Основные свойства инфракрасного излучения

Содержание

Инфракрасное излучение свойства кратко

Основные свойства инфракрасного излучения

  • Основные свойства инфракрасного излучения
  • Что такое холодный свет
  • Как работает тепловизор

История открытия инфракрасного излучения

В 1800 году ученый Уильям Гершель объявил на заседании Лондонского Королевского общества о своем открытии. Он измерил температуру за пределами спектра и обнаружил невидимые лучи с большой нагревательной силой. Опыт проводился им с помощью светофильтров телескопа. Он заметил, что они в разной мере поглощают свет и тепло солнечных лучей.

Через 30 лет факт существования невидимых лучей, расположенных за красной частью видимого солнечного спектра, был неоспоримо доказан. Французский физик Беккерель назвал это излучение инфракрасным.

Свойства ИК-излучения

Спектр инфракрасного излучения состоит из отдельных линий и полос. Но он может быть так же непрерывным. Все зависит от источника ИК лучей. Иначе говоря, имеет значение кинетическая энергия или температура атома или молекулы. Любой элемент таблицы Менделеева в условиях разных температур имеет различные характеристики.

Например, инфракрасные спектры возбужденных атомов из-за относительного состояния покоя связки ядро — электроны будут иметь строго линейчатые ИК-спектры. А возбужденные молекулы — полосатые, хаотично расположенные. Все зависит не только от механизма наложения собственных линейных спектров каждого атома. Но так же от взаимодействия этих атомов между собой.

При повышении температуры изменяется спектральная характеристика тела. Так, нагретые твердые и жидкие тела выделяют непрерывный инфракрасный спектр. При температурах ниже 300°С излучение нагретого твердого тела целиком расположено в инфракрасной области. От диапазона температур зависит как изучение ИК-волн, так применения их важнейших свойств.

Главные свойства ИК-лучей это поглощение и дальнейший нагрев тел. Принцип передачи тепла инфракрасными обогревателями отличается от принципов конвекции или теплопроводности. Находясь в потоке горячих газов, предмет теряет какое-то количество тепла, пока его температура ниже температуры нагретого газа.

И наоборот: если инфракрасные излучатели облучают предмет, еще не значит, что его поверхность данное излучение поглощает. Он может так же отражать, поглощать или пропускать лучи без потерь. Практически всегда облучаемый предмет поглощает часть этого облучения, часть отражает и часть пропускает.

Далеко не все светящиеся объекты или нагретые тела излучают ИК-волны. Например, люминесцентные лампы или пламя газовой плиты такого излучения не имеют. Принцип работы люминесцентных лам основан на холодном свечении (фотолюминесценции).

Ее спектр ближе всего к спектру дневного, белого света. Поэтому ИК-излучения в нём почти нет. А наибольшая интенсивность излучения пламени газовой плиты приходится на длину волны голубого цвета.

У перечисленных нагретых тел ИК-излучение очень слабое.

Существуют так же вещества, которые прозрачны для видимого света, но не способны пропускать ИК-лучи. Например, слой воды толщиной несколько сантиметров не пропустит инфракрасное излучение с длиной волны больше 1 мкм. При этом человек может различить находящиеся на дне предметы невооруженным глазом.

Инфракрасные лучи – это электромагнитные волны в невидимой области электромагнитного спектра, которая начинается за видимым красным светом и заканчивается перед микроволновым излучением между частотами 10 12 и 5∙10 14 Гц (или находится в диапазоне длин волн 1–750 нм). Название происходит от латинского слова infra и означает «ниже красного».

Применение инфракрасных лучей разнообразно. Они используются для визуализации объектов в темноте или в дыму, отопления саун и подогрева крыльев воздушных судов для защиты от обледенения, в ближней связи и при проведении спектроскопического анализа органических соединений.

Открытие

Инфракрасные лучи были обнаружены в 1800 г. британским музыкантом и астрономом-любителем немецкого происхождения Уильямом Гершелем. Он с помощью призмы разделил солнечный свет на составляющие его компоненты и за красной частью спектра с помощью термометра зарегистрировал увеличение температуры.

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.

Земля как источник инфракрасного излучения

Поверхность нашей планеты и облака поглощают солнечную энергию, большую часть которой в виде ИК-радиации отдают в атмосферу.

Определенные вещества в ней, в основном пар и капли воды, а также метан, углекислый газ, оксид азота, хлорфторуглероды и гексафторид серы, поглощают в инфракрасной области спектра и переизлучают во всех направлениях, в том числе на Землю.

Поэтому из-за парникового эффекта земная атмосфера и поверхность намного теплее, чем если бы вещества, поглощающие ИК-лучи, в воздухе отсутствовали.

Источник: http://mirvitaminov.com/info/infrakrasnoe-izluchenie-svojstva-kratko/

Польза и вред инфракрасного излучения для человека

Основные свойства инфракрасного излучения

Инфракрасные лучи используются во многих сферах жизни человека. Такой вид излучения применяется в обогревателях, пультах дистанционного управления, системах отопления, медицинском оборудовании.

Эти лучи человеческий глаз не воспринимает, но почувствовать их силу действия можно. В зависимости от длины волны они способны оказывать различное воздействие на всё живое.

Поэтому польза и вред инфракрасного излучения напрямую зависят от этого показателя.Инфракрасные лучи используются для лечения

Источники инфракрасного излучения

Инфракрасные лучи относятся к электромагнитному излучению. Они располагаются в спектре рядом с микроволновым радиоизлучением. Солнце — это естественный и самый большой источник такого излучения. Эти волны имеют обширный диапазон от 7 до 14 мкм.

Источником теплового излучения являются также любые тела, температура которых выше нуля. Длина таких волн напрямую зависит от температуры нагревания. Различают следующие виды волн:

  • короткие — выше +800°C;
  • средние — до +600°C;
  • длинные — до +300°C.

Таким образом, короткие волны имеют самую высокую температуру и большую интенсивность излучения. Тепловые лучи образуются благодаря ионам вещества, а также атомам с избыточной энергией. Каждый из диапазонов ИК волн имеет свою интенсивность, проникающую способность и оказывает различное воздействие на организм человека.

В этом видео вы узнаете о влиянии различных излучений на организм:

В наше время инфракрасные лучи активно применяются во многих сферах. Например, на их основе работают современные видеокамеры, которые используются для охранных целей, болометры и многие другие приборы. С помощью таких лучей осуществляется беспроводная связь между компьютерами и другими стационарными устройствами.

В продаже можно найти большое разнообразие отопительных приборов, работающих за счёт инфракрасных лучей. Такие приборы позволяют значительно экономить электроэнергию. В промышленных целях их используют для сушки поверхностей, покрытых краской или лаком.

Польза и вред

Инфракрасные лучи по-разному воздействуют на живые организмы. Например, длинные волны оказывают оздоровительное действие на состояние здоровья человека, поэтому их часто используют в лечебных целях. Именно на таком принципе основана работа оборудования для проведения физиотерапевтических процедур.

Инфракрасные приборы могут принести как пользу, так и вред

Длинноволновые ИК лучи оказывают следующее положительное воздействие на человека:

  • улучшают мозговое кровообращение и память;
  • укрепляют иммунную систему;
  • нормализуют водно-солевой баланс;
  • улучшают гормональный фон;
  • нормализуют артериальное давление;
  • очищают организм от токсинов исолей тяжёлых металлов;
  • препятствуют размножению бактерий, грибков и болезнетворных микробов.

Также лучи помогают при воспалительных процессах в организме, повышают содержание инсулина у больных сахарных диабетом и даже снижают уровень радиоактивного излучения.

Таким образом, длинноволновое ИК излучение не только полезно для человека, но и необходимо ему. При недостатке таких лучей страдает иммунитет и запускается процесс ускоренного старения.

В этом видео вы узнаете, что такое инфракрасное тепло:

Обогреватели на основе инфракрасных лучей устраняют различные вредные и опасные бактерии, а специальные ИК лампы помогают при:

  • радикулите;
  • нарушении работы яичников;
  • бронхиальной астме;
  • остеохондрозе;
  • нарушении слизистой оболочки.

Также с помощью такого облучателя можно вылечить пневмонию, простатит в стадии обострения, ринит, тонзиллит и отит без гнойных образований.

Несмотря на большое количество полезных и лечебных свойств, у этого прибора имеются противопоказания. Вредно инфракрасное излучения для человека, если у него наблюдаются острые воспалительные заболевания.

Нельзя использовать такие лучи и при злокачественных образованиях, острых гнойных заболеваниях и кровотечении.

Инфракрасные лучи могут вызвать побочные действия

Большой вред инфракрасного излучения на организм человека оказывают также короткие волны. Под их воздействием могут появиться следующие симптомы:

  • тошнота;
  • сильное головокружение;
  • потемнение в глазах;
  • обморок;
  • нарушение координации движений;
  • учащённое сердцебиение.

Обычно под воздействием таких лучей начинает краснеть кожа, могут появиться ожоги, судороги. Длительное пребывание рядом с короткими волнами приводит к нарушению водно-солевого баланса или тепловому удару. Такое излучение представляет большую опасность и для слизистой оболочки глаз, так как оно может привести к развитию светобоязни, катаракте и другим проблемам со зрением.

Подробнее об инфракрасном обогревателе:

Первая помощь при тепловом ударе

При интенсивном или длительном воздействии на человека коротких волн может произойти тепловой удар. Обычно это случается, если температура головного мозга резко повышается хотя бы на 1 градус.

В таком случае пострадавшему сразу же следует оказать первую помощью. Для этого его нужно аккуратно переложить или перевезти в прохладное место и постараться снять с него тесную одежду.

К сердцу, голове, подмышечным впадинам и паховой области следует приложить что-нибудь холодное.

После этого пострадавшего нужно обернуть мокрой простынёй и направить на него воздух от вентилятора.

Такие действия помогут снизить температуру тела. В тяжёлых случаях следует сделать искусственное дыхание и обязательно вызвать скорую помощь. На протяжении этого времени пострадавшему нужно давать прохладное и обильное питьё.

Обогревательные приборы

За последние несколько лет очень популярными стали инфракрасные обогреватели. И многие люди, приобретая их, даже не знают о том, что они могут оказывать негативное влияние на человека.

Плюсом инфракрасных обогревателей является мгновенное нагревание помещения

Инфракрасное излучение способно нанести вред при постоянном и длительном воздействии. Поэтому при покупке обогревательного прибора нужно обращать внимание на характер его излучения.

Такие данные обычно указываются в техническом паспорте. Отдавать предпочтение следует таким обогревателям, у которых нагревательный элемент имеет теплоизолирующую защиту. В этом случае прибор будет выделять длинные волны, которые, наоборот, полезны для здоровья.

Если же спираль, которая выделяет тепло, не изолирована, то такое устройство распространяет короткие волны и может навредить человеку. Находиться долгое время рядом с такими приборами нежелательно. Не следует их монтировать в спальнях и детских комнатах. Если это всё-таки необходимо сделать, то отдавать предпочтение следует маломощным моделям.

Подробнее об инфракрасном обогревателе:

Когда следует установить обогревательную систему на потолке, делать это нужно на максимально возможном расстоянии. При этом направлять её лучше в такую сторону, чтобы постоянно не находиться под инфракрасными лучами. Покупать ИК обогреватели нужно только у проверенных производителей. Выполненные из материалов низкого качества, они могут нанести непоправимый вред здоровью.

Инфракрасное излучение может принести как пользу, так и вред для здоровья человека. Относиться к нему нужно крайне осторожно, а использовать приборы на его основе следует в соответствии со всеми правилами безопасности.

Источник: https://kaminguru.com/obogrevatel/polza-infrakrasnogo-izluchenija.html

Инфракрасное излучение: влияние на организм человека, действие лучей, их свойства, польза и вред, возможные последствия

Основные свойства инфракрасного излучения
Инфракрасные лучи используются во многих сферах жизни человека. Такой вид излучения применяется в обогревателях, пультах дистанционного управления, системах отопления, медицинском оборудовании.

Эти лучи человеческий глаз не воспринимает, но почувствовать их силу действия можно. В зависимости от длины волны они способны оказывать различное воздействие на всё живое.

Поэтому польза и вред инфракрасного излучения напрямую зависят от этого показателя.

Инфракрасные лучи используются для лечения

История открытия

В 1800 году ученый из Англии В. Гершель сделал наблюдение, что в невидимой части солнечного спектра (за пределами красного света) повышается температура термометра. Впоследствии была доказана подчиненность инфракрасного излучения законам оптики и сделан вывод о его родстве с видимым светом.

Благодаря трудам советского физика А. А. Глаголевой-Аркадьевой, в 1923 году получившей радиоволны с λ=80 мкм (ИК-диапазон), было экспериментально доказано существование непрерывного перехода от видимого излучения к ИК-излучению и радиоволновому. Таким образом, был сделан вывод об их общей электромагнитной природе.

Практически все в природе способно испускать длины волн, соответствующих инфракрасному спектру, а значит, является источником инфракрасного излучения. Тело человека не является исключением. Все мы знаем, что все вокруг состоит из атомов и ионов, даже человек.

А эти возбужденные частицы способны испускать линейчатые ИК-спектры. Переходить в возбужденное состояние они могут под действием различных факторов, например электрических разрядов или при нагревании.

Так, в спектре излучения пламени газовой плиты имеется полоса с λ=2,7 мкм от молекул воды и с λ=4,2 мкм от углекислого газа.

Области ИК-диапазона

ИК-диапазон часто разделяется на более узкие участки спектра. Немецкий институт стандартов DIN определил такие области длин волн инфракрасных лучей:

  • ближний (0,75-1,4 мкм), обычно используемый в волоконно-оптической связи;
  • коротковолновой (1,4-3 мкм), начиная с которого значительно возрастает поглощение ИК-излучения водой;
  • средневолновой, также называемый промежуточным (3-8 мкм);
  • длинноволновый (8-15 мкм);
  • дальний (15-1000 мкм).

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.

ИК-волны в быту, науке и промышленности

Используя дома и на работе те или иные приборы, мы редко задаемся вопросом о влиянии инфракрасного излучения на организм человека. Между тем довольно популярными сегодня являются ИК-обогреватели.

Принципиальным их отличаем от масляных радиаторов и конвекторов является способность нагревать не сам воздух непосредственно, а все объекты, находящиеся в помещении. То есть сначала нагреваются мебель, полы и стены, а затем они отдают свое тепло в атмосферу.

При этом оказывает действие инфракрасное излучение и на организмы — человека и его питомцев.

Также широко применяются ИК-лучи при передаче данных и дистанционном управлении. Во многих мобильных телефонах имеются ИК-порты, предназначенные для обмена файлами между ними. А все пульты от кондиционеров, музыкальных центров, телевизоров, некоторых управляемых детских игрушек также используют электромагнитные лучи в инфракрасном диапазоне.

Как избежать вредного влияния ИК-волн

Чтобы защитить себя от негативного воздействия тепловых волн, необходимо придерживаться некоторых правил:

  1. Если работа напрямую связана с высокотемпературными нагревателями, то требуется использование защитной одежды для оберегания тела и глаз.
  2. С особой осторожностью применяются бытовые обогреватели, у которых открытые нагревательные элементы. Нельзя находиться близко возле них и лучше сократить время их влияния к минимуму.
  3. В помещении должны располагаться такие устройства, которые наименее воздействуют на человека и его здоровье.
  4. Не стоит долго находиться под солнечными лучами. Если изменить это нельзя, то нужно постоянно носить головной убор и одежду, прикрывающую открытые участки тела. В особенности это относится к детям, которые не всегда могут определить повышение температуры тела.

При соблюдении этих правил человек сможет защититься от неприятных последствий чрезмерного теплового влияния. Инфракрасные лучи могут принести как вред, так и пользу при определенном их применении.

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 приборы ночного видения (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.

Источник: https://PolzaVsVred.ru/zdorove/infrakrasnoe-izluchenie-vred-dlya-cheloveka.html

Основные свойства инфракрасного излучения

Основные свойства инфракрасного излучения

• Открытие инфракрасного излучения• Виды теплообмена • Физические свойства• Диапазон ИК волн благоприятных для человека

Английский исследователь Гершель У.

в 1800 году в процессе изучения солнечного света установил, что в Солнечных лучах при разложении их на отдельные спектры при помощи призмы за границей красного видимого спектра, происходит повышение показаний термометра. Термометр, размещенный в этой области, показал большую температуру, чем поверочный термометр.

Позже установили, что свойства этих лучей поддаются законам оптики, выходит, имеют одинаковую природу, с световым излучением. Таким образом, было открыто инфракрасное излучение.

Уточним, каким образом горячие предметы отдают тепло окружающим их объектам: 

теплопередачей  (теплообмен между телами при контакте или через разделитель),

конвекцией  (передача тепла теплоносителем, жидкостью или газом от источника тепла, к более холодным предметам)
тепловым излучением (поток электромагнитного излучения в конкретном диапазоне длины волны, излучаемое веществом на основе его внутренней избыточной энергии).

Все объекты окружающего нас материального мира это источники и одновременно поглотители теплового излучения.
Тепловое излучение, основой которого являются инфракрасные лучи — это поток электромагнитных лучей, которые удовлетворяют законам оптики, имеют одинаковую природу со световым излучением. ИК-луч расположен между красным воспринимаемым человеком светом (0.

7 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1 — 2 мм). К тому же, ИК-область спектра делят на коротковолновую (0.7 — 2 мкм), средневолновую (от 2 до 5.1 мкм), длинноволновую ( 5.1 — 200 мкм). Инфракрасные лучи испускают все  вещества жидкие и твердые, при этом от температуры вещества зависит длина излучаемой волны.

При более высокой температуре, длина волны излучаемая веществом короче, но больше интенсивность излучения.

В диапазоне длинноволнового излучения (от 9 до 11 мкм) находится наиболее благоприятное тепловое излучение для человека.

Длинноволновые излучатели, обладают более низкой температурой поверхности излучения, их характеризуют темными — при низкой температуре поверхности они не светятся (до 300°С).

Средневолновые излучатели с более высокой температурой поверхности, характеризуют серыми, с максимальной температурой тела излучают короткие волны, их называют белыми или светлыми.

Подтверждение советскими ученными

Физические свойства инфракрасного излучения

Для инфракрасных лучей существует ряд отличий от оптических свойств видимого света. (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) К примеру ИК-излучения имеющего длину волны более 1 мкм, поглощаются водой в слое 1-2 см, по этому вода в некоторых случаях используется как теплозащитный барьер.

Лист кремния непрозрачен в видимой области, но прозрачен в инфракрасной. Ряд металлов имеет рефлекторные качества которые для инфракрасного излучения выше, чем для воспринимаемого человеком света, вдобавок существенно улучшаются их свойства с увеличением показателя длины волны излучения.

А именно, показатель отражения Al, Au, Ag при волне длиной около 10 мкм приближается к 98%. Учитывая эти свойства материалов, их используют при производстве инфракрасного оборудования.

Прозрачные для инфракрасных лучей материалы — в качестве излучателей инфракрасного излучения (кварц, керамика), материалы имеющие высокую способностью к отражению лучей — в качестве рефлекторов, позволяющих сфокусировать ИК-излучение в нужном направлении (преимущественно алюминий).

Также важно знать о свойствах поглощения и рассеяния инфракрасного излучения. Сквозь воздух инфракрасные лучи распространяются практически беспрепятственно. А именно, молекулы азота и кислорода сами по себе инфракрасные лучи не поглощают, а только незначительно рассеивают, уменьшая интенсивность.

Водяной пар, озон, углекислый газ, а также  другие примеси, находящиеся в воздухе, абсорбируют инфракрасное излучение: водяной пар — практически во всей инфракрасной области спектра, углекислый газ — в средней части инфракрасной области.

Присутствие в воздухе мелких частиц — пыли, дыма, мелких капель жидкостей приводит к ослаблению силы инфракрасного излучения в результате рассеяния его на этих частицах.

Популярные статьи:
Сравнение характеристик саун

Источник:

Инфракрасное излучение: свойства, источники, длина волны

Для того, чтобы понять принцип работы инфракрасных излучателей, необходимо представлять себе суть такого физического явления как инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение — это разновидность электромагнитного излучения, занимающего в спектре электромагнитных волн диапазон от 0,77 до 340 мкм. При этом диапазон от 0,77 до 15 мкм считается коротковолновым, от 15 до 100 мкм — средневолновым, а от 100 до 340 — длинноволновым.

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).

Инфракрасные излучатели с температурой на поверхности от 700 С до 2500 С имеют длину волны 1,55-2,55 мкм и называются «светлыми» — по длине волны они ближе к видимому свету, излучатели с более низкой температурой поверхности имеют большую длину волны и называются «темными».

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.

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%).

В настоящее время система инфракрасного отопления установлена и отработала уже один сезон на предприятии «Чувашский бройлер» в пригороде г. Чебоксары.

По отзывам руководителей хозяйства, в период минимальных зимних температур -34-36 С система работала бесперебойно и обеспечивала требуемое тепло для выращивания птицы на мясо (напольное содержание) в период 48 дней.

В настоящее время ими рассматривается вопрос об оборудовании инфракрасными системами остальных птичников.

Источник:

Характеристики инфракрасного излучения

Инфракрасное излучение — это часть спектра излучения Солнца, которая непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра. Человеческий глаз не в состоянии видеть в этой области спектра, но мы можем чувствовать это излучение, как тепло.

Инфракрасное излучение имеет две важные характеристики: длину волны (частоту) излучения и интенсивность излучения.

В зависимости от длины волны выделяют три области инфракрасного излучения: ближнюю (0,75−1,5 микрометров), среднюю (1,5 — 5,6 мкм) и дальнюю (5,6−100 мкм).

Учитывая физиологические особенности человека, современная медицина делит инфракрасную область спектра излучения на 3 диапазона:

  • длина волны 0,75-1,5 мкм — излучение проникающее в глубь кожи человека (диапазон IR-A);
  • длина волны 1,5-5 мкм — излучение, поглощаемое эпидермисом и соединительно-тканным слоем кожи диапазон IR-B);
  • длина волны более 5 мкм — излучение поглощаемое на поверхности кожи (диапазон IR-C). Причем, наибольшее проникновение наблюдается в диапазоне от 0,75 до 3 мкм и этот диапазон называется «окном терапевтической прозрачности».

Источник: https://soveti-masterov.com/instruktsii/osnovnye-svojstva-infrakrasnogo-izlucheniya.html

Инфракрасные лучи свойства

Основные свойства инфракрасного излучения

Инфракрасное излучение является естественным природным видом излучения. Каждый человек ежедневно подвергается его действию. Огромная часть энергии Солнца поступает на нашу планету именно в виде ИК-лучей.

Однако в современном мире существует множество приборов, в которых задействовано инфракрасное излучение. На организм человека оно может воздействовать различным образом.

Во многом это зависит от типа и целей использования этих самых приборов.

Что это такое

Инфракрасное излучение, или ИК-лучи, — это вид электромагнитного излучения, занимающий спектральную область от красного видимого света (для которого характерна длина волны 0,74 мкм) до коротковолнового радиоизлучения (с длиной волны 1-2 мм). Это довольно обширная область спектра, поэтому ее дополнительно подразделяют на три области:

  • ближний (0,74 — 2,5 мкм);
  • средний (2,5 — 50 мкм);
  • дальний (50-2000 мкм).

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.

Изучение влияния ИК-лучей на организм

Первые научные данные о влиянии инфракрасного излучения на организм человека датированы 1960 годами. Автором исследований является японский врач Тадаши Ишикава.

В ходе своих экспериментов ему удалось установить, что ИК-лучи имеют свойство проникать глубоко внутрь тела человека. При этом происходят процессы терморегуляции, сходные с реакцией на нахождение в сауне.

Однако потоотделение начинается при более низкой температуре окружающего воздуха (она составляет порядка 50 °С), а прогревание внутренних органов происходит гораздо глубже.

В ходе такого прогревания происходит усиление кровообращения, расширяются сосуды органов дыхания, подкожной клетчатки и кожи. Вместе с тем длительное воздействие инфракрасного излучения на человека способно вызвать тепловой удар, а сильное ИК-излучение приводит к появлению ожогов различной степени.

Защита от ИК-излучения

Существует небольшой перечень мероприятий, направленных на уменьшение опасности воздействия инфракрасного излучения на организм человека:

  1. Понижение интенсивности излучения. Достигается оно посредством выбора соответствующего технологического обо­ру­до­ва­ния, своевременной заменой устаревшего, а также его рациональной компоновкой.
  2. Удаление рабочих от источника излучения. Если позволяет технологическая линия, следует предпочесть дистанционное управление ею.
  3. Установка защитных экранов на источник или рабочее место. Такие ограждения могут быть устроены двумя способами, позволяющими снизить влияние инфракрасного излучения на организм человека. В первом случае они должны отражать электромагнитные волны, а во втором — задерживать их и преобразовывать энергию излучения в тепловую с последующим ее отведением. В связи с тем, что защитные экраны не должны лишать специалистов возможности вести мониторинг происходящих на производстве процессов, они могут изготавливаться прозрачными или полупрозрачными. Для этого в качестве материалов выбирают силикатные или кварцевые стекла, а также металлические сетки и цепи.
  4. Теплоизоляция или охлаждение горячих поверхностей. Главной целью тепловой изоляции является снижение риска получения рабочими различных ожогов.
  5. Средства индивидуальной защиты (разнообразная спецодежда, очки со встроенными светофильтрами, щит­ки).
  6. Профилактические мероприятия. Если в ходе вышеперечисленных действий уровень воздействия ИК-излучения на организм остается достаточно высоким, то следует подобрать соответствующий режим труда и отдыха.

Источник: http://morewomen.ru/info/infrakrasnye-luchi-svojstva/

ИНФРАКРА́СНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ

Основные свойства инфракрасного излучения

Авторы: В. И. Малышев

ИНФРАКРА́СНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ (ИК-из­лу­че­ние, ИК-лу­чи), элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние с дли­на­ми волн $λ$ от ок. 0,74 мкм до ок. 1–2 мм, т. е. из­лу­че­ние, за­ни­маю­щее спек­траль­ную об­ласть ме­ж­ду крас­ным кон­цом ви­ди­мо­го из­лу­че­ния и ко­рот­ко­вол­но­вым (суб­мил­ли­мет­ро­вым) ра­дио­из­лу­че­ни­ем. И. и. от­но­сит­ся к оп­тич.

из­лу­че­нию, од­на­ко в от­ли­чие от ви­ди­мо­го из­лу­че­ния оно не вос­при­ни­ма­ется че­ло­ве­че­ским гла­зом. Взаи­мо­дей­ствуя с по­верх­но­стью тел, оно на­гре­ва­ет их, по­это­му час­то его на­зы­ва­ют те­п­ло­вым из­лу­че­ни­ем. Ус­лов­но об­ласть И. и. раз­де­ля­ют на ближ­нюю ($λ$=0,74–2,5 мкм), сред­нюю (2,5–50 мкм) и да­лё­кую (50–2000 мкм). И. и. от­кры­то У.

 Гер­ше­лем (1800) и не­за­ви­си­мо У. Вол­ла­сто­ном (1802).

Спек­тры И. и. мо­гут быть ли­ней­ча­ты­ми (атом­ные спек­тры), не­пре­рыв­ны­ми (спек­тры кон­ден­си­ро­ван­ных сред) или по­ло­са­ты­ми (мо­ле­ку­ляр­ные спек­тры). Оп­тич. свой­ст­ва (ко­эф­фи­ци­ен­ты про­пус­ка­ния, от­ра­же­ния, пре­лом­ле­ния и т. п.) ве­ществ в И. и.

, как пра­ви­ло, зна­чи­тель­но от­ли­ча­ют­ся от со­от­вет­ст­вую­щих свойств в ви­ди­мом или ульт­ра­фио­ле­то­вом из­лу­че­нии. Мн. ве­ще­ст­ва, про­зрач­ные для ви­ди­мо­го све­та, не­про­зрач­ны для И. и. оп­ре­де­лён­ных длин волн, и на­обо­рот. Так, слой во­ды тол­щи­ной в неск. сан­ти­мет­ров не­про­зра­чен для И. и.

с $λ>$ 1 мкм, по­это­му во­да час­то ис­поль­зу­ет­ся в ка­че­ст­ве те­п­ло­за­щит­но­го фильт­ра. Пла­стин­ки из $\ce{Ge}$ и $\ce{Si}$, не­про­зрач­ные для ви­ди­мо­го из­лу­че­ния, про­зрач­ны для И. и.

оп­ре­де­лён­ных длин волн, чёр­ная бу­ма­га про­зрач­на в да­лё­кой ИК-об­лас­ти (та­кие ве­ще­ст­ва ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­ве све­то­фильт­ров при вы­де­ле­нии И. и.).

От­ра­жа­тель­ная спо­соб­ность боль­шин­ст­ва ме­тал­лов в И. и. зна­чи­тель­но вы­ше, чем в ви­ди­мом из­лу­че­нии, и воз­рас­та­ет с уве­ли­че­ни­ем дли­ны вол­ны (см. Ме­тал­ло­оп­ти­ка).

Так, от­ра­же­ние по­верх­но­стей $\ce{Al,\, Au,\, Ag,\, Cu}$ И. и. с $λ$=10 мкм дос­ти­га­ет 98%. Жид­кие и твёр­дые не­метал­лич. ве­ще­ст­ва об­ла­да­ют се­лек­тив­ным (за­ви­ся­щим от дли­ны вол­ны) от­ра­же­ни­ем И. и.

, по­ло­же­ние мак­си­му­мов ко­то­ро­го за­ви­сит от их хи­мич. со­ста­ва.

Про­хо­дя че­рез зем­ную ат­мо­сфе­ру, И. и. ос­лаб­ля­ет­ся вслед­ст­вие рас­сея­ния и по­гло­ще­ния ато­ма­ми и мо­ле­ку­ла­ми воз­ду­ха. Азот и ки­сло­род не по­гло­ща­ют И. и. и ос­лаб­ля­ют его лишь в ре­зуль­та­те рас­сея­ния, ко­то­рое для И. и. зна­чи­тель­но мень­ше, чем для ви­ди­мо­го све­та.

 Мо­ле­ку­лы $\ce{H_2O,\, CO_2,\, O_3}$ и др., при­сут­ст­вую­щие в ат­мо­сфе­ре, се­лек­тив­но (из­би­ра­тель­но) по­гло­ща­ют И. и., при­чём осо­бен­но силь­но по­гло­ща­ют И. и. па­ры́ во­ды. По­ло­сы по­гло­ще­ния $\ce{H_2O}$ на­блю­да­ют­ся во всей ИК-об­лас­ти спек­тра, а по­ло­сы $\ce{CO_2}$ – в её сред­ней ча­сти.

В при­зем­ных сло­ях ат­мо­сфе­ры име­ет­ся лишь не­боль­шое чис­ло «окон про­зрач­но­сти» для И. и. На­ли­чие в ат­мо­сфе­ре час­тиц ды­ма, пы­ли, мел­ких ка­пель во­ды при­во­дит к до­пол­ни­тель­но­му ос­лаб­ле­нию И. и. в ре­зуль­та­те его рас­сея­ния на этих час­ти­цах. При ма­лых раз­ме­рах час­тиц И. и.

рас­сеи­ва­ет­ся мень­ше, чем ви­ди­мое из­лу­че­ние, что ис­поль­зу­ют в ИК-фо­то­гра­фии.

Приёмники инфракрасного излучения

ос­но­ва­ны на пре­об­ра­зо­ва­нии энер­гии из­лу­че­ния в др. ви­ды энер­гии, до­ступ­ные для из­ме­ре­ния. В те­п­ло­вых при­ём­ни­ках по­гло­щён­ное И. и. вы­зы­ва­ет по­вы­ше­ние темп-ры тер­мо­чув­ст­ви­тель­но­го эле­мен­та, ко­то­рое и ре­ги­ст­ри­ру­ет­ся. В фо­то­элек­трич. при­ём­ни­ках по­гло­ще­ние И. и.

при­во­дит к по­яв­ле­нию или из­ме­не­нию си­лы элек­трич. то­ка или на­пря­же­ния. Фо­то­элек­трич. при­ём­ни­ки (в от­ли­чие от те­п­ло­вых) се­лек­тив­ны, т. е. чув­ст­ви­тель­ны лишь к из­лу­че­нию оп­ре­де­лён­ной об­лас­ти спек­тра. Фо­то­ре­ги­ст­ра­ция И. и. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью спец.

фо­то­эмуль­сий, од­на­ко они чув­ст­ви­тель­ны к не­му толь­ко для длин волн до 1,2 мкм.

Применение инфракрасного излучения

ИК-из­лу­че­ние ши­ро­ко при­ме­ня­ют в на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях и для ре­ше­ния разл. прак­тич. за­дач.

Спек­тры ис­пус­ка­ния и по­гло­ще­ния мо­ле­кул и твёр­дых тел ле­жат в ИК-об­лас­ти, их изу­ча­ют в ин­фра­крас­ной спек­тро­ско­пии, в струк­тур­ных за­да­чах, а так­же ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­вен­ном и ко­ли­че­ст­вен­ном спек­траль­ном ана­ли­зе.

Вда­лё­кой ИК-об­лас­ти ле­жит из­лу­че­ние, воз­ни­каю­щее при пе­ре­хо­дах ме­ж­ду зее­ма­нов­ски­ми под­уров­ня­ми ато­мов, ИК-спек­тры ато­мов по­зво­ля­ют изу­чать струк­ту­ру их элек­трон­ных обо­ло­чек.

Фо­то­гра­фии од­но­го и то­го же объ­ек­та, по­лу­чен­ные в ви­ди­мом и ин­фра­крас­ном диа­па­зо­нах, вслед­ст­вие раз­ли­чия ко­эф­фи­ци­ен­тов от­ра­же­ния, про­пус­ка­ния и рас­сея­ния мо­гут зна­чи­тель­но раз­ли­чать­ся; на ИК-фо­то­гра­фии мож­но уви­деть де­та­ли, не­ви­ди­мые на обыч­ной фо­то­гра­фии.

В про­мыш­лен­но­сти И. и. ис­поль­зу­ют для суш­ки и на­гре­ва ма­те­риа­лов и из­де­лий, в бы­ту – для обог­ре­ва по­ме­ще­ний. На ос­но­ве фо­то­ка­то­дов, чув­ст­ви­тель­ных к И. и., соз­да­ны элек­трон­но-оп­тич.

пре­об­ра­зо­ва­те­ли, в ко­то­рых не ви­ди­мое гла­зом ИК-изо­бра­же­ние объ­ек­та пре­об­ра­зу­ет­ся в ви­ди­мое. На ос­но­ве та­ких пре­об­ра­зо­ва­те­лей по­строе­ны разл. ноч­но­го ви­де­ния при­бо­ры (би­нок­ли, при­це­лы и т. п.

), по­зво­ляю­щие в пол­ной тем­но­те об­на­ру­жи­вать объ­ек­ты, вес­ти на­блю­де­ние и при­це­ли­ва­ние, об­лу­чая их И. и. от спец. ис­точ­ни­ков. При по­мо­щи вы­со­ко­чув­ст­ви­тель­ных при­ём­ни­ков И. и. осу­ще­ст­в­ля­ют те­п­ло­пе­лен­га­цию объ­ек­тов по их соб­ст­вен­но­му И. и.

и соз­да­ют сис­те­мы са­мо­на­ве­де­ния на цель сна­ря­дов и ра­кет. ИК-ло­ка­то­ры и ИК-даль­но­ме­ры по­зво­ля­ют об­на­ру­жи­вать в тем­но­те пред­ме­ты, темп-ра ко­то­рых вы­ше темп-ры ок­ру­жаю­щей сре­ды, и из­ме­рять рас­стоя­ния до них. Мощ­ное из­лу­че­ние ИК-ла­зе­ров ис­поль­зу­ют в на­уч.

ис­сле­до­ва­ни­ях, а так­же для осу­ще­ст­в­ле­ния на­зем­ной и кос­мич. свя­зи, для ла­зер­но­го зон­ди­ро­ва­ния ат­мо­сфе­ры и т. д. И. и. ис­поль­зу­ет­ся для вос­про­из­ве­де­ния эта­ло­на мет­ра.

Источник: https://bigenc.ru/physics/text/2016310

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.