла (змеевики) и др.
В качестве средств индивидуальной защиты применяются фибровые и дюралевые каски, защитные очки, наголовные маски с откидными экранами, спецодежда и спецобувь.
Лечебно-профилактические мероприятия включают предварительные и периодические медицинские осмотры в целях предупреждения и ранней диагностики заболеваний у работающих.
Экспертиза ИК-излучения проводится Аккредитованным испытательным лабораторным центром ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Мордовия, аттестат аккредитации № РОСС. RU.0001.510112 от 03.06.2013г. Для этого в ИЛЦ имеется всё: опытные, высококвалифицированные специалисты, современная аналитическая и измерительная аппаратура, высокое качество исследований и измерений.
Что такое инфракрасное излучение
Для того, чтобы понять принцип работы инфракрасных излучателей, необходимо представлять себе суть такого физического явления как инфракрасное излучение.
Диапазон инфракрасного излучения и длина волны
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).
Источники инфракрасного излучения
Вообще говоря, любое тело, нагретое до определенной температуры, излучает тепловую энергию в инфракрасном диапазоне спектра электромагнитных волн и может передавать эту энергию посредством лучистого теплообмена другим телам. Передача энергии происходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, при этом, разные тела имеют различную излучающую и поглощающую способность, которая зависит от природы двух тел, от состояния их поверхности и т.д.
Электромагнитное излучение обладает квантово-фотонным характером. При взаимодействии с веществом фотон поглощается атомами вещества, передавая им свою энергию. При этом возрастает энергия тепловых колебаний атомов в молекулах вещества, т.е. энергия излучения переходит в теплоту.
Суть лучистого отопления состоит в том, что горелка, являясь источником излучения, генерирует, формирует в пространстве и направляет тепловое излучение в зону обогрева. Оно попадает на ограждающие конструкции (пол, стены), технологическое оборудование, людей, находящихся в зоне облучения, поглощается ими и нагревает их. Поток излучения, поглощаясь поверхностями, одеждой и кожей человека, создает тепловой комфорт без повышения температуры окружающего воздуха. Воздух в обогреваемых помещениях, оставаясь практически прозрачным для инфракрасного излучения, нагревается за счет «вторичного тепла», т.е. конвекции от конструкций и предметов, нагретых излучением.
Свойства и применение инфракрасного излучения
Установлено, что воздействие инфракрасного радиационного отопления благоприятно сказывается на человеке. Если тепловое излучение с длиной волны больше 2 мкм воспринимается в основном кожным покровом с проведением образовавшейся тепловой энергии внутрь, то излучение с длиной волны до 1,5 мкм проникает через поверхность кожи, частично нагревает ее, достигает сети кровеносных сосудов и непосредственно повышает температуру крови. При определенной интенсивности теплового потока его воздействие вызывает приятное тепловое ощущение. При лучистом обогреве человеческое тело отдает большую часть избыточного тепла путем конвекции окружающему воздуху, имеющему более низкую температуру. Такая форма теплоотдачи действует освежающе и благоприятно влияет на самочувствие.
В нашей стране изучение технологии инфракрасного отопления ведется с 30-х годов как применительно к сельскому хозяйству, так и для промышленности.
Проведенные медико-биологические исследования позволили установить, что системы инфракрасного отопления более полно отвечают специфике животноводческих помещений, чем конвективные системы центрального или воздушного отопления. Прежде всего, за счет того, что при инфракрасном обогреве температура внутренних поверхностей ограждений, особенно пола, превышает температуру воздуха в помещении. Этот фактор благоприятно сказывается на тепловом балансе животных, исключая интенсивные потери тепла.
Инфракрасные системы, работающие совместно с системами естественной, вентиляции обеспечивают снижение относительной влажности воздуха до нормативных значений (на свинофермах и в телятниках до 70-75% и ниже).
В результате работы этих систем температурно-влажностный режим в помещениях достигает благоприятных параметров.
Применение систем лучистого отопления для сельскохозяйственных зданий позволяет не только создавать необходимые условия микроклимата, но и интенсифицировать производство. Во многих хозяйствах Башкирии (колхоз им. Ленина, колхоз им. Нуриманова) значительно увеличилось получение приплода после внедрения инфракрасного отопления (увеличение опороса в зимний период в 4 раза), возросла сохранность молодняка (с 72,8% до 97,6%).
Инфракрасные лучи свойства, области применения, влияние на человека. Источники инфракрасного излучения
Тепловое излучение
Основная статья: Тепловое излучение
Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн, излучаемых телами за счёт их внутренней энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра от 0,74 мкм до 1000 мкм. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания. Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана. Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа. Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции). Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в с веществом.
Методики
Инфракрасная терапия бывает двух видов: местная и общая.
При местном воздействии излучению подвергается конкретная часть тела пациента, а при общей – весь его организм.
Процедуры проводятся 1 или 2 раза в день, длительность одного сеанса от 15 до 30 минут. Курсовое лечение состоит из 5—20 процедур.
Необходимо знать, что во время воздействия на область лица глаза должны быть защищены специальными очками, картонными накладками, ватой и другими способами.
После сеанса на кожном покрове остается эритема (покраснение) с нечеткими контурами, которые бесследно исчезают через час после окончания процедуры.
Приемники
Инфракрасный космический телескоп «Спитцер»
Главное зеркало диаметром 85 см изготовлено из бериллия и охлаждается до температуры 5,5 К для снижения собственного инфракрасного излучения зеркала.
Телескоп был запущен в августе 2003 года по программе четырех великих обсерваторий NASA, включающей:
Ожидается, что срок службы телескопа «Спитцер» составит около 5 лет. Свое название телескоп получил в честь астрофизика Лаймана Спитцера (1914–97), который в 1946 году, задолго до запуска первого спутника, опубликовал статью «Преимущества для астрономии внеземной обсерватории», а спустя 30 лет убедил NASA и американский Конгресс начать разработку космического телескопа «Хаббл».
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
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.
Инфракрасное зрение
Органы восприятия человека и других высших приматов не приспособлены под инфракрасное излучение (проще говоря, человеческий глаз его не видит), однако, некоторые биологические виды способны воспринимать органами зрения инфракрасное излучение. Так, например, зрение некоторых змей позволяет им видеть в инфракрасном диапазоне и охотиться на теплокровную добычу ночью (когда её силуэт обладает наиболее выраженным контрастом на фоне остывшей местности). Более того, у обыкновенных удавов эта способность имеется одновременно с нормальным зрением, в результате чего они способны видеть окружающее одновременно в двух диапазонах: нормальном видимом (как и большинство животных) и инфракрасном. Среди рыб способностью видеть под водой в инфракрасном диапазоне отличаются такие рыбы как пиранья, охотящаяся на зашедших в воду теплокровных животных, и золотая рыбка. Среди насекомых инфракрасным зрением обладают комары, что позволяет им с большой точностью ориентироваться на наиболее насыщенные кровеносными сосудами участки тела добычи.
Области ИК-диапазона
ИК-диапазон часто разделяется на более узкие участки спектра. Немецкий институт стандартов DIN определил такие области длин волн инфракрасных лучей:
Однако эта схема классификации не используется повсеместно. Например, в некоторых исследованиях указываются следующие диапазоны: ближний (0,75-5 мкм), средний (5-30 мкм) и длинный (30-1000 мкм). Длины волн, используемые в телекоммуникации, подразделяются на отдельные полосы из-за ограничений детекторов, усилителей и источников.
Общая система обозначений оправдана реакциями человека на инфракрасные лучи. Ближняя ИК-область наиболее близка к длине волны, видимой человеческим глазом. Среднее и дальнее ИК-излучение постепенно удаляются от видимой части спектра. Другие определения следуют различным физическим механизмам (таким как пики эмиссии и поглощение воды), а самые новые основаны на чувствительности используемых детекторов. Например, обычные кремниевые сенсоры чувствительны в области около 1050 нм, а арсенид индий-галлия – в диапазоне от 950 нм до 1700 и 2200 нм.
Четкая граница между инфракрасным и видимым светом не определена. Глаз человека значительно менее чувствителен к красному свету, превышающему длину волны 700 нм, однако интенсивное свечение (лазера) можно видеть примерно до 780 нм. Начало ИК-диапазона определяется в разных стандартах по-разному – где-то между этими значениями. Обычно это 750 нм. Поэтому видимые инфракрасные лучи возможны в диапазоне 750–780 нм.
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:
Первичные причины заболеваний и эффект от воздействия инфракрасного излучения на звенья паталогической цепи
«Сколько людей, столько и мнений» – говорит известная пословица. Преобразуя ее, получим еще одну: «Сколько врачебных школ, столько и теорий».
Тысячи лет люди, занимающиеся врачеванием, ищут ответ на вопрос первопричин заболеваний. Готов поспорить – лично вы прочитали уже немало книг со взаимоисключающими мнениями. Вот краткий перечень основных причин, которые считаются «первопричинами»:
Заметили ошибку? 50% что ДА. Это пункты 4 и 5. Очевидно, что недостаточное кровоснабжение и нарушение метаболизма не могут сами по себе являться причиной. К их же возникновению что-то ведь привело. Ведь они были же у человека когда-то совершенно здоровыми. Следствием они, конечно, являются. Причем таким, которое является звеном патологической цепи, приводящей к заболеваниям.
Часто встречаешь статьи и даже научные работы, в которых такие же вот подобные псевдопервопричины на полном серьезе объявляются истинными причинами. В этом списке и снижение иммунитета, нарушение обмена веществ, образование миафасциальных спазмов и так далее и тому подобное.
Но, что интересно. Если попытаться исправлять пункты, которые можно объективно отнести к первопричинам – питание, стрессы, экология, то мы очень часто наблюдаем, как например, человек начинает правильно питаться, а значимых улучшений в здоровье не происходит. Так и перебирает «причину» за «причиной», пока не натолкнется на истинную, которая именно в его случае и вызвала заболевание. При этом может пройти не один год.
А вот если устранить любую псевдопричину, то здоровье резко улучшается.
Это понято, так как эта псевдопричина
а) объективно выявлена и, значит,
б) достоверно является звеном патологической цепи.
А если мы улучшаем состояние хотя бы одного из звеньев, то общая негативная нагрузка на организм снижается. На этом фоне довольно часто происходят длительные ремиссии, а иногда даже и полные исцеления.
Обсуждение первопричины заболеваний, не являются темой данной статьи. Но для нас данный вывод – воздействуем инфракрасным излучением на псевдопричину и получаем быстрый положительный результат — уже является практически полезным.
Спектроскопия
Инфракрасная радиационная спектроскопия – это технология, используемая для определения структур и составов (главным образом) органических соединений путем изучения пропускания ИК-излучения через образцы. Она основана на свойствах веществ поглощать определенные его частоты, которые зависят от растяжения и изгиба внутри молекул образца.
Характеристики инфракрасного поглощения и излучения молекул и материалов дают важную информацию о размере, форме и химической связи молекул, атомов и ионов в твердых телах. Энергии вращения и вибрации квантуются во всех системах. ИК-излучение энергии hν, испускаемое или поглощаемое данной молекулой или веществом, является мерой разности некоторых внутренних энергетических состояний. Они, в свою очередь, определяются атомным весом и молекулярными связями. По этой причине инфракрасная спектроскопия является мощным инструментом определения внутренней структуры молекул и веществ или, когда такая информация уже известна и табулирована, их количества. ИК-методы спектроскопии часто используются для определения состава и, следовательно, происхождения и возраста археологических образцов, а также для обнаружения подделок произведений искусства и других предметов, которые при осмотре под видимым светом напоминают оригиналы.
Примечания
Свойства ИК лучей
ИК лучи имеют такую же природу, как и видимый свет, но находятся в другом диапазоне. В связи с этим они подчиняются законам оптики и наделены коэффициентами излучения, отражения, пропускной способности.
Отличительные характеристики:
Подготовка к инфракрасному лечению
Какой-либо подготовки перед началом процедуры не требуется. Если инфракрасные лучи используются в области косметологии, то врач может порекомендовать произвести дополнительную чистку лица перед назначенной процедурой. Также на этом этапе происходит выяснение, есть ли у пациента противопоказания к процедуре.
Чтобы лучи лучше проникали в кожный покров и не наносили ожогов, кожа должна смазываться особых гелем. После чего происходит непосредственная подготовка обрабатываемого участка тела. По завершению сеанса остатки вещества удаляются с поверхности кожи, происходит нанесение лекарственного средства против раздражения и отечности.
Использование ИК-лучей в армии и космонавтике
Наиболее важное значение инфракрасные лучи имеют для авиакосмической и военной отраслей. На базе фотокатодов, имеющих чувствительность к ИК-излучению (до 1,3 мкм), создаются (различные бинокли, прицелы и т
д.). Они позволяют при одновременном облучении объектов инфракрасным излучением произвести прицеливание или осуществлять наблюдение в абсолютной темноте.
Благодаря созданным высокочувствительным приемникам инфракрасных лучей стало возможным производство самонаводящихся ракет. Датчики в их головной части реагируют на ИК-излучение цели, температура которой, как правило, выше окружающей среды, и направляют ракету в цель. На том же принципе основано обнаружение с помощью теплопеленгаторов нагретых частей кораблей, самолетов, танков.
ИК-локаторы и дальномеры могут обнаруживать в полной темноте различные объекты и соизмерять расстояние до них. Особые приборы — оптические квантовые генераторы, которые излучают в инфракрасной области, применяются для космической и дальней наземной связи.
Лазеротерапия
Лазеротерапия –
это лечебное применение низкоэнергетического лазерного излучения.
Лазерное излучение не имеет аналога в природе. Способно
нести высокую энергию, является монохроматичным (одноцветным), когерентным
(имеет одинаковую фазу излучения фотонов) и поляризованным, хорошо
фокусируется, имеет малую расходимость пучка. В медицине применяют
низкоэнергетическое лазерное излучение – для формирования биостимуляционных
эффектов (физиотерапевтическое направление).
В России лазеры применяются в биологии и медицине уже более
30 лет. Исторически сложилось так, что приоритет в раскрытии механизмов и в
биологическом применении находится в странах бывшего СССР.
За последние 15 лет механизмы действия во многом раскрыты и
уточнены. Воздействие низкоинтенсивных лазеров приводит к быстрому стиханию
острых воспалительных явлений, стимулирует репаративные (восстановительные)
процессы, улучшает микроциркуляцию тканей, нормализует общий иммунитет, повышает
резистентность (устойчивость) организма.
Лазерное излучение является неспецифическим биостимулятором
репаративных и обменных процессов в различных тканях. Ускоряет заживление ран, оказывая
при этом бактериостатический эффект в отношении возбудителей раневой инфекции,
улучшает регенерацию нервной и костной ткани. Обладает выраженным
противовоспалительным эффектом. Оказывает стимулирующее действие на клеточный и
гуморальный иммунитет. При бактериальном загрязнении раневой поверхности и при
обострении хронического воспалительного процесса более целесообразно применение
лазера ультрафиолетового диапазона. При вялотекущих воспалительных и
дегенеративно-дистрофических процессах необходимо воздействовать излучением
только красного или инфракрасного спектра.
Показания
Хирургические болезни (трофические язвы, длительно
незаживающие раны, гнойные воспалительные заболевания кожи и подкожной
клетчатки, проктит, парапроктит, трещины заднего прохода, геморрой, простатит,
заболевания артерий и вен, остеомиелиты, переломы костей с замедленной
консолидацией, деформирующий артроз, артриты и др.); кожные болезни (зудящие
дерматозы, экзема, токсидермия, красный плоский лишай и др.); стоматологические
заболевания (пародонтоз, пульпиты, альвеолиты, стоматиты и др.); заболевания
внутренних органов (бронхиты, пневмонии, бронхиальная астма, ИБС,
гипертоническая болезнь I — II стадии, язвенная болезнь,
дискинезия желчевыводящих путей, холециститы, колиты и др.); болезни нервной
системы (неврологические проявления остеохондроза позвоночника, нейропатии,
невралгии, симпатоганглиониты, травмы периферических нервов, вегетативная
дистония, мигрень, детский церебральный паралич, рассеянный склероз,
сирингомиелия); гинекологические заболевания (хронические и острые
воспалительные заболевания, эрозии шейки матки, дисфункциональные маточные
кровотечения, маститы, трещины и отек сосков молочных желез); заболевания
лор-органов воспалительного характера (тонзиллит, фарингит, отит, ларингит,
синусит), тимус-зависимые иммунодифицитные состояния.
Противопоказания
Активный туберкулез, злокачественные новообразования,
системные заболевания крови, инфекционные болезни, тяжелые заболевания
сердечно-сосудистой системы, сахарный диабет, тиреотоксикоз, индивидуальная
непереносимость фактора.
Для получения монохроматических лучей в настоящее время
применяют такие аппараты, как « Узор – 1», « Узор – 2», « Лазурит», «Раскос», «
Рикта» Рисунок 31.
Рисунок 31. внешний вид аппарата « Рикта»
В чем польза длинных волн
Вся продукция, которая сегодня представлена на рынке отопительного оборудования, оказывает два вида позитивного воздействия на все живые организмы:
Общеукрепляющее действие связано с улучшением общего самочувствия человека. Оно осуществляется благодаря усилению природной сопротивляемости организмов и повышению иммунитета. Поэтому различные ИК установки сегодня активно используются не только для обогрева частных домов, квартир, офисов и других административных учреждений. Их активно закупают оздоровительные центры, лечебные заведения и кабинеты физиотерапии.
Прямое лечение основано на результативном терапевтическом воздействии. В различных медицинских центрах США, Германии, Японии, Канады и Китая активно используются установки для реабилитации тяжелых больных. ИК волны способны проникать глубоко внутрь тела человека — буквально на клеточный уровень, запуская там многие жизненноважные процессы.
Заметно ускоряется поток всех жидкостей внутри тела, включая циркуляцию крови, усиливаются обменные процессы, а значит, улучшается синтез и распад веществ с высвобождением внутренней энергии. Все питательные вещества, поступающие в организм извне, лучше усваиваются. В результате улучшается иммунитет и питание мышечной ткани, активнее поступает внутрь клеток кислород. Все это в комплексе решает многие терапевтические проблемы.
Сегодня инфракрасное излучение активно используется для нормализации артериального давления, решения проблемы лишнего веса, восстановления сна, лечения артрита и ревматизма, сердечно-сосудистых заболеваний, устранения воспалений суставов, почечной недостаточности, проблем с пищеварением. Хорошо себя зарекомендовали подобные установки при очистке организма от шлаков и токсинов, устранении общей слабости и истощении организма, а также при лечении кожных заболеваний. Поэтому можно говорить, что польза инфракрасного излучения доказана и очевидна.
Термография
Термография, или тепловидение – это тип инфракрасного изображения объектов. Поскольку все тела излучают в ИК-диапазоне, а интенсивность радиации увеличивается с температурой, для ее обнаружения и получения снимков можно использовать специализированные камеры с ИК-датчиками. В случае очень горячих объектов в ближней инфракрасной или видимой области, этот метод называется пирометрией.
Термография не зависит от освещения видимым светом. Следовательно, можно «видеть» окружающую среду даже в темноте. В частности, теплые предметы, в том числе люди и теплокровные животные, хорошо выделяются на более холодном фоне. Инфракрасная фотография ландшафта улучшает отображение объектов в зависимости от их теплоотдачи: голубое небо и вода кажутся почти черными, а зеленая листва и кожа ярко проявляются.
Исторически термография широко использовалась военными и службами безопасности. Кроме того, она находит множество других применений. Например, пожарные используют ее, чтобы видеть сквозь дым, находить людей и локализовать горячие точки во время пожара. Термография может выявить патологический рост тканей и дефекты в электронных системах и схемах из-за их повышенного выделения тепла. Электрики, обслуживающие линии электропередач, могут обнаружить перегревающиеся соединения и детали, что сигнализирует о нарушении их работы, и устранить потенциальную опасность. При нарушении теплоизоляции специалисты-строители могут увидеть утечки тепла и повысить эффективность систем охлаждения или обогрева. В некоторых автомобилях высокого класса тепловизоры устанавливаются для помощи водителю. С помощью термографических изображений можно контролировать некоторые физиологические реакции у людей и теплокровных животных.
Внешний вид и способ работы современной термографической камеры не отличаются от таковых у обычной видеокамеры. Возможность видеть в инфракрасном спектре является настолько полезной функцией, что возможность записи изображений часто является опциональной, и модуль записи не всегда доступен.
Оказание помощи при тепловом ударе
Природная теплорегуляция человека – практически идеальная система, однако и она может дать сбой при сильном перегреве
Все население земного шара находится под постоянным воздействие, как природного, так и искусственного излучения инфракрасных и других лучей. Однако нет точных и обоснованных данных, которые доказали бы его вред для здоровья.
А вот познания в природе взаимодействия ИК света с другими объектами дало возможность установить, что некоторые разновидности волн благотворно сказываются на человеческом организме.
Какой вред приносит инфракрасное излучение
Так, если, например, на мозг воздействуют коротковолновые инфракрасные лучи, у человека начинается:
Еще, при попадании коротковолнового ИК спектра на кожу, может случиться ожог и останется волдырь. Когда в промышленных целях используются данные ИК спектры, для избежания вредоносного воздействия на организм человека, следует одевать специальную защитную одежду. Если коротковолновое излучение воздействует на глаз, может развиться катаракта.
При работе с ними также нужны защитные очки. Если не надевать защитную форму при использовании инфракрасного излучения, то оно несомненно нанесёт вред.
Нагреватели с ИК излучением кроме тепла, могут нанести и вред. В момент его работы, человек не должен находиться в непосредственной близи. Инфракрасное излучение нагревателя может нанести вред здоровью.
Человек ощущает некий дискомфорт, общее недомогание. Хотя при их работе воздух не сгорает, но с кожи интенсивно испаряется влага.
Эпидермис просто не успевает восстановить баланс. Воздействие от нагревателя инфракрасного излучения идет постепенно на человека. На коже могут появиться покраснения.
Рекомендовано использовать такие нагреватели, когда в помещении никого нет. Тепло от них долго будет сохраняться, даже после отключения от электроэнергии. Потому что все окружающие предметы будут излучать его.
Таким образом, вред инфракрасного излучения наносится в том случае, если идет воздействие коротковолнового спектра. Как правило, данный спектр используется людьми только в защитной одежде.
Есть ли вред от инфракрасного излучения
Влияние инфракрасного излучения на человека
Технический прогресс подарил миру много разных открытий. Но в то же время техногенный бум спровоцировал появление множества страхов и суеверий. Фобии каждый раз возникали у людей после крупных аварий. И Чернобыль, и недавнее Цунами в Японии показали, насколько разрушительными могут быть плоды технической мысли.
Информационная доступность, конечно, расширяет кругозор обычных граждан, но она же и заставляет их переживать и отказываться от любых новинок и установок, производящих то или иное излучение. И рентген, и радиация — опасные явления, а это тоже разновидность излучения. Поэтому все хотят увидеть другую сторону медали, узнать, чем могут быть опасны длинноволновые лучи, и какой вред они могут принести человеку.
Сегодня науке неизвестны случаи, когда инфракрасные лучи стали бы причиной каких-либо серьезных ситуаций. Они существенно отличаются от ультрафиолетового излучения, способного провоцировать сильные ожоги кожи. Ученые доказали, что инфракрасное излучение — это всего лишь форма энергии, по своему физическому составу близкая энергии самого человека и всего живого на земле. Оно способно уничтожать вредные микроорганизмы, но принести вред человеку ИК излучение не может. И вот почему.
Основной источник природного инфракрасного излучения — солнце. Каждый из нас в течение жизни испытывает на себе его воздействие. И ничего не происходит. Это подтверждает безопасность солнечных лучей.
Солнце производит весь спектр изучения, но атмосфера земли становится преградой для ультрафиолета, рентгена и радиации. Она же выступает в качестве фильтра и для инфракрасного излучения. Атмосфера пропускает только ИК лучи, диапазон которых составляет 7–14 мкм. Все тела на земле, нагреваясь, испускают такой же спектр, поэтому природа явления одинакова и не противоречит физическим законам, а значит, не причиняет вреда.
При изготовлении отопительных приборов используется подсмотренный у природы принцип. Учитываются все показатели, поэтому инфракрасные полы, настенные и потолочные обогреватели для человека совершенно безопасны. Но только в том случае, если при своей работе они испускают волны определенной длины.
Особенности длины волны
Физические характеристики длинноволнового излучения
Существует три спектра волн — короткие, средние и длинные:
Интенсивность излучения
Спектр инфракрасных лучей
Еще один аспект, который может нанести вред здоровью человека — это интенсивность излучения. Она измеряется умножением единицы площади на единицу времени. Воздействие обогревателей может быть общим, как в случае с теплым полом, или локальным — настенные и потолочные обогреватели. Если установки излучают длинные волны, они лишь повышают температуру тела. А коротковолновые лучи изменяют температуру внутренних органов человека. В этом и заключается главный вред подобных установок.
Как он проявляется? Если на один градус повышается температура головного мозга, развивается эффект солнечного удара. У человека возникает тошнота и головокружение, пульс учащается, в глазах темнеет. Увеличение температуры головного мозга на 2 градуса приводит к развитию менингита. Попадание коротких волн в глаза приводит к образованию катаракты. Поэтому находиться вблизи обогревателей с таким излучением в течение длительного времени нельзя.
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:
В чем же польза излучения для человека
В начале его действия изучили на культурах клеток растений и животных. Ученые выяснили, что инфракрасная радиация помогает подавить развивающуюся микрофлору, улучшить обменные процессы из-за улучшения циркуляции крови, так же выражает противовоспалительное и обезболивающие действия.
Пациенты, перенёсшие хирургические вмешательства и получившие ИК излучение легче переживали боли после операций и их раны лучше «затягивались». Было выяснено, что оно повышает иммунитет и допускает уменьшение воздействия ядохимикатов и гамма-излучения, и пациенты быстрее идут на поправку. К тому же активизируется повышенная скорость вывод холестерина, и прочих опасных веществ с помощью пота и мочи.
Ранее мы уже говорили, что это излучение может быть разной длинны. Они сильно отличаются друг от друга посредством физики, и тем более по своему механизму действия на человека, животных и растений. Рассмотрим отдельно инфракрасное длинноволновое излучение.
При облучении кожи человека оно действует на нервные окончания, создавая тем самым чувство тепла. Влага в верхних слоях усиленно впитает почти всё излучение, которое получил человек, и вызовет лишь небольшое поверхностное увеличение температуры поверхности кожи. Вреда человеку оно не приносит и именно поэтому большинство приборов работают по принципу длинноволнового излучения.
В медицине такое излучение применяется повсеместно и условно делится на два типа по своему воздействию.
В первом случае проявляются укрепляющие действия на весь организм и поддержка здоровья. Именно такое применение предупреждает болезни и досрочное старение. С такой помощью наш организм будет лучше справляться и предотвращать большинство известных недомоганий, за счёт повышения общего иммунитета и, что организм будет усиленно бороться с болезнями.
Терапия на основании поддержания здоровья терапия поможет организму в этом, и она сильно отличается от хирургического вмешательства и химиотерапии. По этой причине такая физиотерапия распространена как в разнообразных лечебно-оздоровительных центрах, так и для повседневного использования.
Точечное лечение пациентов это второй действенный тип дальнего инфракрасного излучения. Такой метод оказывает непосредственное терапевтическое действие на недомогание. Проникая в глубину нашего тела, к непосредственно больному органу, согревая их и находящиеся рядом ткани и кости. С помощью этого кровь и другие жидкости организма протекают быстрее, увеличивая метаболизм. Благодаря этому иммунная система эффективнее работает, улучшается питание мышц, ткани в большей степени снабжаются кислородом.
Применение
Инфракрасные лучи используют в медицине, быту, промышленности, астрономии. Они охватывают много сфер в человеческой жизни. Куда бы он ни пошел, где бы не находился, всюду испытывает ИК воздействие.
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.
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.
Пример основных заболеваний, при которых показана ИК терапия:
Физиопроцедуры имеют противопоказания: беременность, заболевания крови, индивидуальная непереносимость, патологии во время обострения, туберкулез, новообразования, гнойные процессы, склонность к кровотечениям.
Инфракрасный обогреватель
Все 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
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
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.
Ссылки
γ-излучение | рентген | УФ | видимый свет | ИК | терагерцевое излучение | микроволны | радиоволны
Диапазоны инфракрасного излучения
Объекты обычно испускают инфракрасное излучение во всём спектре длин волн, но иногда только ограниченная область спектра представляет интерес, поскольку датчики обычно собирают излучение только в пределах определенной полосы пропускания. Таким образом, инфракрасный диапазон часто подразделяется на более мелкие диапазоны.
Обычная схема деления
Чаще всего разделение на более мелкие диапазоны производится следующим образом:[5]
| Аббревиатура | Длина волны | Энергия фотонов | Характеристика |
| Near-infrared, NIR | 0,75—1,4 мкм | 0,9—1,7 эВ | Ближний ИК, ограниченный с одной стороны видимым светом, с другой — прозрачностью воды, значительно ухудшающейся при 1,45 мкм. В этом диапазоне работают широко распространенные инфракрасные светодиоды и лазеры для систем волоконной и воздушной оптической связи. Видеокамеры и приборы ночного видения на основе ЭОП также чувствительны в этом диапазоне. |
| Short-wavelength infrared, SWIR | 1,4—3 мкм | 0,4—0,9 эВ | Поглощение электромагнитного излучения водой значительно возрастает при 1450 нм. Диапазон 1530—1560 нм преобладает в области дальней связи. |
| Mid-wavelength infrared, MWIR | 3—8 мкм | 150—400 мэВ | В этом диапазоне начинают излучать тела, нагретые до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловые головки самонаведения систем ПВО и технические тепловизоры. |
| Long-wavelength infrared, LWIR | 8—15 мкм | 80—150 мэВ | В этом диапазоне начинают излучать тела с температурами около нуля градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловизоры для приборов ночного видения. |
| Far-infrared, FIR | 15— 1000 мкм | 1,2—80 мэВ |
CIE схема
Международная комиссия по освещённости (англ. International Commission on Illumination ) рекомендует разделение инфракрасного излучения на следующие три группы[6]:
ISO 20473 схема
Международная организация по стандартизации предлагает следующую схему:
| Обозначение | Аббревиатура | Длина волны |
|---|---|---|
| Ближний инфракрасный диапазон | NIR | 0,78—3 мкм |
| Средний инфракрасный диапазон | MIR | 3—50 мкм |
| Дальний инфракрасный диапазон | FIR | 50—1000 мкм |
Астрономическая схема
Астрономы обычно делят инфракрасный спектр следующим образом:
| Обозначение | Аббревиатура | Длина волны |
|---|---|---|
| Ближний инфракрасный диапазон | NIR | (0.7…1) — 5 мкм |
| Средний инфракрасный диапазон | MIR | 5 — (25…40) мкм |
| Дальний инфракрасный диапазон | FIR | (25…40) — (200…350) мкм |
Польза инфракрасных лучей для человека
Длинноволновые инфракрасные лучи благоприятны для здоровья человека. Это часто используется в медицине, в частности в физиотерапевтических процедурах, с помощью которых можно улучшить кровообращение, метаболизм и нейрорегуляцию.
Положительное влияние ИК-излучения на человеческий организм сказывается следующим образом:
Отопление, в котором используются ИК-лучи, убивает вредоносные бактерии и помогает укрепить иммунитет. Ионизирование воздуха защищает от аллергических проявлений. Длинные волны инфракрасного тепла действуют успокаивающе при усталости, раздражительности, стрессе, способствуют заживлению ран, приводят к выздоровлению при гриппе.
Инфракрасное излучение в научной деятельности
Одним из самых распространенных является изучение спектров испускания и поглощения в ИК-области. Применяется оно при изучении особенностей электронных оболочек атомов, для определения структур всевозможных молекул, а кроме того, и в качественном и количественном анализе смесей различных веществ.
Из-за различий коэффициентов рассеяния, пропускания и отражения тел в видимых и ИК-лучах фотографии, сделанные в различных условиях, несколько отличаются. На снимках, выполненных в инфракрасном диапазоне, зачастую видно больше деталей. Такие снимки широко распространены в астрономии.
Использование инфракрасного излучения в повседневной жизни
Инфракрасное излучение давно освоено, выведены плюсы и минусы использования его свойств. Действие инфракрасного излучения охватывает многие сферы жизни человека.
Тепловое излучение — это передача тепла от одного тела к другому. Процесс происходит с помощью электромагнитных волн. Тела, участвующие в обмене, имеют внутреннюю энергию. Именно этой энергией и идёт обмен. Самый простой пример бытового использования — микроволновые печи.
Также этот принцип работает в лампе накаливания. Энергия тепла, излучаемая источником инфракрасного спектра, передаётся телу при накаливании через ток и преобразуется в лучи света. Использование бытовое и промышленное.
ИК лучи — это генерируемая энергия внутри каждого тела, температура которого выше нуля. И некоторые существа на планете могут видеть эти волны, излучаемые всем живым на земле, в отличие от человеческого глаза. Это помогает таким животным как змеи, летучие мыши охотиться в темноте.
Учёные смогли изучить эту способность, так появилось изобретение — линзы инфракрасного зрения. Они помогают определять среди неживого существ с температурой выше нуля. Эту технологию используют в военных целях, при спасении людей.
Есть ещё одно изобретение, используемое в военных действиях и целях безопасности населения. Термография. Изобретения подобного действия позволяют увидеть среди живого разнообразия резкое или точечное повышение температуры по сравнению с окружающей средой.
Также используется в военных целях, в качестве обороны и слежения. Или другими словами инфракрасное самонаведение. Инфракрасная головка улавливает спектр излучателя.
Обогреватель подобного действия работает иным способом, чем обычные нагреватели. Они излучают энергию, окружающие предметы поглощают ее и отдают уже в воздух как тепло. То есть работает по принципу радиации. И он намного экономнее в плане электроэнергии. ИК лучи также позволяют беспроводным методом отправлять информацию на различные расстояния: пульт дистанционного управления, охранные системы, системы автоматики.
Другая сфера — это научные исследования, помощь в научных открытиях, медицина. Инфракрасная спектроскопия помогает исследовать строение органических молекул. Где спектры улавливают движение и соответственно границы молекул антибиотиков, ферментов и др., благодаря их колебательным движениям.
Непосредственно в медицине этот спектр используется для изучения неких параметров крови, пульса, в физиотерапии для расширения стенок кровеносных сосудов, улучшает процесс метаболизма. Известно использование данных лучей при проверке денег. Только благодаря ИК спектру можно обнаружить краски, которые применили при печати фальшивой валюты.
Как видим, сферы использования разнообразны.
Как же сказывается такое влияние на самочувствии людей?
ИК-излучение и тепло
Инфракрасное излучение часто называют тепловым. Следует, однако, отметить, что оно является лишь его следствием. Тепло – это мера поступательной энергии (энергии движения) атомов и молекул вещества. «Температурные» датчики фактически измеряют не тепло, а только различия в ИК-излучении различных объектов.
Многие учителя физики инфракрасным лучам традиционно приписывают всю тепловую радиацию Солнца. Но это не совсем так. С видимым солнечным светом поступает 50% всего тепла, и электромагнитные волны любой частоты при достаточной интенсивности могут вызвать нагрев. Однако справедливо будет сказать, что при комнатной температуре объекты выделяют тепло в основном в полосе среднего инфракрасного диапазона.
ИК-излучение поглощается и испускается вращениями и вибрациями химически связанных атомов или их групп и, следовательно, многими видами материалов. Например, прозрачное для видимого света оконное стекло ИК-радиацию поглощает. Инфракрасные лучи в значительной степени абсорбируются водой и атмосферой. Хотя они и невидимы для глаз, их можно ощутить кожей.
Связь
ИК-длины волн применяются для передачи данных на небольшие расстояния, например, между компьютерной периферией и персональными цифровыми помощниками. Эти устройства обычно соответствуют стандартам IrDA.
ИК-связь обычно используется внутри помещений в районах с высокой плотностью населения. Это наиболее распространенный способ дистанционного управления устройствами. Свойства инфракрасных лучей не позволяют им проникать сквозь стены, и поэтому они не взаимодействуют с техникой в соседних помещениях. Кроме того, ИК-лазеры используются в качестве источников света в оптоволоконных системах связи.
Использование инфракрасной энергии
Наука нашла достойное применение инфракрасному излучению. Рассмотрим основные области, где ИК применяется с пользой для человека.
Тепловидение позволяет оценить реальное теплоэнергетическое состояние постройки
Термография. При помощи ИК можно на расстоянии определить температуру объектов, расположенных на расстоянии. Тепловидение используют в промышленных и военных целях. Такие камеры обнаружат ИК и произведут изображение этого излучения. Так как все нагретые объекты испускают ИК, то благодаря термографическим камерам можно «видеть» все то, что находится рядом без освещения.
Слежение. Инфракрасное слежение применяется при наведении ракет, это один из видов пассивного наведения. В ракеты встроено устройство, которое называют «тепловыми искателями». Человек, двигатели самолетов и автомобилей, излучающие тепло, видны в инфракрасном диапазоне, и ракеты без труда находят направление полета.
Обогрев. ИК — источник тепла, который и повышает температуру, и оказывает благотворное воздействие на здоровье человека. О пользе инфракрасных саун на организм человека сказано немало. Применяют ИК обогреватели и в медицине, и в промышленности: для отверждения покрытий, отжига, сварки пластмасс.
Метеорология. Определить высоту, на которой расположены облака, их типы, температуру поверхности воды и земли помогают спутники, которые делают инфракрасные изображения. Ледяные облака на таких снимках окрашены в белый цвет, а теплые показаны, как серые. Горячая поверхность земли – черная или же серая. Изучать данные можно и ночью. Эта информация важна для фермеров и рыбаков.
Инфракрасные фото Земли
Астрономия. У астрономов есть специальные инфракрасные телескопы, при помощи которых они наблюдают за небесными объектами. С помощью них ученые находят протозвезды еще до того, как они излучают видимый свет. В видимом спектре тяжело разглядеть планеты, т. к. звезды заглушают свет, отраженный от планеты. Однако инфракрасный телескоп легко различает прохладные объекты. Также они нужны для наблюдения ядер галактик, скрытых от глаза пылью и газами.
Искусство. Широко применяются инфракрасные рефлектограммы, благодаря которым искусствоведы видят нижние слои, наброски художника. Этот способ нужен для того, чтобы сопоставить чертежи и видимую часть картины, чтобы понять, это оригинал картины, или копия, и не пострадала ли она от реставрационных работ. Также этот прибор применялся для изучения старых письменных документов, под воздействием которого проявлялся технический углерод. Его когда-то использовали для создания чернил.
Это далеко не все, применение ИК в науке, в быту за последние годы значительно возросло. И с каждым годом появляется новое оборудование, которое вскоре становится незаменимым.
Самый большой итальянский оптический инфракрасный телескоп
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.
Вред инфракрасного излучения
Инфракрасный свет приносит не только положительное действие на человеческий организм, стоит помнить о вреде, который он может нанести при неправильном применении и быть опасными для окружающих. Именно ИК-диапазоны с короткой длиной волны негативно воздействуют. Плохое влияние инфракрасного излучения на организм человека проявляется в виде воспаления нижних слоев кожи, расширенных капилляров и образования волдырей.
От использования ИК-лучей необходимо сразу отказаться при таких болезнях и симптомах:
При отсутствии мешочка для льда, можно использовать для этих целей любую ткань или предмет одежды. Компрессы делаются лишь с очень холодной водой, периодически смачивая в ней повязки.
При возможности человек полностью оборачивается холодной простыней. Дополнительно можно обдувать больного потоком холодного воздуха, используя вентилятор. Обильное питье холодной воды поможет облегчить состояние пострадавшего. При тяжелых случаях облучения требуется вызвать скорую помощь и сделать искусственное дыхание.
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 проводится процедура
В специальных учреждениях
Во время терапии инфракрасными лучами не должно ощущаться выраженного тепла. При правильном проведении лечения пациент чувствует легкое и приятное тепло. Для терапии могут использоваться термообертывания с использованием электробандажей, лампы с инфракрасными лучами, ИК-кабины и прочее оборудование.
В любом случае работа с лучами прогревает окружающий воздух до 50-60°С, что дает возможность производить сеанс достаточно длительное время. Так посещение кабины или капсулы разрешено на 20-30 мин, а при местном воздействии на организм длительность процедуры увеличивается до часа.
Такая методика может сочетаться с другим физиотерапевтическим лечением. При этом процедуры назначаются как одновременно, так и последовательно.
Про лечение ИК рассказывает данное видео:
В домашних условиях
Чаще всего для домашнего лечения этими лучами используется специальная инфракрасная лампа. Участок кожного покрова, который поддается облучению, активно снабжается кровью, а также происходит возрастание на нем обменных процессов. Эти изменения в организме и несут оздоровительный эффект.
Все медицинские приборы, которые предполагают воздействие на организм ИК – лучами, имеют свои нормы и технологии работы, а также ограничения. Именно поэтому технология проведения сеанса зависит от конкретного прибора.