المصادر الرئيسية للأشعة تحت الحمراء. مقدمة

ضوء الأشعة تحت الحمراء لا يمكن الوصول إليه بصريًا للرؤية البشرية. وفي الوقت نفسه، ينظر جسم الإنسان إلى موجات الأشعة تحت الحمراء الطويلة على أنها حرارة. يحتوي ضوء الأشعة تحت الحمراء على بعض خصائص الضوء المرئي. يمكن تركيز الإشعاع بهذا الشكل وانعكاسه واستقطابه. من الناحية النظرية، يتم تفسير ضوء الأشعة تحت الحمراء على أنه الأشعة تحت الحمراء (IR). يحتل الأشعة تحت الحمراء الفضائية النطاق الطيفي للإشعاع الكهرومغناطيسي 700 نانومتر - 1 مم. موجات الأشعة تحت الحمراء أطول من موجات الضوء المرئي وأقصر من موجات الراديو. وعليه فإن ترددات الأشعة تحت الحمراء أعلى من ترددات الموجات الدقيقة وأقل من ترددات الضوء المرئي. يقتصر تردد الأشعة تحت الحمراء على نطاق 300 جيجا هرتز - 400 جيجا هرتز.

تم اكتشاف موجات الأشعة تحت الحمراء من قبل عالم الفلك البريطاني ويليام هيرشل. تم تسجيل الاكتشاف في عام 1800. باستخدام المنشورات الزجاجية في تجاربه، اكتشف العالم بهذه الطريقة إمكانية تقسيم ضوء الشمس إلى مكونات فردية.

عندما اضطر ويليام هيرشل إلى قياس درجة حرارة الزهور الفردية، اكتشف عامل زيادة درجة الحرارة عند المرور عبر السلسلة التالية على التوالي:

البنفسجي،
أزرق،
خضرة,
صفار البيض،
البرتقالي،
أحمر.

نطاق الموجة والتردد للأشعة تحت الحمراء

بناءً على الطول الموجي، يقوم العلماء تقليديًا بتقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى عدة أجزاء طيفية. ومع ذلك، لا يوجد تعريف موحد لحدود كل جزء على حدة.

مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي: 1 - موجات الراديو؛ 2 - أفران الميكروويف. 3 - موجات الأشعة تحت الحمراء. 4 - الضوء المرئي. 5 - الأشعة فوق البنفسجية. 6 - الأشعة السينية. 7 - أشعة جاما. ب - نطاق الطول الموجي. ه - الطاقة

من الناحية النظرية، تم تحديد ثلاثة نطاقات موجية:

قريب
متوسط
إضافي

يتميز نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة بأطوال موجية تقترب من نهاية طيف الضوء المرئي. يشار هنا إلى مقطع الموجة المحسوب التقريبي بالطول: 750 - 1300 نانومتر (0.75 - 1.3 ميكرومتر). تردد الإشعاع حوالي 215-400 هرتز. ستصدر أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء القصيرة الحد الأدنى من الحرارة.

نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (متوسط)، يغطي الأطوال الموجية 1300-3000 نانومتر (1.3 - 3 ميكرومتر). يتم قياس الترددات هنا في حدود 20-215 هرتز. مستوى الحرارة المشعة منخفض نسبيا.

نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة هو الأقرب إلى نطاق الميكروويف. التخطيط: 3-1000 ميكرون. نطاق التردد 0.3-20 هرتز. تتكون هذه المجموعة من أطوال موجية قصيرة عند أقصى مدى ترددي. هذا هو المكان الذي تنبعث منه أقصى قدر من الحرارة.

تطبيقات الأشعة تحت الحمراء

لقد وجدت الأشعة تحت الحمراء التطبيق في مجالات متنوعة. ومن بين الأجهزة الأكثر شهرة أجهزة التصوير الحراري، ومعدات الرؤية الليلية، وما إلى ذلك. تستخدم معدات الاتصالات والشبكات ضوء الأشعة تحت الحمراء كجزء من العمليات السلكية واللاسلكية.

مثال على تشغيل جهاز إلكتروني هو جهاز التصوير الحراري، الذي يعتمد مبدأ تشغيله على استخدام الأشعة تحت الحمراء. وهذا مجرد مثال واحد من العديد من الأمثلة الأخرى.

تم تجهيز أجهزة التحكم عن بعد بنظام اتصال IR قصير المدى، حيث يتم نقل الإشارة من خلال مصابيح IR LED. مثال: الأجهزة المنزلية الشائعة – أجهزة التلفاز، ومكيفات الهواء، والمشغلات. ينقل ضوء الأشعة تحت الحمراء البيانات عبر أنظمة كابلات الألياف الضوئية.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء بنشاط في أبحاث علم الفلك لاستكشاف الفضاء. بفضل الأشعة تحت الحمراء يمكن اكتشافها الأجسام الفضائية، غير مرئية للعين البشرية.

حقائق غير معروفة عن ضوء الأشعة تحت الحمراء

عيون الإنسان في الواقع لا تستطيع رؤية الأشعة تحت الحمراء. لكن جلد جسم الإنسان، الذي يتفاعل مع الفوتونات، وليس فقط الإشعاع الحراري، قادر على "رؤيتها".

يعمل سطح الجلد في الواقع بمثابة "مقلة العين". إذا خرجت في يوم مشمس وأغمضت عينيك ومدت راحتي يديك إلى السماء، فيمكنك بسهولة العثور على موقع الشمس.

في فصل الشتاء، في غرفة حيث درجة حرارة الهواء 21-22 درجة مئوية، ارتداء ملابس دافئة (سترة، بنطلون). في الصيف، في نفس الغرفة، في نفس درجة الحرارة، يشعر الناس أيضا بالراحة، ولكن في ملابس أخف وزنا (السراويل القصيرة، تي شيرت).

من السهل تفسير هذه الظاهرة: على الرغم من نفس درجة حرارة الهواء، فإن جدران وسقف الغرفة في الصيف تنبعث من موجات الأشعة تحت الحمراء البعيدة التي يحملها ضوء الشمس (FIR - Far Infrared). ولذلك فإن جسم الإنسان، عند نفس درجات الحرارة، يشعر بمزيد من الحرارة في الصيف.

يتم إنتاج حرارة الأشعة تحت الحمراء بواسطة أي كائن حي وجسم غير حي. تمت ملاحظة هذه اللحظة بشكل أكثر وضوحًا على شاشة التصوير الحراري

أزواج من الأشخاص الذين ينامون في نفس السرير هم أجهزة إرسال واستقبال لا إرادية لموجات FIR فيما يتعلق ببعضهم البعض. إذا كان الشخص بمفرده في السرير، فإنه يعمل كمرسل لموجات FIR، لكنه لم يعد يتلقى نفس الموجات ردًا على ذلك.

عندما يتحدث الناس مع بعضهم البعض، فإنهم يرسلون ويستقبلون بشكل لا إرادي اهتزازات موجة FIR من بعضهم البعض. العناق الودية (المحبة) تعمل أيضًا على تنشيط انتقال إشعاع منطقة معلومات الطيران (FIR) بين الأشخاص.

كيف تتصور الطبيعة ضوء الأشعة تحت الحمراء؟

لا يستطيع البشر رؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء، لكن ثعابين عائلة الأفعى (مثل الخشخشة) لديها تجاويف حسية تستخدم لإنتاج الصور في ضوء الأشعة تحت الحمراء.

تسمح هذه الخاصية للثعابين باكتشاف الحيوانات ذوات الدم الحار في الظلام الدامس. يُفترض علميًا أن الثعابين، التي تحتوي على تجاويف حسية، لديها بعض الإدراك العميق للأشعة تحت الحمراء.

خصائص ثعبان الأشعة تحت الحمراء: 1، 2 - المناطق الحساسة للتجويف الحسي؛ 3 - تجويف الغشاء. 4 - التجويف الداخلي. 5 - ألياف إم جي؛ 6- التجويف الخارجي

تستخدم الأسماك بنجاح ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) لالتقاط الفريسة وتوجيه نفسها في المناطق المائية. يساعد إحساس NIR هذا الأسماك على التنقل بدقة في ظروف الإضاءة المنخفضة، في الظلام أو في المياه العكرة.

تلعب الأشعة تحت الحمراء دورًا مهمًا في تشكيل طقس الأرض ومناخها، تمامًا مثل ضوء الشمس. يجب أن تنتقل الكتلة الإجمالية لأشعة الشمس التي تمتصها الأرض وكمية مساوية من الأشعة تحت الحمراء من الأرض إلى الفضاء. وإلا فإنه أمر لا مفر منه الاحتباس الحرارىأو التبريد العالمي.

هناك سبب واضح وراء تبريد الهواء بسرعة في ليلة جافة. توفر مستويات الرطوبة المنخفضة وغياب السحب في السماء مسارًا واضحًا للأشعة تحت الحمراء. تنتقل الأشعة تحت الحمراء بشكل أسرع إلى الفضاء الخارجي، وبالتالي تحمل الحرارة بعيدًا بشكل أسرع.

الأشعة تحت الحمراء طبيعية منظر طبيعيإشعاع. ويتعرض لها كل إنسان كل يوم. يصل جزء كبير من طاقة الشمس إلى كوكبنا على شكل أشعة تحت الحمراء. ومع ذلك، في العالم الحديث هناك العديد من الأجهزة التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء. ويمكن أن تؤثر على جسم الإنسان بطرق مختلفة. هذا يعتمد إلى حد كبير على نوع والغرض من استخدام هذه الأجهزة نفسها.

ما هو عليه

الأشعة تحت الحمراء، أو الأشعة تحت الحمراء، هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشغل المنطقة الطيفية من الضوء المرئي الأحمر (الذي يبلغ طوله الموجي 0.74 ميكرون) إلى الإشعاع الراديوي قصير الموجة (الذي يبلغ طوله الموجي 1-2 ملم). هذه منطقة واسعة إلى حد ما من الطيف، لذا فهي مقسمة إلى ثلاث مناطق:

قريب (0.74 - 2.5 ميكرومتر)؛
متوسطة (2.5 - 50 ميكرون)؛
طويلة المدى (50-2000 ميكرون).

تاريخ الاكتشاف

في عام 1800، لاحظ عالم من إنجلترا دبليو هيرشل أنه في الجزء غير المرئي من الطيف الشمسي (ما وراء الضوء الأحمر) تزداد درجة حرارة مقياس الحرارة. وبعد ذلك تم إثبات خضوع الأشعة تحت الحمراء لقوانين البصريات وتم التوصل إلى استنتاج حول علاقتها بالضوء المرئي.

بفضل أعمال الفيزيائي السوفيتي A. A. Glagoleva-Arkadyeva، الذي تلقى في عام 1923 موجات الراديو مع 80 = 80 ميكرون (نطاق الأشعة تحت الحمراء)، تم إثبات وجود انتقال مستمر من الإشعاع المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء وموجات الراديو تجريبيا. وهكذا، تم التوصل إلى نتيجة حول طبيعتها الكهرومغناطيسية المشتركة.

كل شيء في الطبيعة تقريبًا قادر على إصدار أطوال موجية تتوافق مع طيف الأشعة تحت الحمراء، مما يعني أن جسم الإنسان ليس استثناءً. نعلم جميعًا أن كل شيء حولنا يتكون من ذرات وأيونات، حتى البشر. وهذه الجسيمات المثارة قادرة على الانبعاث، ويمكن أن تدخل في حالة مثارة تحت تأثير عوامل مختلفة، على سبيل المثال، التفريغ الكهربائي أو عند تسخينها. وبالتالي، في طيف الانبعاث لهب موقد الغاز، يوجد نطاق به 2.7 = μm من جزيئات الماء و 4.2 = μm من ثاني أكسيد الكربون.

موجات الأشعة تحت الحمراء في الحياة اليومية والعلوم والصناعة

باستخدام أجهزة معينة في المنزل والعمل، نادرًا ما نسأل أنفسنا عن تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان. وفي الوقت نفسه، سخانات الأشعة تحت الحمراء تحظى بشعبية كبيرة اليوم. ما يميزها بشكل أساسي عن مشعات الزيت والمسخنات الحرارية هو قدرتها على تسخين ليس الهواء نفسه مباشرة، ولكن جميع الأشياء الموجودة في الغرفة. أي أن الأثاث والأرضيات والجدران تسخن أولاً، ثم تطلق حرارتها إلى الغلاف الجوي. وفي الوقت نفسه، تؤثر الأشعة تحت الحمراء أيضًا على الكائنات الحية - البشر وحيواناتهم الأليفة.

كما تستخدم الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في نقل البيانات والتحكم عن بعد. في كثير الهواتف المحمولةتوجد منافذ للأشعة تحت الحمراء مصممة لتبادل الملفات فيما بينها. وجميع أجهزة التحكم عن بعد الخاصة بمكيفات الهواء وأنظمة الاستريو والتلفزيونات وبعض ألعاب الأطفال التي يتم التحكم فيها تستخدم أيضًا الأشعة الكهرومغناطيسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء.

استخدام الأشعة تحت الحمراء في الجيش والملاحة الفضائية

الأشعة تحت الحمراء هي الأكثر أهمية بالنسبة للصناعات الفضائية والعسكرية. يتم إنشاء مناظير ومشاهد مختلفة وما إلى ذلك على أساس الكاثودات الضوئية ذات الحساسية للأشعة تحت الحمراء (حتى 1.3 ميكرون). إنها تسمح، مع تشعيع الأجسام بالأشعة تحت الحمراء في نفس الوقت، بالتصويب أو المراقبة في الظلام المطلق.

بفضل أجهزة الاستقبال الحساسة للغاية للأشعة تحت الحمراء، أصبح إنتاج الصواريخ الموجهة ممكنا. تتفاعل المستشعرات الموجودة في رؤوسهم مع الأشعة تحت الحمراء للهدف، الذي تكون درجة حرارته عادة أعلى من البيئة المحيطة، وتوجه الصاروخ نحو الهدف. يعتمد اكتشاف الأجزاء الساخنة من السفن والطائرات والدبابات باستخدام أجهزة تحديد اتجاه الحرارة على نفس المبدأ.

يمكن لأجهزة تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء وأجهزة تحديد المدى اكتشاف كائنات مختلفة في الظلام الدامس وقياس المسافة إليها. تُستخدم الأجهزة الخاصة التي تنبعث في منطقة الأشعة تحت الحمراء للاتصالات الفضائية والأرضية لمسافات طويلة.

الأشعة تحت الحمراء في الأنشطة العلمية

واحدة من أكثرها شيوعا هي دراسة أطياف الانبعاث والامتصاص في منطقة الأشعة تحت الحمراء. يتم استخدامه في دراسة خصائص الأغلفة الإلكترونية للذرات، لتحديد هياكل جميع أنواع الجزيئات، وبالإضافة إلى ذلك، في التحليل النوعي والكمي لمخاليط المواد المختلفة.

نظرًا للاختلافات في معاملات التشتت والنفاذية والانعكاس للأجسام في الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء، تختلف الصور الملتقطة في ظروف مختلفة قليلاً. غالبًا ما تُظهر الصور الملتقطة بالأشعة تحت الحمراء مزيدًا من التفاصيل. وتستخدم هذه الصور على نطاق واسع في علم الفلك.

دراسة تأثير الأشعة تحت الحمراء على الجسم

تعود البيانات العلمية الأولى عن تأثيرات الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان إلى الستينيات. مؤلف البحث هو الطبيب الياباني تاداشي إيشيكاوا. خلال تجاربه، تمكن من إثبات أن الأشعة تحت الحمراء تميل إلى اختراق أعماق جسم الإنسان. في هذه الحالة، تحدث عمليات التنظيم الحراري، على غرار رد الفعل في الساونا. ومع ذلك، يبدأ التعرق عند درجة حرارة محيطة أقل (حوالي 50 درجة مئوية)، ويحدث تسخين الأعضاء الداخلية بشكل أعمق بكثير.

خلال هذا الاحترار، تزداد الدورة الدموية، وأوعية أعضاء الجهاز التنفسي، والأنسجة تحت الجلد والجلد تتوسع. ومع ذلك، فإن تعرض الشخص للأشعة تحت الحمراء لفترة طويلة يمكن أن يسبب ضربة شمس، كما تؤدي الأشعة تحت الحمراء القوية إلى حروق بدرجات متفاوتة.

حماية الأشعة تحت الحمراء

هناك قائمة صغيرة من التدابير التي تهدف إلى تقليل خطر التعرض للأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان:

تقليل شدة الإشعاع.ويتم تحقيق ذلك من خلال اختيار المعدات التكنولوجية المناسبة، واستبدال المعدات القديمة في الوقت المناسب، فضلاً عن تصميمها العقلاني.
إبعاد العمال عن مصدر الإشعاع.إذا كان خط الإنتاج يسمح بذلك، فيفضل التحكم به عن بعد.
تركيب سواتر الحماية في المصدر أو مكان العمل.يمكن ترتيب هذه الأسوار بطريقتين لتقليل تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان. ففي الحالة الأولى يجب أن تعكس الموجات الكهرومغناطيسية، وفي الثانية يجب تأخيرها وتحويل الطاقة الإشعاعية إلى طاقة حرارية ومن ثم إزالتها. ونظرًا لحقيقة أن الشاشات الواقية لا ينبغي أن تحرم المتخصصين من فرصة مراقبة العمليات التي تحدث في الإنتاج، فيمكن جعلها شفافة أو نصف شفافة. ولهذا الغرض، فإن المواد المختارة هي زجاج السيليكات أو الكوارتز، بالإضافة إلى الشبكات والسلاسل المعدنية.
العزل الحراري أو تبريد الأسطح الساخنة.الغرض الرئيسي من العزل الحراري هو تقليل خطر تعرض العمال للحروق المختلفة.
وسائل الحماية الفردية(ملابس خاصة متنوعة، نظارات بمرشحات مدمجة، دروع).
إجراءات إحتياطيه.إذا ظل مستوى التعرض للأشعة تحت الحمراء على الجسم مرتفعًا بدرجة كافية أثناء الإجراءات المذكورة أعلاه، فيجب اختيار نظام العمل والراحة المناسب.

فوائد لجسم الإنسان

تؤدي الأشعة تحت الحمراء التي تؤثر على جسم الإنسان إلى تحسين الدورة الدموية بسبب تمدد الأوعية الدموية وتشبع الأعضاء والأنسجة بشكل أفضل بالأكسجين. بالإضافة إلى ذلك فإن ارتفاع درجة حرارة الجسم له تأثير مسكن بسبب تأثير الأشعة على النهايات العصبية في الجلد.

وقد لوحظ أن العمليات الجراحية التي تتم تحت تأثير الأشعة تحت الحمراء لها عدد من المزايا:

يكون تحمل الألم بعد الجراحة أسهل إلى حد ما؛
يحدث تجديد الخلايا بشكل أسرع.
إن تأثير الأشعة تحت الحمراء على الشخص يسمح له بتجنب تبريد الأعضاء الداخلية عند إجراء عملية جراحية على تجاويف مفتوحة، مما يقلل من خطر الإصابة بالصدمة.

في المرضى الذين يعانون من الحروق، فإن الأشعة تحت الحمراء تجعل من الممكن إزالة النخر، وكذلك إجراء عملية رأب تلقائي في مرحلة مبكرة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقليل مدة الحمى، ويكون فقر الدم ونقص بروتينات الدم أقل وضوحًا، كما يتم تقليل تكرار المضاعفات.

لقد ثبت أن الأشعة تحت الحمراء يمكن أن تضعف تأثير بعض المبيدات الحشرية عن طريق زيادة المناعة غير النوعية. يعرف الكثير منا عن علاج التهاب الأنف وبعض المظاهر الأخرى لنزلات البرد بمصابيح الأشعة تحت الحمراء الزرقاء.

ضرر للإنسان

ومن الجدير بالذكر أن الضرر الناجم عن الأشعة تحت الحمراء لجسم الإنسان يمكن أن يكون كبيرًا جدًا أيضًا. الحالات الأكثر وضوحا وشائعة هي حروق الجلد والتهاب الجلد. يمكن أن تحدث إما عند التعرض لموجات ضعيفة من طيف الأشعة تحت الحمراء لفترة طويلة جدًا، أو أثناء التشعيع المكثف. إذا تحدثنا عن الإجراءات الطبية، فهي نادرة، ولكن لا تزال هناك ضربات حرارية ووهن وتفاقم الألم إذا لم يتم علاجها بشكل صحيح.

واحد من المشاكل الحديثةهي حروق العين. والأخطر بالنسبة لهم هي الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية في حدود 0.76-1.5 ميكرون. تحت تأثيرها، يتم تسخين العدسة والخلط المائي، مما قد يؤدي إلى اضطرابات مختلفة. واحدة من العواقب الأكثر شيوعا هو رهاب الضوء. يجب على الأطفال الذين يلعبون بمؤشرات الليزر واللحامين الذين يهملون معدات الحماية الشخصية أن يتذكروا ذلك.

الأشعة تحت الحمراء في الطب

يمكن أن يكون العلاج بالأشعة تحت الحمراء موضعيًا أو عامًا. في الحالة الأولى يتم تنفيذ تأثير موضعي على منطقة معينة من الجسم، وفي الحالة الثانية يتم تعريض الجسم بالكامل للأشعة. يعتمد مسار العلاج على المرض ويمكن أن يتراوح من 5 إلى 20 جلسة، مدة كل منها 15-30 دقيقة. أثناء الإجراءات المتطلبات المسبقةهو استخدام معدات الحماية. للحفاظ على صحة العين، يتم استخدام أغطية أو نظارات خاصة من الورق المقوى.

بعد الإجراء الأول، يظهر احمرار بحدود غير واضحة على سطح الجلد، ويختفي بعد حوالي ساعة.

عمل بواعث الأشعة تحت الحمراء

مع توفر العديد من الأجهزة الطبية، يقوم الناس بشرائها للاستخدام الفردي. ومع ذلك، يجب أن نتذكر أن هذه الأجهزة يجب أن تلبي متطلبات خاصة وأن يتم استخدامها وفقًا للوائح السلامة. ولكن الشيء الرئيسي هو أنه من المهم أن نفهم أنه، مثل أي جهاز طبي، لا يمكن استخدام بواعث موجة الأشعة تحت الحمراء لعدد من الأمراض.

تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان

الطول الموجي، ميكرون	عمل مفيد
9.5 ميكرومتر	التأثير المصحح المناعي في حالات نقص المناعة الناتجة عن الصيام والتسمم برابع كلوريد الكربون واستخدام مثبطات المناعة. يؤدي إلى استعادة المستويات الطبيعية للمناعة الخلوية.
16.25 ميكرومتر	عمل مضاد للأكسدة. يتم ذلك بسبب تكوين الجذور الحرة من الأكاسيد الفائقة والبيروكسيدات المائية وإعادة تركيبها.
8.2 و 6.4 ميكرومتر	تأثير مضاد للجراثيم وتطبيع البكتيريا المعوية بسبب التأثير على عملية تخليق هرمونات البروستاجلاندين، مما يؤدي إلى تأثير النمذجة المناعية.
22.5 ميكرومتر	يؤدي إلى نقل العديد من المركبات غير القابلة للذوبان، مثل جلطات الدم ولويحات تصلب الشرايين، إلى حالة قابلة للذوبان، مما يسمح بإزالتها من الجسم.

لذلك، يجب على أخصائي مؤهل، طبيب ذو خبرة، اختيار مسار العلاج. اعتمادًا على طول موجات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة، يمكن استخدام الأجهزة لأغراض مختلفة.

مقدمة

يُطلق على الأشعة تحت الحمراء اسم الإشعاع "الحراري" لأن جلد الإنسان ينظر إلى الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن الأجسام الساخنة على أنها إحساس بالحرارة. في هذه الحالة، تعتمد الأطوال الموجية المنبعثة من الجسم على درجة حرارة التسخين: كلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما قصر الطول الموجي وارتفعت شدة الإشعاع. يقع الطيف الإشعاعي لجسم أسود تمامًا عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (تصل إلى عدة آلاف من الكلفن) بشكل أساسي في هذا النطاق. تنبعث الأشعة تحت الحمراء من الذرات أو الأيونات المثارة. الأشعة تحت الحمراء هي عمليا نفس الضوء العادي.

والفرق الوحيد هو أنه عندما يضرب الأجسام، يصبح الجزء المرئي من الطيف مضاءً، ويمتص الجسم الأشعة تحت الحمراء، ويتحول إلى طاقة حرارية. وبدونها، لا يمكن تصور الحياة على كوكبنا. عندما تنتشر الأشعة تحت الحمراء في الفضاء، لا يوجد أي فقدان للطاقة تقريبًا. في الواقع، إنها طريقة تسخين طبيعية وأكثر تطوراً. ولذلك، بالنسبة لهندسة الطاقة الحرارية، فإن مسألة استخدام الأشعة تحت الحمراء مثيرة للاهتمام للغاية.

الغرض من هذا العمل هو إجراء دراسة لخصائص الأشعة تحت الحمراء والحماية من الأشعة تحت الحمراء. لتحقيق هذا الهدف، من الضروري حل المهام التالية:

1. النظر في خصائص الأشعة تحت الحمراء.

2. تحليل العوامل الضارة للأشعة تحت الحمراء.

3. دراسة طرق الحماية من التأثيرات الضارة للأشعة تحت الحمراء.

خصائص الأشعة تحت الحمراء ومصادرها

يتم إنشاء الأشعة تحت الحمراء بواسطة أي جسم ساخن، وتحدد درجة حرارته شدة وطيف الطاقة الكهرومغناطيسية المنبعثة. تعتبر الأجسام الساخنة التي تزيد درجة حرارتها عن 100 درجة مئوية مصدرًا للأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة. إحدى الخصائص الكمية للإشعاع هي شدة الإشعاع الحراري، والتي يمكن تعريفها بأنها الطاقة المنبعثة لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمنية (kcal/(m2h) أو W/m2). يُطلق على قياس شدة الإشعاع الحراري اسم قياس الأكتينوميتر (من الكلمات اليونانية أستينوس - راي وميتري - أقيس)، والجهاز المستخدم لتحديد شدة الإشعاع يسمى مقياس الأكتينوميتر. اعتمادًا على الطول الموجي، تتغير قدرة اختراق الأشعة تحت الحمراء. تتمتع الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (0.76-1.4 ميكرون) بأكبر قدرة على الاختراق، حيث تخترق الأنسجة البشرية على عمق عدة سنتيمترات. يتم الاحتفاظ بالأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة (9-420 ميكرون) في الطبقات السطحية من الجلد.

مصادر الأشعة تحت الحمراء. في الظروف الصناعية، يمكن توليد الحرارة من:

* أفران الصهر والتسخين والأجهزة الحرارية الأخرى؛

* تبريد المعادن الساخنة أو المنصهرة.

*الانتقال إلى الحرارة الطاقة الميكانيكيةقضى على قيادة المعدات التكنولوجية الرئيسية؛

* تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وغيرها.

يتم توزيع حوالي 60٪ من الطاقة الحرارية فيها بيئةبواسطة الأشعة تحت الحمراء. الطاقة الإشعاعية، التي تمر عبر الفضاء تقريبًا دون خسارة، تتحول مرة أخرى إلى حرارة. ليس للإشعاع الحراري أي تأثير مباشر على الهواء المحيط، اختراقها بحرية. يمكن تقسيم المصادر الصناعية للحرارة المشعة إلى أربع مجموعات حسب طبيعة الإشعاع:

* مع درجة حرارة سطحية مشعة تصل إلى 500 درجة مئوية (السطح الخارجي للأفران، وما إلى ذلك)؛ يحتوي طيفها على أشعة تحت حمراء بطول موجة 1.9-3.7 ميكرون.

* مع درجات حرارة السطح من 500 إلى 1300 درجة مئوية (اللهب المكشوف، الحديد الزهر المنصهر، وما إلى ذلك)؛ يحتوي طيفها في الغالب على الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي 1.9-3.7 ميكرون؛

* مع درجات حرارة تتراوح من 1300 إلى 1800 درجة مئوية (الفولاذ المنصهر، وما إلى ذلك)؛ يحتوي طيفها على كل من الأشعة تحت الحمراء، حتى القصيرة ذات الطول الموجي 1.2-1.9 ميكرون، والأشعة المرئية ذات السطوع العالي؛

* مع درجات حرارة أعلى من 1800 درجة مئوية (لهيب أفران القوس الكهربائي، وآلات اللحام، وما إلى ذلك)؛ يحتوي طيف انبعاثها، إلى جانب الأشعة تحت الحمراء والمرئية، على الأشعة فوق البنفسجية.

في جميع الأوقات، أحاطت الأشعة تحت الحمراء بالرجل. قبل ظهور التقدم التكنولوجي، كان لأشعة الشمس تأثير على جسم الإنسان، ومع ظهور الأجهزة المنزلية، أصبح للأشعة تحت الحمراء تأثير أيضًا في المنزل. يتم استخدام التسخين العلاجي لأنسجة الجسم بنجاح في الطب لعلاج العلاج الطبيعي لمختلف الأمراض.

لقد تمت دراسة خصائص الأشعة تحت الحمراء منذ فترة طويلة من قبل الفيزيائيين وتهدف إلى الحصول على أقصى قدر من الفوائد والفوائد للبشر. تم أخذ جميع معايير التأثيرات الضارة بعين الاعتبار وتم التوصية بطرق الحماية للحفاظ على صحة الإنسان.

الأشعة تحت الحمراء: ما هي؟

يسمى الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المرئي الذي يوفر تأثيرًا حراريًا قويًا بالأشعة تحت الحمراء. ويتراوح طول الأشعة من 0.74 إلى 2000 ميكرومتر، وهو ما بين انبعاث راديو الموجات الدقيقة والأشعة الحمراء المرئية، وهي الأطول في طيف الشمس.

في عام 1800، اكتشف عالم الفلك البريطاني ويليام هيرشل الإشعاع الكهرومغناطيسي. حدث هذا أثناء دراسة أشعة الشمس: لاحظ العالم ارتفاعًا كبيرًا في حرارة الأجهزة وتمكن من التمييز بين الإشعاع غير المرئي.

الأشعة تحت الحمراء لها اسم ثانٍ - "الحراري". تنبعث الحرارة من الأجسام التي يمكنها الحفاظ على درجة الحرارة. تسخن موجات الأشعة تحت الحمراء القصيرة بقوة أكبر، وإذا شعرت بالحرارة الضعيفة، فهذا يعني أن موجات طويلة المدى تنبعث من السطح. هناك ثلاثة أنواع من الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء:

قصيرة أو قصيرة تصل إلى 2.5 ميكرون؛
متوسط لا يزيد عن 50 ميكرون.
طويلة أو بعيدة 50-2000 ميكرومتر.

أي جسم تم تسخينه مسبقًا يصدر أشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة حرارية. وأشهر المصادر الطبيعية للحرارة هي الشمس، أما المصادر الصناعية فتشمل المصابيح الكهربائية والأجهزة المنزلية والمشعات التي يؤدي تشغيلها إلى توليد الحرارة.

أين يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء؟

كل اكتشاف جديد يجد تطبيقه، مع الاستخراج أعظم فائدةللأنسانية. ساعد اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في حل العديد من المشاكل في مختلف المجالات من الطب إلى المجال الصناعي.

أشهر المناطق التي يتم فيها استخدام خصائص الأشعة غير المرئية:

بمساعدة الأجهزة الخاصة، أجهزة التصوير الحراري، يمكنك اكتشاف كائن على مسافة بعيدة باستخدام خصائص الأشعة تحت الحمراء. أي جسم قادر على الحفاظ على درجة الحرارة على سطحه، وبالتالي ينبعث منه الأشعة تحت الحمراء. تكتشف الكاميرا الحرارية الأشعة الحرارية وتنشئ صورة دقيقة للجسم الذي يتم اكتشافه. هذا العقاريمكن استخدامها في الصناعة والممارسات العسكرية.
لتنفيذ إجراءات التتبع في الممارسة العسكرية، يتم استخدام الأجهزة ذات أجهزة الاستشعار التي يمكنها اكتشاف الهدف الذي ينبعث منه الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يتم نقل ما هو موجود بالضبط في البيئة المباشرة من أجل حساب المسار بشكل صحيح ليس فقط، ولكن أيضًا قوة التأثير، وغالبًا ما يكون الصاروخ.
يتم استخدام نقل الحرارة النشط مع الأشعة في الظروف المنزلية، وذلك باستخدام خصائص مفيدة لتدفئة الغرفة في موسم البرد. المشعاعات مصنوعة من المعدن القادر على الإرسال أكبر عددطاقة حرارية. وينطبق نفس التأثير على السخانات. بعض الأجهزة المنزلية: أجهزة التلفزيون والمكانس الكهربائية والمواقد والمكاوي لها نفس الخصائص.
في الصناعة، تتم عملية لحام المنتجات البلاستيكية والتليين باستخدام الأشعة تحت الحمراء.
يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء في الممارسة الطبية لعلاج بعض الأمراض بالحرارة، وكذلك لتطهير الهواء الداخلي باستخدام مصابيح الكوارتز.
يعد تجميع خرائط الطقس أمرًا مستحيلًا بدون أدوات خاصة مزودة بأجهزة استشعار للكشف الحراري والتي تحدد بسهولة حركة الهواء الدافئ والبارد.
وللأبحاث الفلكية، يتم تصنيع تلسكوبات خاصة حساسة للأشعة تحت الحمراء، قادرة على اكتشاف الأجسام الفضائية ذات درجات الحرارة المختلفة على السطح.
في صناعة المواد الغذائية للمعالجة الحرارية للحبوب.
لفحص الأوراق النقديةيتم استخدام الأجهزة ذات الأشعة تحت الحمراء، والتي يمكن من خلالها التعرف على الأوراق النقدية المزيفة.

تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان غامض. يمكن أن تؤدي الأطوال الموجية المختلفة إلى ردود فعل غير متوقعة. ويجب إيلاء اهتمام خاص ل الدفء الشمسيوالتي يمكن أن تسبب ضرراً وتصبح عاملاً مثيراً لإطلاق العمليات المرضية السلبية في الخلايا.

تضرب الأشعة ذات الطول الموجي الطويل الجلد وتنشط مستقبلات الحرارة، مما يمنحها الدفء اللطيف. هذا هو نطاق التردد الذي يستخدم بنشاط للتأثيرات العلاجية في الطب. يمتص الجلد معظم الحرارة، ويسقط على سطحه. يضمن التأثير المنخفض تسخينًا لطيفًا لسطح الجلد دون التأثير على الأعضاء الداخلية.

تعمل الموجات ذات الطول الموجي 9.6 ميكرون على تعزيز تجديد البشرة وتقوية جهاز المناعة وشفاء الجسم. يعتمد العلاج الطبيعي على استخدام موجات الأشعة تحت الحمراء الطويلة، مما يؤدي إلى العمليات التالية:

تتحسن الدورة الدموية عندما تسترخي العضلات الملساء بعد نقل المعلومات إلى منطقة ما تحت المهاد عند التأثير على الطبقة السطحية من الجلد؛
يعود ضغط الدم إلى طبيعته بعد توسع الأوعية.
يتم تزويد خلايا الجسم بشكل أكبر بالمواد المغذية والأكسجين، مما يحسن الحالة العامة؛
تتم التفاعلات الكيميائية الحيوية بشكل أسرع، مما يؤثر على عملية التمثيل الغذائي.
تتحسن المناعة وتزداد مقاومة الجسم للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.
يساعد تسريع عملية التمثيل الغذائي على إزالة المواد السامة وتقليل الخبث.

التأثير المرضي

الموجات ذات الطول الموجي القصير لها تأثير معاكس. يعود ضرر الأشعة تحت الحمراء إلى التأثير الحراري الشديد الذي تسببه الأشعة القصيرة. ينتشر تأثير حراري قوي في عمق الجسم، مما يسبب تسخين الأعضاء الداخلية. يؤدي ارتفاع درجة حرارة الأنسجة إلى الجفاف وارتفاع كبير في درجة حرارة الجسم.

يتحول الجلد في مكان التلامس مع الأشعة تحت الحمراء قصيرة الطول إلى اللون الأحمر ويتلقى حرقًا حراريًا، أحيانًا من الدرجة الثانية من الشدة مع ظهور بثور ذات محتويات غائمة. تتوسع الشعيرات الدموية في موقع الآفة وتنفجر، مما يؤدي إلى نزيف صغير.

تفقد الخلايا رطوبتها، ويصبح الجسم ضعيفًا وعرضة للإصابة بمختلف أنواع العدوى. إذا دخلت الأشعة تحت الحمراء إلى العينين، فإن هذه الحقيقة لها تأثير مدمر على الرؤية. يصبح الغشاء المخاطي للعين جافًا وتنكشف شبكية العين التأثير السلبي. تفقد العدسة مرونتها وشفافيتها، وهو أحد أعراض إعتام عدسة العين.

التعرض المفرط للحرارة يسبب زيادة في العمليات الالتهابية إن وجدت، كما أنه بمثابة أرض خصبة لحدوث الالتهابات. يقول الأطباء أن تجاوز درجة الحرارة بضع درجات يمكن أن يؤدي إلى الإصابة بالتهاب السحايا.

تؤدي الزيادة العامة في درجة حرارة الجسم إلى ضربة الشمس، والتي، إذا لم يتم تقديم المساعدة، يمكن أن تؤدي إلى عواقب لا رجعة فيها. العلامات الرئيسية لضربة الشمس:

ضعف عام؛
صداع قوي؛
عدم وضوح الرؤية
غثيان؛
زيادة معدل ضربات القلب؛
ظهور العرق البارد على الظهر.
فقدان الوعي على المدى القصير.

تحدث مضاعفات خطيرة مرتبطة بضعف التنظيم الحراري إذا استمر تكرار التعرض للأشعة تحت الحمراء لفترة طويلة. إذا لم يتم تقديم المساعدة للشخص في الوقت المناسب، يتم تعديل خلايا الدماغ، ويتم تثبيط نشاط الدورة الدموية.

قائمة الأنشطة في الدقائق الأولى بعد ظهور الأعراض المزعجة:

إزالة مصدر الأشعة تحت الحمراء من الضحية: نقل الشخص إلى الظل أو إلى مكان بعيد عن مصدر الحرارة الضارة.
قم بفك أو إزالة أي ملابس قد تتداخل مع التنفس العميق والحر.
افتح النافذة للسماح للهواء النقي بالتدفق بحرية.
امسحها بالماء البارد أو لفها في ورقة مبللة.
تطبيق البرد على الأماكن التي توجد فيها الشرايين الكبيرة (الصدغي، الفخذ، الجبهة، الإبطين).
إذا كان الشخص واعياً، فيجب إعطاؤه ماءً بارداً ونظيفاً ليشرب، فهذا الإجراء من شأنه أن يخفض درجة حرارة الجسم.
في حالة فقدان الوعي، يجب إجراء مجمع الإنعاش، يتكون من التنفس الاصطناعي والضغط على الصدر.
اتصل بسيارة الإسعاف لتلقي الرعاية الطبية المؤهلة.

دواعي الإستعمال

لأغراض علاجية، يتم استخدام الموجات الحرارية الطويلة على نطاق واسع في الممارسة الطبية. قائمة الأمراض طويلة جدًا:

ضغط دم مرتفع؛
متلازمة الألم
سوف تساعدك على خسارة الوزن الزائد.
أمراض المعدة والاثني عشر.
حالات الاكتئاب
أمراض الجهاز التنفسي.
أمراض الجلد.
التهاب الأنف، التهاب الأذن الوسطى غير معقدة.

موانع لاستخدام الأشعة تحت الحمراء

تعتبر فوائد الأشعة تحت الحمراء ذات قيمة بالنسبة للبشر في حالة عدم وجود أمراض أو أعراض فردية يكون فيها التعرض للأشعة تحت الحمراء غير مقبول:

أمراض الدم الجهازية، والميل إلى النزيف المتكرر.
الأمراض الالتهابية الحادة والمزمنة.
وجود عدوى قيحية في الجسم.
الأورام الخبيثة؛
قصور القلب في مرحلة المعاوضة.
حمل؛
الصرع وغيره من الاضطرابات العصبية الشديدة.
الأطفال حتى عمر ثلاث سنوات.

تدابير وقائية ضد الأشعة الضارة

يشمل الأشخاص المعرضون لخطر تلقي الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة أولئك الذين يحبون قضاء فترات طويلة من الوقت تحت أشعة الشمس الحارقة والعاملين في ورش العمل حيث يتم استخدام خصائص الأشعة الحرارية. لحماية نفسك، عليك اتباع التوصيات البسيطة:

يجب على أولئك الذين يحبون الحصول على سمرة جميلة أن يقللوا من الوقت الذي يقضونه في الشمس وأن يقوموا بتليين الجلد المكشوف بكريم وقائي قبل الخروج.
إذا كان هناك مصدر قريب للحرارة الشديدة، قلل من شدة الحرارة.
عند العمل في ورش العمل ذات درجات الحرارة المرتفعة، يجب أن يكون العمال مجهزين بمعدات الحماية الشخصية: ملابس خاصة، قبعات.
يجب تنظيم الوقت الذي تقضيه في الغرف ذات درجات الحرارة المرتفعة بشكل صارم.
عند تنفيذ الإجراءات يجب ارتداء النظارات الواقية للحفاظ على صحة العين.
قم بتركيب الأجهزة المنزلية عالية الجودة فقط في الغرف.

تحيط أنواع مختلفة من الإشعاع بالشخص في الخارج وفي الداخل. إن إدراك العواقب السلبية المحتملة سيساعدك على البقاء بصحة جيدة في المستقبل. لا يمكن إنكار أهمية الأشعة تحت الحمراء في تحسين حياة الإنسان، ولكن هناك أيضًا تأثيرًا مرضيًا يجب التخلص منه باتباع توصيات بسيطة.

الأشعة تحت الحمراء- الإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي يشغل المنطقة الطيفية بين الطرف الأحمر للضوء المرئي (بطول موجة 0 = 0.74 ميكرومتر وتردد 430 تيراهيرتز) وإشعاع راديو الميكروويف (1 ~ 1-2 مم، تردد 300 جيجاهرتز).

ينقسم النطاق الكامل للأشعة تحت الحمراء بشكل تقليدي إلى ثلاثة مجالات:

يتم أحيانًا فصل حافة الطول الموجي الطويل لهذا النطاق إلى نطاق منفصل من الموجات الكهرومغناطيسية - إشعاع تيراهيرتز (الإشعاع دون المليمتري).

يُطلق على الأشعة تحت الحمراء أيضًا اسم "الإشعاع الحراري"، نظرًا لأن جلد الإنسان ينظر إلى الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن الأجسام الساخنة على أنها إحساس بالحرارة. في هذه الحالة، تعتمد الأطوال الموجية المنبعثة من الجسم على درجة حرارة التسخين: كلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما قصر الطول الموجي وارتفعت شدة الإشعاع. يقع الطيف الإشعاعي لجسم أسود مطلق عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (تصل إلى عدة آلاف من الكلفن) بشكل أساسي في هذا النطاق. تنبعث الأشعة تحت الحمراء من الذرات أو الأيونات المثارة.

يوتيوب الموسوعي

1 / 3

✪ 36 مقياس الموجات الكهرومغناطيسية للأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية

✪ تجارب الفيزياء. انعكاس الأشعة تحت الحمراء

✪ تجارب الفيزياء. انكسار وامتصاص الأشعة تحت الحمراء

ترجمات

تاريخ الاكتشاف والخصائص العامة

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 من قبل عالم الفلك الإنجليزي دبليو هيرشل. أثناء دراسة الشمس، كان هيرشل يبحث عن طريقة لتقليل حرارة الأداة التي تم من خلالها إجراء الملاحظات. وباستخدام موازين الحرارة لتحديد تأثيرات أجزاء مختلفة من الطيف المرئي، اكتشف هيرشل أن "الحد الأقصى للحرارة" يكمن خلف اللون الأحمر المشبع، وربما "وراء الانكسار المرئي". تمثل هذه الدراسة بداية دراسة الأشعة تحت الحمراء.

في السابق، كانت المصادر المختبرية للأشعة تحت الحمراء عبارة عن أجسام ساخنة أو تفريغ كهربائي في الغازات. في الوقت الحاضر، يعتمد على ليزر الحالة الصلبة والغاز الجزيئي، المصادر الحديثةالأشعة تحت الحمراء مع تردد قابل للتعديل أو ثابت. لتسجيل الإشعاع في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء (حتى 1.3 ميكرومتر تقريبًا)، يتم استخدام لوحات فوتوغرافية خاصة. تتمتع أجهزة الكشف الكهروضوئية والمقاومات الضوئية بنطاق حساسية أوسع (يصل إلى 25 ميكرون تقريبًا). يتم تسجيل الإشعاع في منطقة الأشعة تحت الحمراء البعيدة بواسطة مقاييس البول - وهي أجهزة كشف حساسة للتدفئة بواسطة الأشعة تحت الحمراء.

تستخدم معدات الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في كل من التكنولوجيا العسكرية (على سبيل المثال، لتوجيه الصواريخ) والتكنولوجيا المدنية (على سبيل المثال، في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية). تستخدم مقاييس طيف الأشعة تحت الحمراء العدسات والمنشورات أو شبكات الحيود والمرايا كعناصر بصرية. وللتخلص من امتصاص الإشعاع في الهواء، يتم تصنيع أجهزة قياس الطيف لمنطقة الأشعة تحت الحمراء البعيدة في نسخة مفرغة.

نظرًا لأن أطياف الأشعة تحت الحمراء ترتبط بالحركات الدورانية والاهتزازية في الجزيء، وكذلك مع التحولات الإلكترونية في الذرات والجزيئات، فإن التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء يسمح للمرء بالحصول على معلومات مهمة حول بنية الذرات والجزيئات، بالإضافة إلى بنية شريط البلورات.

نطاقات الأشعة تحت الحمراء

عادةً ما تبعث الأجسام الأشعة تحت الحمراء عبر كامل نطاق الأطوال الموجية، ولكن في بعض الأحيان تكون منطقة محدودة فقط من الطيف موضع اهتمام لأن أجهزة الاستشعار عادةً ما تجمع الإشعاع فقط ضمن نطاق ترددي معين. وبالتالي، غالبًا ما يتم تقسيم نطاق الأشعة تحت الحمراء إلى نطاقات أصغر.

مخطط التقسيم التقليدي

في أغلب الأحيان، يتم التقسيم إلى نطاقات أصغر على النحو التالي:

اختصار	الطول الموجي	طاقة الفوتون	صفة مميزة
الأشعة تحت الحمراء القريبة، NIR	0.75-1.4 ميكرون	0.9-1.7 فولت	الأشعة تحت الحمراء القريبة، محدودة من جهة بالضوء المرئي، ومن جهة أخرى بشفافية الماء، والتي تتدهور بشكل ملحوظ عند 1.45 ميكرومتر. تعمل مصابيح LED والليزر بالأشعة تحت الحمراء واسعة الانتشار لأنظمة الاتصالات الضوئية المحمولة جواً والألياف في هذا النطاق. تعتبر كاميرات الفيديو وأجهزة الرؤية الليلية المعتمدة على أنابيب تكثيف الصور حساسة أيضًا في هذا النطاق.
الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير (SWIR).	1.4-3 ميكرون	0.4-0.9 فولت	يزداد امتصاص الماء للإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل ملحوظ عند 1450 نانومتر. يسود النطاق 1530-1560 نانومتر في منطقة الاتصالات لمسافات طويلة.
الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي المتوسط (MWIR).	3-8 ميكرون	150-400 ميلي فولت	في هذا النطاق، تبدأ الأجسام التي تم تسخينها إلى عدة مئات من الدرجات المئوية في الانبعاث. في هذا النطاق، تعتبر الرؤوس الحرارية لأنظمة الدفاع الجوي وأجهزة التصوير الحراري التقنية حساسة.
الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي الطويل، LWIR	8-15 ميكرون	80-150 ميلي فولت	في هذا النطاق، تبدأ الأجسام التي تبلغ درجة حرارتها حوالي صفر درجة مئوية في الإشعاع. تعتبر أجهزة التصوير الحراري لأجهزة الرؤية الليلية حساسة في هذا النطاق.
الأشعة تحت الحمراء البعيدة، منطقة معلومات الطيران	15 - 1000 ميكرومتر	1.2-80 ميلي فولت

مخطط CIE

لجنة الإضاءة الدولية الدولية اللجنة على الإضاءة ) توصي بتقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى المجموعات الثلاث التالية:

IR-A: 700 نانومتر – 1400 نانومتر (0.7 ميكرومتر – 1.4 ميكرومتر)
IR-B: 1400 نانومتر – 3000 نانومتر (1.4 ميكرومتر – 3 ميكرومتر)
IR-C: 3000 نانومتر – 1 مم (3 ميكرومتر – 1000 ميكرومتر)

مخطط ISO 20473

الإشعاع الحراري

الإشعاع الحراري أو الإشعاع هو نقل الطاقة من جسم إلى آخر على شكل موجات كهرومغناطيسية تنبعث من الأجسام بسبب طاقتها الداخلية. يقع الإشعاع الحراري بشكل رئيسي في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف من 0.74 ميكرون إلى 1000 ميكرون. من السمات المميزة للتبادل الحراري الإشعاعي أنه يمكن إجراؤه بين الأجسام الموجودة ليس فقط في أي وسط، ولكن أيضًا في الفراغ. مثال على الإشعاع الحراري هو الضوء الصادر من المصباح المتوهج. يتم وصف قوة الإشعاع الحراري لجسم يفي بمعايير الجسم الأسود المطلق بواسطة قانون ستيفان-بولتزمان. يتم وصف العلاقة بين القدرات الانبعاثية والامتصاصية للأجسام من خلال قانون كيرشوف للإشعاع. يعد الإشعاع الحراري أحد الأنواع الثلاثة الأساسية لنقل الطاقة الحرارية (بالإضافة إلى التوصيل الحراري والحمل الحراري). إشعاع التوازن هو الإشعاع الحراري الذي يكون في حالة توازن ديناميكي حراري مع المادة.

رؤية بالأشعة تحت الحمراء

طلب

جهاز رؤية ليلية

هناك عدة طرق لتصور صورة غير مرئية بالأشعة تحت الحمراء:

تعتبر كاميرات الفيديو شبه الموصلة الحديثة حساسة للأشعة تحت الحمراء القريبة. لتجنب أخطاء عرض الألوان، تم تجهيز كاميرات الفيديو المنزلية العادية بفلتر خاص يقطع صورة الأشعة تحت الحمراء. كاميرات أنظمة الأمن، كقاعدة عامة، لا تحتوي على مثل هذا المرشح. ومع ذلك، في الظلام لا توجد مصادر طبيعية للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء، لذلك بدون الإضاءة الاصطناعية (على سبيل المثال، مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء)، لن تظهر هذه الكاميرات أي شيء.
المحول الإلكتروني البصري هو جهاز إلكتروني ضوئي فراغي يعمل على تضخيم الضوء في الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. تتميز بحساسية عالية وقادرة على إنتاج الصور في ظروف الإضاءة المنخفضة جدًا. إنها أجهزة الرؤية الليلية الأولى تاريخيًا ولا تزال تستخدم على نطاق واسع اليوم في أجهزة الرؤية الليلية الرخيصة. وبما أنها تعمل فقط في مجال الأشعة تحت الحمراء القريبة، فهي، مثل كاميرات الفيديو شبه الموصلة، تتطلب الإضاءة.
البولوميتر - جهاز استشعار حراري. تعد مقاييس البولومترات الخاصة بأنظمة الرؤية التقنية وأجهزة الرؤية الليلية حساسة في نطاق الطول الموجي 3..14 ميكرون (منتصف الأشعة تحت الحمراء)، والذي يتوافق مع الإشعاع الصادر من الأجسام التي يتم تسخينها من 500 إلى -50 درجة مئوية. وبالتالي، فإن الأجهزة البوليمرية لا تتطلب إضاءة خارجية، وتسجيل إشعاع الكائنات نفسها وإنشاء صورة لفرق درجة الحرارة.

التصوير الحراري

التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء أو التصوير الحراري أو الفيديو الحراري هو الطريقة العلميةالحصول على مخطط حراري - صورة بالأشعة تحت الحمراء توضح توزيع مجالات درجة الحرارة. تكتشف الكاميرات الحرارية أو أجهزة التصوير الحراري الإشعاع في نطاق الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي (حوالي 900-14000 نانومتر أو 0.9-14 ميكرومتر) وتستخدم هذا الإشعاع لإنشاء صور تساعد في تحديد المناطق شديدة الحرارة أو منخفضة التبريد. بما أن الأشعة تحت الحمراء تنبعث من جميع الأجسام التي لها درجة حرارة، وفقًا لصيغة بلانك لإشعاع الجسم الأسود، فإن التصوير الحراري يسمح للمرء "برؤية" البيئة مع أو بدون ضوء مرئي. تزداد كمية الإشعاع المنبعثة من جسم ما مع زيادة درجة حرارته، لذلك يسمح لنا التصوير الحراري برؤية الاختلافات في درجة الحرارة. عندما ننظر من خلال جهاز التصوير الحراري، تكون الأجسام الدافئة مرئية بشكل أفضل من تلك التي يتم تبريدها إلى درجة الحرارة المحيطة؛ يمكن رؤية البشر والحيوانات ذوات الدم الحار بسهولة أكبر في البيئة، ليلاً ونهارًا. ونتيجة لذلك، يمكن أن يعزى التقدم في استخدام التصوير الحراري إلى الأجهزة العسكرية والأمنية.

صاروخ موجه بالأشعة تحت الحمراء

رأس موجه بالأشعة تحت الحمراء - رأس موجه يعمل على مبدأ التقاط موجات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الهدف الذي يتم التقاطه. هو جهاز بصري إلكتروني مصمم لتحديد الهدف على الخلفية المحيطة وإصدار إشارة قفل لجهاز التصويب الآلي (ADU)، بالإضافة إلى قياس وإصدار إشارة السرعة الزاوية لخط البصر إلى الطيار الآلي.

سخان الأشعة تحت الحمراء

نقل البيانات

لقد أتاح انتشار مصابيح LED التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء والليزر والثنائيات الضوئية إنشاء طريقة بصرية لاسلكية لنقل البيانات بناءً عليها. في تكنولوجيا الكمبيوترتستخدم عادةً لتوصيل أجهزة الكمبيوتر بالأجهزة الطرفية (واجهة IrDA)، وعلى عكس قناة الراديو، فإن قناة الأشعة تحت الحمراء غير حساسة للتداخل الكهرومغناطيسي، وهذا يسمح باستخدامها في البيئات الصناعية. تشمل عيوب قناة الأشعة تحت الحمراء الحاجة إلى نوافذ بصرية على المعدات، والتوجيه النسبي الصحيح للأجهزة، وسرعات نقل منخفضة (عادة لا تتجاوز 5-10 ميجابت/ثانية، ولكن عند استخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء، من الممكن الحصول على سرعات أعلى بكثير). وبالإضافة إلى ذلك، لا يتم ضمان سرية نقل المعلومات. في ظل ظروف الرؤية المباشرة، يمكن لقناة الأشعة تحت الحمراء توفير الاتصال عبر مسافات تصل إلى عدة كيلومترات، ولكنها أكثر ملاءمة لتوصيل أجهزة الكمبيوتر الموجودة في نفس الغرفة، حيث توفر الانعكاسات من جدران الغرفة اتصالاً مستقرًا وموثوقًا. النوع الأكثر طبيعية للطوبولوجيا هنا هو "الحافلة" (أي أن جميع المشتركين يستقبلون الإشارة المرسلة في وقت واحد). لا يمكن لقناة الأشعة تحت الحمراء أن تنتشر على نطاق واسع، فقد حلت محلها قناة الراديو.

ويستخدم الإشعاع الحراري أيضًا لاستقبال الإشارات التحذيرية.

جهاز التحكم

تستخدم الثنائيات والثنائيات الضوئية بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في لوحات التحكم عن بعد وأنظمة التشغيل الآلي وأنظمة الأمان وبعض الهواتف المحمولة (منفذ الأشعة تحت الحمراء) وما إلى ذلك. الأشعة تحت الحمراء لا تصرف انتباه الإنسان بسبب عدم رؤيتها.

ومن المثير للاهتمام أن الأشعة تحت الحمراء لجهاز التحكم عن بعد المنزلي يتم تسجيلها بسهولة باستخدام كاميرا رقمية.

الدواء

تم العثور على التطبيقات الأكثر شيوعًا للأشعة تحت الحمراء في الطب في أجهزة استشعار تدفق الدم المختلفة (PPGs).

تستخدم أجهزة قياس معدل ضربات القلب (HR - معدل ضربات القلب) المستخدمة على نطاق واسع ومقاييس تشبع الأكسجين في الدم (Sp02) مصابيح LED باللون الأخضر (للنبض) والأحمر والأشعة تحت الحمراء (لـ SpO2).

يتم استخدام أشعة الليزر تحت الحمراء في تقنية DLS (تشتت الضوء الرقمي) لتحديد معدل ضربات القلب وخصائص تدفق الدم.

تستخدم الأشعة تحت الحمراء في العلاج الطبيعي.

تأثير الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة:

تحفيز وتحسين الدورة الدموية: عند التعرض للأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة على الجلد، يتم تهيج مستقبلات الجلد، وبسبب رد فعل منطقة ما تحت المهاد، تسترخي العضلات الملساء للأوعية الدموية، ونتيجة لذلك تتوسع الأوعية .
تحسين العمليات الأيضية. عند تعرضها للحرارة، تحفز الأشعة تحت الحمراء النشاط على المستوى الخلوي، مما يحسن عمليات التنظيم العصبي والتمثيل الغذائي.

تعقيم المواد الغذائية

يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء لتعقيم المنتجات الغذائية لتطهيرها.

الصناعات الغذائية

من السمات الخاصة لاستخدام الأشعة تحت الحمراء في صناعة المواد الغذائية إمكانية اختراق الموجات الكهرومغناطيسية في المنتجات المسامية الشعرية مثل الحبوب والحبوب والدقيق وما إلى ذلك إلى عمق يصل إلى 7 مم. تعتمد هذه القيمة على طبيعة السطح والبنية وخصائص المواد وخصائص تردد الإشعاع. ليس للموجة الكهرومغناطيسية ذات نطاق تردد معين تأثير حراري فحسب، بل لها أيضًا تأثير بيولوجي على المنتج، مما يساعد على تسريع التحولات الكيميائية الحيوية في البوليمرات البيولوجية (