Światło podczerwone – warsztaty o niewidzialnie ciepłym promieniowaniu. Korzystne i szkodliwe właściwości promieniowania podczerwonego na człowieka Krótko o zastosowaniu promieniowania podczerwonego

Źródła promieniowania podczerwonego

Potężnym źródłem promieniowania podczerwonego jest Słońce, którego około 50% leży w obszarze podczerwieni. Znacząca część (od 70 do 80%) energii promieniowania żarówek z żarnikiem wolframowym pochodzi z promieniowania podczerwonego.

Podczas fotografowania w ciemności oraz w niektórych urządzeniach do obserwacji nocnych, lampy podświetlające są wyposażone w filtr podczerwieni, który przepuszcza wyłącznie promieniowanie podczerwone. Potężnym źródłem promieniowania podczerwonego jest węglowy łuk elektryczny o temperaturze ~ 3900 K, którego promieniowanie jest zbliżone do promieniowania ciała doskonale czarnego, a także różne lampy wyładowcze (spalanie impulsowe i ciągłe). Do ogrzewania radiacyjnego pomieszczeń stosuje się spirale wykonane z drutu nichromowego, podgrzewane do temperatury ~ 950 K. Dla lepszego skupienia promieniowania podczerwonego takie grzejniki wyposaża się w reflektory. Na przykład w badaniach naukowych podczas uzyskiwania widm absorpcji w podczerwieni w różnych obszarach widma stosuje się specjalne źródła promieniowania podczerwonego: lampy z paskiem wolframowym, szpilki Nernsta, globary, wysokoprężne lampy rtęciowe itp.

Promieniowanie niektórych optycznych generatorów kwantowych - laserów również leży w zakresie podczerwieni widma; na przykład promieniowanie lasera ze szkła neodymowego ma długość fali 1,06 µm, lasera na mieszaninie neonu i helu – 1,15 µm i 3,39 µm, lasera na dwutlenku węgla – 10,6 µm, lasera półprzewodnikowego na InSb – 5 µm i itp. Odbiorniki promieniowania podczerwonego opierają się na konwersji energii promieniowania podczerwonego na inny rodzaj energii, który można zmierzyć konwencjonalnymi metodami.

Wyróżnia się odbiorniki termiczne i fotoelektryczne promieniowania podczerwonego.W pierwszym przypadku zaabsorbowane promieniowanie podczerwone powoduje wzrost temperatury termoczułego elementu odbiornika, co jest rejestrowane. W odbiornikach fotoelektrycznych zaabsorbowane promieniowanie podczerwone prowadzi do pojawienia się lub zmiany prądu lub napięcia elektrycznego. Odbiorniki fotoelektryczne w odróżnieniu od termicznych są odbiornikami selektywnymi, czyli czułymi tylko w określonym obszarze widma. Specjalne klisze i płyty fotograficzne – infrapłyty – są również wrażliwe na promieniowanie podczerwone (do l = 1,2 mikrona), dlatego też zdjęcia można wykonywać w promieniowaniu podczerwonym.

Zastosowania promieniowania podczerwonego

Promieniowanie podczerwone jest szeroko stosowany w badaniach naukowych, przy rozwiązywaniu dużej liczby problemów praktycznych, w sprawach wojskowych itp. Badanie widm emisyjnych i absorpcyjnych w obszarze podczerwieni służy do badania struktury powłoki elektronowej atomów, w celu określenia struktury cząsteczek, a także do jakościowej i ilościowej analizy mieszanin substancji o złożonym składzie molekularnym, np. paliw silnikowych. Ze względu na różnicę współczynników rozproszenia, odbicia i transmisji ciał w promieniowaniu widzialnym i podczerwonym, fotografia uzyskana w promieniowaniu podczerwonym ma szereg cech w porównaniu z fotografią konwencjonalną. Na przykład obrazy w podczerwieni często ujawniają szczegóły, które nie są widoczne na zwykłej fotografii.

W przemyśle promieniowanie podczerwone wykorzystywane jest do suszenia i podgrzewania materiałów i produktów po ich napromieniowaniu, a także do wykrywania ukrytych wad produktów.

Oparty na fotokatodach wrażliwych na promieniowanie podczerwone (dla l< 1,3 мкм), созданы специальные приборы - электроннооптические преобразователи, в которых не видимое глазом инфракрасное изображение объекта на фотокатоде преобразуется в видимое. На этом принципе построены различные приборы ночного видения (бинокли, прицелы и др.), позволяющие при облучении наблюдаемых объектов инфракрасным излучением от специальных источников вести наблюдение или прицеливание в полной темноте. Создание высокочувствительных приёмников Инфракрасного излучения позволило построить специальные приборы - теплопеленгаторы для обнаружения и пеленгации объектов, температура которых выше температуры окружающего фона (нагретые трубы кораблей, двигатели самолётов, выхлопные трубы танков и др.), по их собственному тепловому Инфракрасному излучению. На принципе использования теплового излучения цели созданы также системы самонаведения на цель снарядов и ракет. Специальная оптическая система и приёмник инфракрасного излучения, расположенные в головной части ракеты, принимают инфракрасное излучение от цели, температура которой выше температуры окружающей среды (например, собственное инфракрасное излучение самолётов, кораблей, заводов, тепловых электростанций), а автоматическое следящее устройство, связанное с рулями, направляет ракету точно в цель. Инфракрасные локаторы и дальномеры позволяют обнаруживать в темноте любые объекты и измерять расстояния до них.

Optyczne generatory kwantowe emitujące w zakresie podczerwieni są również wykorzystywane w komunikacji naziemnej i kosmicznej.

Promienie podczerwone (IR) to fale elektromagnetyczne. Ludzkie oko nie jest w stanie dostrzec tego promieniowania, ale człowiek postrzega je jako energię cieplną i odczuwa ją na całej skórze. Jesteśmy stale otoczeni źródłami promieniowania podczerwonego, które różnią się intensywnością i długością fali.

Czy powinniśmy uważać na promienie podczerwone, czy przynoszą one szkodę czy korzyść ludziom i jakie są ich skutki?

Co to jest promieniowanie podczerwone i jego źródła?

Jak wiadomo, widmo promieniowania słonecznego, odbieranego przez ludzkie oko jako barwa widzialna, mieści się pomiędzy falami fioletowymi (najkrótsza – 0,38 mikrona) a czerwoną (najdłuższa – 0,76 mikrona). Oprócz tych fal istnieją fale elektromagnetyczne niedostępne dla ludzkiego oka - ultrafiolet i podczerwień. „Ultra” oznacza, że są one poniżej lub innymi słowy mniej promieniowania fioletowego. „Infra” oznacza odpowiednio wyższe lub bardziej czerwone promieniowanie.

Oznacza to, że promieniowanie podczerwone to fale elektromagnetyczne leżące poza zakresem barwy czerwonej, których długość jest dłuższa niż długość widzialnego promieniowania czerwonego. Badając promieniowanie elektromagnetyczne, niemiecki astronom William Herschel odkrył niewidzialne fale, które powodowały wzrost temperatury termometru, i nazwał je promieniowaniem termicznym w podczerwieni.

Najpotężniejszym naturalnym źródłem promieniowania cieplnego jest Słońce. Ze wszystkich promieni emitowanych przez gwiazdę 58% to podczerwień. Źródłami sztucznymi są wszystkie elektryczne urządzenia grzewcze, które zamieniają energię elektryczną na ciepło, a także wszelkie przedmioty, których temperatura jest wyższa od zera absolutnego - 273 ° C.

Właściwości promieniowania podczerwonego

Promieniowanie podczerwone ma taki sam charakter i właściwości jak zwykłe światło, tylko ma dłuższą długość fali. Widoczne dla oka fale świetlne, docierające do obiektów, w określony sposób odbijają się i załamują, a człowiek widzi odbicie obiektu w szerokiej gamie barw. Promienie podczerwone po dotarciu do obiektu są przez niego pochłaniane, uwalniając energię i ogrzewając obiekt. Nie widzimy promieniowania podczerwonego, ale odczuwamy je w postaci ciepła.

Innymi słowy, gdyby Słońce nie emitowało szerokiego spektrum długofalowych promieni podczerwonych, człowiek widziałby tylko światło słoneczne, ale nie czułby jego ciepła.

Trudno wyobrazić sobie życie na Ziemi bez ciepła słonecznego.

Część jest pochłaniana przez atmosferę, a docierające do nas fale dzielą się na:

Krótkie - długość mieści się w przedziale 0,74 mikrona - 2,5 mikrona i są emitowane przez przedmioty nagrzane do temperatury powyżej 800 ° C;

Medium – od 2,5 mikrona do 50 mikronów, temperatura ogrzewania od 300 do 600°C;

Długie – najszerszy zakres od 50 mikronów do 2000 mikronów (2 mm), t do 300°C.

Właściwości promieniowania podczerwonego, jego zalety i szkody dla organizmu ludzkiego zależą od źródła promieniowania - im wyższa temperatura emitera, tym intensywniejsze są fale i im głębsza jest ich zdolność penetracji, stopień wpływu na życie organizmy. Badania przeprowadzone na materiale komórkowym roślin i zwierząt odkryły szereg przydatnych właściwości promieni podczerwonych, które znalazły szerokie zastosowanie w medycynie.

Korzyści z promieniowania podczerwonego dla człowieka, zastosowanie w medycynie

Badania medyczne udowodniły, że promienie podczerwone dalekiego zasięgu są nie tylko bezpieczne dla człowieka, ale także bardzo przydatne. Aktywują przepływ krwi i usprawniają procesy metaboliczne, hamują rozwój bakterii i sprzyjają szybkiemu gojeniu ran po zabiegach chirurgicznych. Wspomagają rozwój odporności na toksyczne chemikalia i promieniowanie gamma, stymulują eliminację toksyn i odpadów poprzez pot i mocz oraz obniżają poziom cholesterolu.

Szczególnie skuteczne są promienie o długości 9,6 mikrona, które sprzyjają regeneracji (odbudowie) i gojeniu narządów i układów organizmu człowieka.

W medycynie ludowej od niepamiętnych czasów stosowano leczenie podgrzewaną glinką, piaskiem czy solą – są to żywe przykłady dobroczynnego działania termicznych promieni podczerwonych na człowieka.

Współczesna medycyna nauczyła się wykorzystywać korzystne właściwości w leczeniu wielu chorób:

Za pomocą promieniowania podczerwonego można leczyć złamania kości, zmiany patologiczne w stawach, łagodzić bóle mięśni;

Promienie podczerwone mają pozytywny wpływ w leczeniu pacjentów sparaliżowanych;

Szybko goją rany (pooperacyjne i inne), łagodzą ból;

Pobudzając krążenie krwi, pomagają normalizować ciśnienie krwi;

Poprawia krążenie krwi w mózgu i pamięć;

Usuń sole metali ciężkich z organizmu;

Mają wyraźne działanie przeciwdrobnoustrojowe, przeciwzapalne i przeciwgrzybicze;

Wzmocnij układ odpornościowy.

Astma oskrzelowa, zapalenie płuc, osteochondroza, zapalenie stawów, kamica moczowa, odleżyny, wrzody, zapalenie korzeni, odmrożenia, choroby układu trawiennego - to nie jest pełna lista patologii, w leczeniu których wykorzystuje się pozytywne działanie promieniowania podczerwonego.

Ogrzewanie pomieszczeń mieszkalnych urządzeniami emitującymi promieniowanie podczerwone sprzyja jonizacji powietrza, zwalcza alergie, niszczy bakterie, grzyby pleśniowe oraz poprawia kondycję skóry poprzez aktywację krążenia krwi. Kupując grzejnik, koniecznie wybierz urządzenia długofalowe.

Inne aplikacje

Właściwość obiektów do emitowania fal cieplnych znalazła zastosowanie w różnych obszarach działalności człowieka. Na przykład za pomocą specjalnych kamer termograficznych zdolnych do wychwytywania promieniowania cieplnego można zobaczyć i rozpoznać dowolne obiekty w absolutnej ciemności. Kamery termowizyjne są szeroko stosowane w zastosowaniach wojskowych i przemysłowych do wykrywania niewidzialnych obiektów.

W meteorologii i astrologii promienie podczerwone służą do określania odległości do obiektów, chmur, temperatury powierzchni wody itp. Teleskopy na podczerwień umożliwiają badanie obiektów kosmicznych niedostępnych dla wzroku za pomocą konwencjonalnych instrumentów.

Nauka nie stoi w miejscu, a liczba urządzeń IR i obszary ich zastosowań stale rosną.

Szkoda

Człowiek, jak każde ciało, emituje fale podczerwone średnie i długie, których długość waha się od 2,5 mikrona do 20-25 mikronów, dlatego fale o tej długości są całkowicie bezpieczne dla człowieka. Fale krótkie są w stanie wniknąć głęboko w tkankę człowieka, powodując nagrzanie narządów wewnętrznych.

Krótkofalowe promieniowanie podczerwone jest nie tylko szkodliwe, ale także bardzo niebezpieczne dla człowieka, szczególnie dla narządu wzroku.

Do udaru cieplnego słonecznego, wywołanego falami krótkimi, dochodzi, gdy mózg nagrzewa się zaledwie o 1°C. Jego objawy to:

Ciężkie zawroty głowy;

Mdłości;

Przyspieszone tętno;

Utrata przytomności.

Metalurdzy i hutnicy, stale narażeni na działanie termiczne krótkich promieni podczerwonych, częściej niż inni cierpią na choroby układu sercowo-naczyniowego, mają osłabiony układ odpornościowy i częściej są narażeni na przeziębienia.

Aby uniknąć szkodliwego działania promieniowania podczerwonego, należy podjąć środki ochronne i ograniczyć czas przebywania pod niebezpiecznym promieniowaniem. Ale korzyści płynące z termicznego promieniowania słonecznego dla życia na naszej planecie są niezaprzeczalne!

W 1800 roku naukowiec William Herschel ogłosił swoje odkrycie na spotkaniu Towarzystwa Królewskiego w Londynie. Zmierzył temperatury poza widmem i odkrył niewidzialne promienie o dużej mocy grzewczej. Eksperyment przeprowadził wykorzystując filtry teleskopowe. Zauważył, że w różnym stopniu pochłaniają one światło i ciepło pochodzące z promieni słonecznych.

Po 30 latach bezdyskusyjnie udowodniono istnienie niewidzialnych promieni znajdujących się poza czerwoną częścią widzialnego widma słonecznego. Francuski Becquerel nazwał to promieniowanie podczerwonym.

Właściwości promieniowania IR

Widmo promieniowania podczerwonego składa się z pojedynczych linii i pasm. Ale może też mieć charakter ciągły. Wszystko zależy od źródła promieni IR. Innymi słowy, liczy się energia kinetyczna lub temperatura atomu lub cząsteczki. Każdy element układu okresowego ma inną charakterystykę w różnych temperaturach.

Na przykład widma w podczerwieni wzbudzonych atomów, ze względu na względny stan spoczynku wiązki jądra, będą miały ściśle liniowe widma IR. Wzbudzone cząsteczki są prążkowane i losowo rozmieszczone. Wszystko zależy nie tylko od mechanizmu superpozycji własnych widm liniowych każdego atomu. Ale także z interakcji tych atomów ze sobą.

Wraz ze wzrostem temperatury zmieniają się właściwości widmowe ciała. Zatem ogrzane ciała stałe i ciecze emitują ciągłe widmo podczerwieni. W temperaturach poniżej 300°C promieniowanie ogrzanego ciała stałego mieści się całkowicie w zakresie podczerwieni. Zarówno badanie fal IR, jak i zastosowanie ich najważniejszych właściwości zależy od zakresu temperatur.

Głównymi właściwościami promieni IR są absorpcja i dalsze nagrzewanie ciał. Zasada przenoszenia ciepła przez promienniki podczerwieni różni się od zasad konwekcji lub przewodzenia. Obiekt znajdujący się w strumieniu gorących gazów traci pewną ilość ciepła, o ile jego temperatura jest niższa od temperatury ogrzanego gazu.

I odwrotnie: jeśli emitery podczerwieni naświetlają obiekt, nie oznacza to, że jego powierzchnia pochłania to promieniowanie. Może również odbijać, pochłaniać i przepuszczać promienie bez strat. Prawie zawsze napromieniany obiekt pochłania część tego promieniowania, część odbija i część przepuszcza.

Nie wszystkie świecące obiekty lub nagrzane ciała emitują fale podczerwone. Na przykład świetlówki lub płomień kuchenki gazowej nie mają takiego promieniowania. Zasada działania świetlówek opiera się na świeceniu (fotoluminescencji). Jego widmo jest najbliższe widmu światła dziennego, światła białego. Dlatego prawie nie ma w nim promieniowania IR. A największe natężenie promieniowania płomienia kuchenki gazowej występuje przy długości fali niebieskiej. Promieniowanie podczerwone wymienionych nagrzanych ciał jest bardzo słabe.

Istnieją również substancje przezroczyste dla światła widzialnego, ale nie zdolne do przepuszczania promieni podczerwonych. Przykładowo kilkucentymetrowa warstwa wody nie będzie przepuszczać promieniowania podczerwonego o długości fali większej niż 1 mikron. W takim przypadku osoba może gołym okiem rozróżnić obiekty znajdujące się na dole.

Teoria promieniowania podczerwonego

Cała różnorodnośćnauki emanujące ze Słońca mają jedną naturę -są to fale elektromagnetyczne. Różnorodność ich właściwości wynika z różnic w długości fali. Widoczna część widma promieniowania słonecznego zaczyna się od fal najkrótszych - fal fioletowych (0,38 mikrona), a kończy na falach najdłuższych (0,76 mikrona), które ludzkie oko postrzega jako czerwone.

Niemiecki naukowiec William Herschel w 1800 roku odkrył pewne niewidzialne promienie poza czerwoną częścią widma, powodując znaczny wzrost temperatury termometru, którego używał do badań. Promieniowanie to nazwano podczerwienią.

Jaki wpływ ma promieniowanie podczerwone na organizm człowieka? Dowiedzmy Się.

Co to jest promieniowanie podczerwone

Promieniowanie sąsiadujące z czerwoną częścią widma widzialnego, nie odbierane przez nasze narządy wzroku, ale mające zdolność podgrzewania oświetlanych powierzchni, nazwano podczerwienią. Przedrostek „infra” oznacza „więcej”. W naszym przypadku są to promienie elektromagnetyczne o długości fali większej niż widzialne światło czerwone.

Jakie jest źródło promieniowania podczerwonego

Jej naturalnym źródłem jest Słońce. Zasięg promieni podczerwonych jest dość szeroki. Są to fale o długości od 7 do 14 mikrometrów (µm). W atmosferze ziemskiej następuje częściowa absorpcja i rozpraszanie promieni podczerwonych.

O skali podczerwonego promieniowania słonecznego świadczy fakt, że stanowi ono 58% całego widma fal elektromagnetycznych emitowanych przez naszą gwiazdę.

Ten dość szeroki zakres promieni IR dzieli się na trzy części:

długie fale emitowane przez grzejnik o temperaturze od 35 do 300 °C;

średnia - od 300 do 700 °C;

krótka - ponad 700°C.

Wszystkie są emitowane przez atomy wzbudzone (czyli te posiadające nadmiar energii), a także jony substancji. Wszystkie ciała są źródłem promieniowania podczerwonego, jeżeli ich temperatura jest wyższa od zera absolutnego (minus 273°C).

Zatem w zależności od temperatury emitera powstają promienie podczerwone o różnej długości fali, natężeniu i zdolnościach penetracji. A to określa, jak promieniowanie podczerwone wpływa na żywy organizm.

Korzyści i szkody promieniowania podczerwonego dla zdrowia człowieka

Możesz odpowiedzieć na pytanie - czy promieniowanie podczerwone jest szkodliwe dla człowieka, uzbrojony w pewne informacje.

Długofalowe promienie podczerwone uderzające w skórę oddziałują na receptory nerwowe, powodując uczucie ciepła. Dlatego promieniowanie podczerwone nazywane jest również promieniowaniem cieplnym.

Ponad 90% tego promieniowania jest pochłaniane przez wilgoć zawartą w górnych warstwach skóry. Powoduje jedynie wzrost temperatury skóry. Badania medyczne wykazały, że promieniowanie długofalowe jest nie tylko bezpieczne dla człowieka, ale także poprawia odporność i uruchamia mechanizm regeneracji i gojenia wielu narządów i układów. Szczególnie skuteczne są pod tym względem promienie podczerwone o długości fali 9,6 mikrona. Okoliczności te determinują zastosowanie promieniowania podczerwonego w medycynie.

Zupełnie inny mechanizm działania promieni podczerwonych na organizm ludzki, który należy do krótkofalowej części widma. Są w stanie wniknąć na głębokość kilku centymetrów, powodując rozgrzanie narządów wewnętrznych.

W miejscu napromieniania, w wyniku rozszerzenia naczynek, może pojawić się zaczerwienienie skóry, w tym powstawanie pęcherzy. Krótkie promienie podczerwone są szczególnie niebezpieczne dla narządu wzroku. Mogą powodować powstawanie zaćmy, zaburzenia równowagi wodno-solnej i pojawienie się drgawek.

Przyczyną dobrze znanego efektu szoku termicznego jest krótkofalowe promieniowanie podczerwone. Wzrost temperatury mózgu o 1°C powoduje już objawy:

zawroty głowy;

mdłości;

przyspieszone tętno;

ciemnienie oczu.

Przegrzanie o 2°C może wywołać rozwój zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych.

Teraz zrozumiemy pojęcie natężenia promieniowania elektromagnetycznego. Współczynnik ten zależy od odległości od źródła ciepła i jego temperatury. Długofalowe promieniowanie cieplne o niskiej intensywności odgrywa ważną rolę w rozwoju życia na planecie. Organizm ludzki potrzebuje ciągłego uzupełniania tych długości fal.

Zatem szkody i korzyści wynikające z promieniowania podczerwonego zależą od długości fali i czasu ekspozycji.

Jak uniknąć szkodliwego działania promieni IR

Grzejniki są źródłem promieniowania IR.

Ponieważ zdecydowaliśmy że krótkofalowe promieniowanie podczerwone ma negatywny wpływ na organizm ludzki, dowiedzmy się, gdzie może na nas czekać to niebezpieczeństwo. Przede wszystkim są to ciała z temperaturą, przekraczającą 100°C. Mogą one obejmować następujące elementy. Przemysłowe źródła energii promienistej (topienie stali, elektryczne piece łukowe itp.) Zmniejszenie ryzyka ich narażenia osiąga się poprzez specjalną odzież ochronną, osłony termiczne, stosowanie nowszych technologii, a także działania terapeutyczno-profilaktyczne dla personelu obsługującego.

Grzejniki. Najbardziej niezawodnym i sprawdzonym z nich jest piec rosyjski. Ciepło, jakie emanuje, jest nie tylko niezwykle przyjemne, ale i lecznicze. Niestety ten szczegół życia codziennego popadł niemal całkowicie w zapomnienie. Został zastąpiony wszelkimi możliwymi grzejnikami elektrycznymi, wodnymi panelami na podczerwień itp.. Te, których powierzchnia wytwarzająca ciepło jest chroniona materiałem termoizolacyjnym lub których temperatura powierzchni promieniowania jest niższa niż 100°C , emitują miękkie promieniowanie długofalowe. Ma dobroczynny wpływ na organizm. Grzejniki o większej powierzchni promieniowania 100°C emitują promieniowanie twarde, krótkofalowe, co może prowadzić do opisanych powyżej negatywnych skutków. W karcie technicznej grzejnika producent ma obowiązek wskazać charakter promieniowania tego urządzenia.

Grzejnik krótkofalowy.

Jeżeli zostaniesz posiadaczem grzejnika krótkofalowego, kieruj się zasadą – im bliżej grzejnika, tym krótszy powinien być czas jego naświetlania!!!

Promieniowanie podczerwone otaczało człowieka przez cały czas. Przed nastaniem postępu technologicznego promienie słoneczne oddziaływały na organizm ludzki, a wraz z pojawieniem się urządzeń gospodarstwa domowego promieniowanie podczerwone oddziałuje także na dom. Terapeutyczne ogrzewanie tkanek ciała jest z powodzeniem stosowane w medycynie do fizjoterapeutycznego leczenia różnych schorzeń.

Właściwości promieniowania podczerwonego są od dawna badane przez fizyków i mają na celu uzyskanie maksymalnych korzyści i korzyści dla człowieka. Uwzględniono wszystkie parametry szkodliwego działania i zalecono metody ochrony w celu zachowania zdrowia ludzkiego.

Promienie podczerwone: czym są?

Niewidzialne promieniowanie elektromagnetyczne, które zapewnia silny efekt termiczny, nazywa się podczerwienią. Promienie mają długość od 0,74 do 2000 µm, co mieści się pomiędzy emisją mikrofalową a widzialnymi promieniami czerwonymi, które są najdłuższymi w spektrum słońca.

Już w 1800 roku brytyjski astronom William Herschel odkrył promieniowanie elektromagnetyczne. Stało się to podczas badania promieni słonecznych: naukowiec zauważył znaczne nagrzewanie się instrumentów i był w stanie rozróżnić promieniowanie niewidzialne.

Promieniowanie podczerwone ma drugie imię – „termiczne”. Ciepło emanuje z obiektów, które mogą utrzymać temperaturę. Krótkie fale podczerwone nagrzewają się silniej, a jeśli ciepło jest odczuwalne słabo, oznacza to, że z powierzchni emanują fale dalekiego zasięgu. Istnieją trzy rodzaje długości fal promieniowania podczerwonego:

krótki lub krótki do 2,5 mikrona;
średnio nie więcej niż 50 mikronów;
długie lub odległe 50–2000 µm.

Każde ciało, które zostało wcześniej ogrzane, emituje promienie podczerwone, uwalniając energię cieplną. Najbardziej znanym naturalnym źródłem ciepła jest słońce, a do sztucznych zaliczają się lampy elektryczne, sprzęt AGD i grzejniki, których działanie generuje ciepło.

Gdzie wykorzystuje się promieniowanie podczerwone?

Każde nowe odkrycie znajduje zastosowanie, przynosząc największe korzyści ludzkości. Odkrycie promieni podczerwonych pomogło rozwiązać wiele problemów w różnych dziedzinach, od medycyny po skalę przemysłową.

Najbardziej znane obszary, w których wykorzystuje się właściwości niewidzialnych promieni:

Za pomocą specjalnych urządzeń, kamer termowizyjnych, można wykryć obiekt z dużej odległości, wykorzystując właściwości promieniowania podczerwonego. Każdy przedmiot zdolny do utrzymania temperatury na swojej powierzchni, emitując w ten sposób promienie podczerwone. Kamera termowizyjna wykrywa promienie cieplne i tworzy dokładny obraz wykrywanego obiektu. Właściwość ta może być wykorzystywana w przemyśle i praktyce wojskowej.
Do przeprowadzenia procedury śledzenia w praktyce wojskowej wykorzystuje się urządzenia wyposażone w czujniki, które potrafią wykryć cel emitujący ciepło. Dodatkowo przesyłane jest to, co dokładnie znajduje się w najbliższym otoczeniu, aby poprawnie obliczyć nie tylko trajektorię, ale także siłę uderzenia, najczęściej rakiety.
Aktywne przekazywanie ciepła wraz z promieniami wykorzystywane jest w warunkach domowych, wykorzystując korzystne właściwości do ogrzewania pomieszczenia w zimnych porach roku. Grzejniki wykonane są z metalu, który jest w stanie przekazać największą ilość energii cieplnej. Ten sam efekt dotyczy grzejników. Niektóre urządzenia gospodarstwa domowego: telewizory, odkurzacze, kuchenki, żelazka mają te same właściwości.
W przemyśle proces spawania wyrobów z tworzyw sztucznych i wyżarzania odbywa się za pomocą promieniowania podczerwonego.
Promieniowanie podczerwone jest stosowane w praktyce medycznej do leczenia niektórych patologii ciepłem, a także do dezynfekcji powietrza w pomieszczeniach za pomocą lamp kwarcowych.
Sporządzanie map pogodowych nie jest możliwe bez specjalnych przyrządów wyposażonych w czujniki termowizyjne, które z łatwością określają ruch ciepłego i zimnego powietrza.
Do badań astronomicznych powstają specjalne teleskopy wrażliwe na promienie podczerwone, które są w stanie wykryć obiekty kosmiczne o różnej temperaturze na powierzchni.
W przemyśle spożywczym do obróbki cieplnej zbóż.
Do sprawdzania banknotów wykorzystuje się urządzenia wykorzystujące promieniowanie podczerwone, dzięki któremu można rozpoznać fałszywe banknoty.

Wpływ promieniowania podczerwonego na organizm człowieka jest niejednoznaczny. Różne długości fal mogą wywołać nieprzewidywalne reakcje. Należy szczególnie uważać na ciepło słońca, które może wyrządzić szkody i stać się czynnikiem prowokującym uruchomienie negatywnych procesów patologicznych w komórkach.

Promienie o dużej długości fali uderzają w skórę i aktywują receptory ciepła, nadając jej przyjemne ciepło. To właśnie ten zakres częstotliwości jest aktywnie wykorzystywany do celów terapeutycznych w medycynie. Większość ciepła pochłaniana jest przez skórę, opadając na jej powierzchnię. Niski wpływ gwarantuje przyjemne rozgrzewanie powierzchni skóry bez wpływu na narządy wewnętrzne.

Fale o długości fali 9,6 mikrona sprzyjają odnowie naskórka, wzmacniają układ odpornościowy i leczą organizm. Fizjoterapia opiera się na wykorzystaniu długich fal podczerwieni, uruchamiając następujące procesy:

krążenie krwi poprawia się, gdy mięśnie gładkie rozluźniają się po przekazaniu informacji do podwzgórza podczas oddziaływania na powierzchniową warstwę skóry;
ciśnienie krwi normalizuje się po rozszerzeniu naczyń;
komórki organizmu są lepiej zaopatrzone w składniki odżywcze i tlen, co poprawia ogólną kondycję;
reakcje biochemiczne przebiegają szybciej, co wpływa na proces metaboliczny;
poprawia się odporność i wzrasta odporność organizmu na drobnoustroje chorobotwórcze;
przyspieszając metabolizm, pomaga usunąć toksyczne substancje i zmniejszyć żużlowanie.

Wpływ patologiczny

Fale o krótkiej długości fali mają odwrotny efekt. Szkodliwość promieniowania podczerwonego wynika z intensywnego efektu cieplnego powodowanego przez krótkie promienie. Silne działanie termiczne rozprzestrzenia się w głąb ciała, powodując nagrzanie narządów wewnętrznych. Przegrzanie tkanek prowadzi do odwodnienia i znacznego wzrostu temperatury ciała.

Skóra w miejscu kontaktu z krótkimi promieniami podczerwonymi zmienia kolor na czerwony i ulega oparzeniu termicznemu, czasami drugiego stopnia ciężkości z pojawieniem się pęcherzy z mętną zawartością. Naczynia włosowate w miejscu zmiany rozszerzają się i pękają, co prowadzi do niewielkich krwotoków.

Komórki tracą wilgoć, organizm staje się osłabiony i podatny na różnego rodzaju infekcje. Jeśli promieniowanie podczerwone dostanie się do oczu, fakt ten ma destrukcyjny wpływ na wzrok. Błona śluzowa oka staje się sucha, negatywnie wpływa to na siatkówkę. Soczewka traci swoją elastyczność i przezroczystość, co jest jednym z objawów zaćmy.

Nadmierna ekspozycja na ciepło powoduje nasilenie procesów zapalnych, jeśli takie występują, a także stanowi żyzny grunt dla wystąpienia stanu zapalnego. Lekarze twierdzą, że przekroczenie temperatury o kilka stopni może wywołać infekcję zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych.

Ogólny wzrost temperatury ciała prowadzi do udaru cieplnego, który w przypadku braku pomocy może prowadzić do nieodwracalnych konsekwencji. Główne objawy udaru cieplnego:

ogólna słabość;
Silne bóle głowy;
rozmazany obraz;
mdłości;
przyspieszone tętno;
pojawienie się zimnego potu na plecach;
krótkotrwała utrata przytomności.

Poważne powikłanie związane z zaburzeniami termoregulacji występuje w przypadku długotrwałego narażenia na promieniowanie podczerwone. Jeśli dana osoba nie otrzyma pomocy w odpowiednim czasie, komórki mózgowe ulegają modyfikacji, a aktywność układu krążenia zostaje zahamowana.

Lista czynności w pierwszych minutach od wystąpienia niepokojących objawów:

Usuń źródło promieniowania podczerwonego z ofiary: przenieś osobę w cień lub miejsce z dala od źródła szkodliwego ciepła.
Rozepnij lub zdejmij ubranie, które może zakłócać głębokie, swobodne oddychanie.
Otwórz okno, aby zapewnić swobodny przepływ świeżego powietrza.
Przetrzeć zimną wodą lub owinąć w mokre prześcieradło.
Zastosuj zimno w miejsca, w których znajdują się duże tętnice (skroniowe, pachwinowe, czoło, pod pachami).
Jeżeli osoba jest przytomna, należy podać do picia chłodną, czystą wodę, co obniży temperaturę ciała.
W przypadku utraty przytomności należy przeprowadzić kompleks resuscytacyjny, składający się ze sztucznego oddychania i uciśnięć klatki piersiowej.
Wezwij karetkę pogotowia, aby uzyskać wykwalifikowaną opiekę medyczną.

Wskazania

W celach terapeutycznych w praktyce medycznej szeroko wykorzystuje się długie fale cieplne. Lista chorób jest dość długa:

wysokie ciśnienie krwi;
zespół bólowy;
pomoże Ci stracić zbędne kilogramy;
choroby żołądka i dwunastnicy;
stany depresyjne;
choroby układu oddechowego;
patologie skóry;
nieżyt nosa, niepowikłane zapalenie ucha.

Przeciwwskazania do stosowania promieniowania podczerwonego

Korzyści z promieniowania podczerwonego są cenne dla człowieka przy braku patologii lub indywidualnych objawów, w których ekspozycja na promienie podczerwone jest niedopuszczalna:

ogólnoustrojowe choroby krwi, skłonność do częstych krwawień;
ostre i przewlekłe choroby zapalne;
obecność ropnej infekcji w organizmie;
nowotwory złośliwe;
niewydolność serca w fazie dekompensacji;
ciąża;
epilepsja i inne ciężkie zaburzenia neurologiczne;
dzieci do trzeciego roku życia.

Środki ochronne przed szkodliwym promieniowaniem

Do grup ryzyka narażenia na krótkofalowe promieniowanie podczerwone zaliczają się osoby lubiące spędzać długie okresy czasu w palącym słońcu oraz pracownicy warsztatów, w których wykorzystuje się właściwości promieni cieplnych. Aby się chronić, musisz postępować zgodnie z prostymi zaleceniami:

Osoby lubiące piękną opaleniznę powinny skrócić czas przebywania na słońcu i przed wyjściem na zewnątrz nasmarować odsłoniętą skórę kremem ochronnym.
Jeśli w pobliżu znajduje się źródło intensywnego ciepła, zmniejsz intensywność ciepła.
Podczas pracy w warsztatach, w których panują wysokie temperatury, pracownicy muszą być wyposażeni w środki ochrony indywidualnej: specjalną odzież, nakrycia głowy.
Czas spędzony w pomieszczeniach o wysokiej temperaturze musi być ściśle regulowany.
Podczas wykonywania zabiegów należy nosić okulary ochronne, aby zachować zdrowie oczu.
W pokojach instaluj wyłącznie wysokiej jakości sprzęt AGD.

Różne rodzaje promieniowania otaczają człowieka na zewnątrz i w pomieszczeniach zamkniętych. Świadomość możliwych negatywnych konsekwencji pomoże Ci zachować zdrowie w przyszłości. Wartość promieniowania podczerwonego dla poprawy życia człowieka jest niezaprzeczalna, ale istnieje również efekt patologiczny, który należy wyeliminować, stosując się do prostych zaleceń.