Относно инфрачервеното лъчение

От историята на изследването на инфрачервеното лъчение

Инфрачервената или топлинната радиация не е откритие на 20 или 21 век. Инфрачервеното лъчение е открито през 1800 г. от английски астроном W. Herschel... Той установи, че „максималната топлина“ се намира извън червения цвят на видимата радиация. Това изследване инициира изследването на инфрачервеното лъчение. Много известни учени са се насочили към изучаването на тази посока. Това са имена като: немски физик Вилхелм Виен (Законът на Виена), немски физик Макс Планк (Формула и константа на Планк), шотландски учен Джон Лесли (устройство за измерване на топлинно излъчване - кубът на Лесли), немски физик Густав Кирххоф (Законът на Кирххоф за радиацията), австрийски физик и математик Йосиф Стефан и австрийски физик Стефан Лудвиг Болцман (Закон на Стефан-Болцман).

Използването и прилагането на знания за топлинното излъчване в съвременните отоплителни устройства излиза на преден план едва през 50-те години на миналия век. В СССР теорията за лъчистото нагряване е разработена в трудовете на Г. Л. Поляк, С. Н. Шорин, М. И. Кисин, А. А. Сандър. От 1956 г. в СССР много технически книги по тази тема са написани или преведени на руски ( списък с референции). Поради промяната в цената на енергийните ресурси и в борбата за енергийна ефективност и енергоспестяване, съвременните инфрачервени нагреватели се използват широко за отопление на битови и промишлени сгради.

Слънчева радиация - естествено инфрачервено лъчение

Най-известният и значим естествен инфрачервен нагревател е слънцето. Всъщност това е естественият и най-усъвършенстван метод за отопление, познат на човечеството. В слънчевата система слънцето е най-мощният източник на топлинна радиация, която причинява живот на Земята. При температура на слънчевата повърхност от порядъка 6000K пада максимална радиация 0,47 μm (съответства на жълтеникаво-бяло). Слънцето се намира на разстояние много милиони километри от нас, но това не му пречи да предава енергия през цялото това огромно пространство, практически без да го консумира (енергия), без да го нагрява (пространство). Причината е, че слънчевите инфрачервени лъчи пътуват дълго в космоса и практически нямат загуба на енергия. Когато по пътя на лъчите се срещне някоя повърхност, погълнатата им енергия ще се превърне в топлина. Земята се загрява директно, върху която падат слънчевите лъчи, и други обекти, върху които също падат слънчевите лъчи. И вече земята и други предмети, нагрявани от Слънцето, от своя страна отдават топлина на въздуха около нас, като по този начин го загряват.

Както мощността на слънчевата радиация в близост до земната повърхност, така и нейният спектрален състав зависят най-съществено от височината на Слънцето над хоризонта. Различните компоненти на слънчевия спектър преминават през земната атмосфера по различни начини.
Близо до повърхността на Земята спектърът на слънчевата радиация има по-сложна форма, която е свързана с поглъщането в атмосферата. По-специално липсва високочестотната част на ултравиолетовото лъчение, което е вредно за живите организми. На външната граница на земната атмосфера е потокът на лъчиста енергия от Слънцето 1370 W / m & sup2; (слънчева константа), а максималната радиация пада λ \u003d 470 nm (син цвят). Потокът, достигащ земната повърхност, е значително по-малък поради поглъщането в атмосферата. При най-благоприятните условия (слънцето е в зенита си), то не надвишава 1120 W / m & sup2; (в Москва, по време на лятното слънцестоене - 930 W / m²), а максималната радиация пада върху λ \u003d 555 nm (зелено-жълто), което съответства на най-добрата чувствителност на очите и само една четвърт от това излъчване попада в областта на дългите вълни на излъчване, включително вторично излъчване.

Въпреки това, естеството на слънчевата лъчиста енергия е много различно от лъчистата енергия, отделяна от инфрачервените нагреватели, използвани за отопление на помещения. Енергията на слънчевата радиация се състои от електромагнитни вълни, чиито физични и биологични свойства се различават значително от свойствата на електромагнитните вълни, излъчвани от конвенционалните инфрачервени нагреватели, по-специално бактерицидните и терапевтични (хелиотерапевтични) свойства на слънчевата радиация напълно липсват от радиацията източници с ниски температури. И все пак инфрачервените нагреватели дават същото термичен ефекткато Слънцето, като е най-удобният и икономичен от всички възможни източници на топлина.

Естеството на появата на инфрачервени лъчи

Изключителен немски физик Макс Планк, изучавайки топлинно лъчение (инфрачервено лъчение), открива атомната му природа. Топлинна радиация - това е електромагнитно излъчване, излъчвано от тела или вещества и възникващо поради неговата вътрешна енергия, поради факта, че атомите на дадено тяло или вещество под въздействието на топлина се движат по-бързо, а в случай на твърд материал те трептят по-бързо в сравнение със състоянието на равновесие. По време на това движение атомите се сблъскват и когато се сблъскат, възниква тяхното ударно възбуждане, последвано от излъчването на електромагнитни вълни.
Всички обекти непрекъснато излъчват и абсорбират електромагнитна енергия... Това излъчване е следствие от непрекъснатото движение на елементарно заредени частици вътре в веществото. Един от основните закони на класическата електромагнитна теория гласи, че заредена частица, движеща се с ускорение, излъчва енергия. Електромагнитното излъчване (електромагнитни вълни) е възмущение на електромагнитно поле, разпространяващо се в пространството, т.е.променен във времето периодичен електромагнитен сигнал в пространство, състоящо се от електрически и магнитни полета. Това е топлинна радиация. Термичното излъчване съдържа електромагнитни полета с различни дължини на вълната. Тъй като атомите се движат при всякаква температура, всички тела при всякаква температура, по-голяма от температурата на абсолютната нула (-273 ° C), излъчват топлина. Енергията на електромагнитните вълни от топлинно излъчване, т.е. силата на излъчването, зависи от температурата на тялото, неговата атомна и молекулярна структура, както и от състоянието на телесната повърхност. Топлинното излъчване възниква при всички дължини на вълните - от най-късата до най-дългата, но се взема предвид само това топлинно излъчване с практическо значение, което се случва в обхвата на дължините на вълната: λ \u003d 0,38 - 1000 μm (във видимите и инфрачервените части на електромагнитния спектър). Не всяка светлина обаче има характеристики на топлинното излъчване (например луминисценция), следователно само инфрачервеният диапазон може да се приеме като основен обхват на топлинното излъчване (λ \u003d 0,78 - 1000 μm)... Можете също така да направите допълнение: раздел с дължина на вълната λ \u003d 100 - 1000 μm, от гледна точка на отоплението - не е интересно.

По този начин топлинното излъчване е една от формите на електромагнитното излъчване, което възниква поради вътрешната енергия на тялото и има непрекъснат спектър, тоест то е част от електромагнитното излъчване, чиято енергия, погълната, предизвиква топлинна ефект. Топлинното излъчване е присъщо на всички тела.

Всички тела с температура, по-висока от температурата на абсолютна нула (-273 ° C), дори и да не светят с видима светлина, са източник на инфрачервени лъчи и излъчват непрекъснат инфрачервен спектър. Това означава, че лъчението съдържа вълни с всички честоти без изключение и е напълно безсмислено да се говори за радиация на която и да е дължина на вълната.

Основните конвенционални инфрачервени региони

Днес няма единна класификация при разделянето на инфрачервеното лъчение на съставните му части (зони). В целевата техническа литература има повече от дузина схеми за разделяне на инфрачервената област на компонентни секции и всички те се различават една от друга. Тъй като всички видове топлинно електромагнитно излъчване са от едно и също естество, следователно класификацията на излъчването по дължина на вълната, в зависимост от ефекта, който произвеждат, е само условна и се определя главно от разликите в техниката на откриване (вид източник на излъчване, вид на метър, неговата чувствителност и др.) и в техниката за измерване на радиацията. Математически, използвайки формули (Planck, Wien, Lambert и др.), Също е невъзможно да се определят точните граници на регионите. За да се определи дължината на вълната (максималната радиация), има две различни формули (по температура и по честота), които дават различни резултати, с разлика от около 1,8 пъти (това е така нареченият закон на Виен за изместване) и плюс всички изчисления се правят за АБСОЛЮТНО ЧЕРНО ТЯЛО (идеализиран обект), което в действителност не съществува. Реалните тела, открити в природата, не се подчиняват на тези закони и се отклоняват от тях в една или друга степен. Информацията е взета от ESSO Company от техническата литература на руски и чуждестранни учени "data-lightbox \u003d" image26 "href \u003d" images / 26.jpg "title \u003d" (! LANG: Разширяване на инфрачервеното лъчение">!}
Излъчването на реални тела зависи от редица специфични характеристики на тялото (състояние на повърхността, микроструктура, дебелина на слоя и др.). Това е и причината за посочването в различни източници на напълно различни стойности на границите на зоните на радиация. Всичко това предполага, че използването на температура за описване на електромагнитното излъчване трябва да се извършва с голямо внимание и с точност от порядъка на величината. Отново подчертавам, разделението е много условно !!!

Нека дадем примери за условно разделяне на инфрачервената област (λ \u003d 0,78 - 1000 μm) да се отделят области (информацията е взета само от техническата литература на руски и чуждестранни учени). Горната фигура показва колко разнообразно е това разделение, така че не трябва да се привързвате към нито едно от тях. Просто трябва да знаете, че инфрачервеният спектър може условно да бъде разделен на няколко секции, от 2 до 5. Областта, която е по-близо във видимия спектър, обикновено се нарича: близка, близка, къса вълна и др. Областта, която е по-близо до микровълновото лъчение - далечна, далечна, дълги вълни и др. Близкия регион (Близо инфрачервена, NIR), Късовълнов регион (Инфрачервена връзка с къса дължина на вълната, SWIR), Регион със средна вълна (Инфрачервена светлина със средна дължина на вълната, MWIR), Регион с дълги вълни (Инфрачервена с дължина на вълната, LWIR), Далечен регион (Далечно инфрачервено, FIR).

Инфрачервени свойства

Инфрачервени лъчи - това е електромагнитно излъчване, което има същата природа като видимата светлина, следователно се подчинява на законите на оптиката по този начин. Следователно, за да си представим по-добре процеса на топлинно излъчване, трябва да се направи аналогия със светлинното излъчване, което всички ние познаваме и е достъпно за наблюдение. Не трябва обаче да се забравя, че оптичните свойства на веществата (абсорбция, отражение, прозрачност, пречупване и др.) В инфрачервената област на спектъра се различават значително от оптичните свойства във видимата област на спектъра. Характерна особеност на инфрачервеното лъчение е, че за разлика от други основни видове топлопренасяне, няма нужда от предаващо междинно вещество. Въздухът и още повече вакуумът се счита за прозрачен за инфрачервеното лъчение, въпреки че това не е изцяло случаят с въздуха. Когато инфрачервеното лъчение преминава през атмосферата (въздуха), се наблюдава известно отслабване на топлинното излъчване. Това се дължи на факта, че сухият и чист въздух е практически прозрачен за топлинните лъчи, но при наличие на влага в него под формата на пара, водни молекули (H 2 O), въглероден двуокис (CO 2), озон (Около 3) и други твърди или течни суспендирани частици, които отразяват и поглъщат инфрачервените лъчи, става не съвсем прозрачна среда и в резултат инфрачервеният радиационен поток се разсейва в различни посоки и отслабва. Обикновено инфрачервеното разсейване е по-малко от видимото. Когато обаче загубите поради разсейване във видимата област на спектъра са големи, те са значителни и в инфрачервената област. Интензивността на разсеяното излъчване се променя обратно пропорционално на четвъртата степен на дължината на вълната. Той е значителен само в късовълновия инфрачервен регион и бързо намалява в по-дългите вълни на спектъра.

Азотните и кислородните молекули във въздуха не абсорбират инфрачервеното лъчение, а го отслабват само в резултат на разсейването. Суспендираните прахови частици също водят до разсейване на инфрачервеното лъчение и размерът на разсейването зависи от съотношението на размера на частиците и дължината на вълната на инфрачервеното лъчение, колкото по-големи са частиците, толкова по-голямо е разсейването.

Водни пари, въглероден диоксид, озон и други примеси в атмосферата поглъщат селективно инфрачервеното лъчение. Например, водни пари, много силно абсорбират инфрачервеното лъчение в цялата инфрачервена област на спектъра, а въглеродният диоксид абсорбира инфрачервеното лъчение в средната инфрачервена област.

Що се отнася до течностите, те могат да бъдат или прозрачни, или непрозрачни за инфрачервеното лъчение. Например, слой вода с дебелина няколко сантиметра е прозрачен за видимо лъчение и непрозрачен за инфрачервено лъчение с дължина на вълната повече от 1 микрон.

Твърди вещества (тяло), от своя страна, в повечето случаи не е прозрачен за топлинна радиацияно има и изключения. Например, силициевите пластини, които са непрозрачни във видимата област, са прозрачни в инфрачервената област, докато кварцът, напротив, е прозрачен за светлинно лъчение, но непрозрачен за топлинни лъчи с дължина на вълната над 4 микрона. Поради тази причина кварцовото стъкло не се използва в инфрачервените нагреватели. Обикновеното стъкло, за разлика от кварца, е частично прозрачно за инфрачервените лъчи, то също може да абсорбира значителна част от инфрачервеното лъчение в определени диапазони от спектъра, но за това не предава ултравиолетово лъчение. Каменната сол също е прозрачна за топлинно излъчване. В по-голямата си част металите имат значително по-висока отразяваща способност за инфрачервеното лъчение, отколкото за видимата светлина, която се увеличава с увеличаване на дължината на вълната на инфрачервеното лъчение. Например, отражателната способност на алуминий, злато, сребро и мед при дължина на вълната около 10 μm достига 98% , което е значително по-високо, отколкото за видимия спектър, това свойство се използва широко при изграждането на инфрачервени нагреватели.

Достатъчно е да посочим тук като пример остъклените рамки на оранжерии: стъклото на практика предава по-голямата част от слънчевата радиация, а от друга страна, нагрятата земя излъчва вълни с голяма дължина (около 10 μm), по отношение на които стъклото се държи като непрозрачно тяло. Поради това температурата вътре в оранжериите се поддържа дълго време, което е значително по-висока от температурата на външния въздух, дори след спиране на слънчевата радиация.

Лъчевият топлообмен играе важна роля в човешкия живот. Човек отделя топлината, генерирана в хода на физиологичен процес, към околната среда, главно чрез лъчист топлообмен и конвекция. При лъчисто (инфрачервено) отопление лъчистият компонент на топлообмена на човешкото тяло се намалява поради по-високата температура, която се появява както на повърхността на нагревателя, така и на повърхността на някои вътрешни ограждащи конструкции, следователно, като същевременно осигурява същото топлина на усещане, конвективните топлинни загуби могат да бъдат по-големи. стайната температура може да е по-ниска. По този начин лъчистият топлопренос играе решаваща роля за формирането на усещане за топлинен комфорт у хората.

Когато човек е в обхвата на инфрачервен нагревател, инфрачервените лъчи проникват през човешкото тяло през кожата, докато различните слоеве на кожата отразяват и поглъщат тези лъчи по различни начини.

С инфрачервена дълговълнова радиация проникването на лъчи е значително по-малко от късовълнова радиация... Капацитетът на абсорбция на влагата, съдържаща се в кожната тъкан, е много висок и кожата поглъща повече от 90% от радиацията, която удря телесната повърхност. Нервните рецептори, които усещат топлина, са разположени в най-външния слой на кожата. Погълнатите инфрачервени лъчи възбуждат тези рецептори, което кара човека да се чувства топло.

Инфрачервените лъчи имат както локални, така и общи ефекти. Късо вълнова инфрачервена радиация, за разлика от инфрачервеното лъчение с дълги вълни, може да предизвика зачервяване на кожата на мястото на експозиция, което рефлекторно се разпростира на 2-3 см около облъчената област. Причината за това е, че капилярните съдове се разширяват, циркулацията на кръвта се увеличава. Скоро на мястото на излъчване може да се появи мехур, който по-късно се превръща в струпея. Също и при удар късо вълнова инфрачервена лъчи върху органите на зрението, може да се появи катаракта.

Възможни последици от излагането, изброени по-горе късовълнов инфрачервен нагревателне трябва да се бърка с експозицията инфрачервен нагревател с дълги вълни... Както вече споменахме, дългите вълни инфрачервени лъчи се абсорбират в самия връх на кожния слой и предизвикват само прост термичен ефект.

Използването на лъчисто отопление не трябва да застрашава човек и да създава неудобен вътрешен климат.

С лъчисто отопление можете да осигурите комфортна среда при по-ниска температура. Когато се използва лъчисто отопление, въздухът в помещението е по-чист, тъй като скоростта на въздуха е по-ниска, което намалява замърсяването с прах. Също така при това нагряване не се получава разлагане на прах, тъй като температурата на излъчващата плоча на нагревател с дълги вълни никога не достига температурата, необходима за разлагането на праха.

Колкото по-студен е излъчвателят на топлина, толкова по-безвреден е за човешкото тяло, толкова по-дълго човек може да остане в зоната на действие на нагревателя.

Дългосрочното присъствие на човек близо до ВИСОКОТЕМПЕРАТУРЕН източник на топлина (над 300 ° C) е вредно за човешкото здраве.

Влияние на инфрачервеното лъчение върху човешкото здраве.

Човешкото тяло като излъчва инфрачервени лъчии ги абсорбира. IR лъчите проникват през човешкото тяло през кожата, докато различните слоеве на кожата отразяват и абсорбират тези лъчи по различни начини. Дълго вълновото лъчение прониква в човешкото тяло много по-малко в сравнение с късовълнова радиация... Влагата в кожните тъкани поглъща повече от 90% от радиацията, която удря телесната повърхност. Нервните рецептори, които усещат топлина, са разположени в най-външния слой на кожата. Погълнатите инфрачервени лъчи възбуждат тези рецептори, което кара човека да се чувства топло. Късо вълновото инфрачервено лъчение прониква в тялото най-дълбоко, причинявайки максималното му нагряване. В резултат на този ефект потенциалната енергия на клетките на тялото се увеличава и несвързаната вода ще ги напусне, повишава се активността на специфични клетъчни структури, повишава се нивото на имуноглобулините, повишава се активността на ензимите и естрогените и възникват други биохимични реакции . Това се отнася за всички видове клетки в тялото и кръвта. но дългосрочното излагане на късовълнова инфрачервена радиация върху човешкото тяло е нежелателно. Именно на този имот ефект на топлинна обработка, широко използван в кабинетите за физиотерапия на нашите и чуждестранни клиники и другаде, продължителността на процедурите е ограничена. Данните обаче ограничения не се прилагат за инфрачервени нагреватели с дълги вълни. Важна характеристика инфрачервено лъчение - дължина на вълната (честота) на излъчване. Съвременните изследвания в областта на биотехнологиите показаха точно това инфрачервено лъчение с дълги вълни е от изключително значение за развитието на всички форми на живот на Земята. Поради тази причина се нарича още биогенетични лъчи или лъчи на живота. Тялото ни се излъчва дълга инфрачервена вълна, но самата тя също се нуждае от постоянно попълване дълговълнова топлина... Ако тази радиация започне да намалява или няма постоянно попълване на човешкото тяло с нея, тогава тялото е изложено на атаки на различни заболявания, човекът бързо остарява на фона на общо влошаване на благосъстоянието. Далечен инфрачервено лъчение нормализира метаболитния процес и премахва причината за заболяването, а не само неговите симптоми.

При такова нагряване главата няма да боли от запушване, причинено от прегрял въздух под тавана, както по време на работа конвективно отопление- когато постоянно искате да отворите прозореца и да пропуснете свеж въздух (докато изпускате нагрят въздух).

При излагане на инфрачервена радиация с интензивност 70-100 W / m2 в тялото се увеличава активността на биохимичните процеси, което води до подобряване на общото състояние на човек. Има обаче стандарти и те трябва да се спазват. Има стандарти за безопасно отопление на битови и промишлени помещения, за продължителността на медицинските и козметични процедури, за работа в горещи магазини и др. Не забравяйте за това. При правилното използване на инфрачервените нагреватели НЯМА отрицателен ефект върху тялото.

Инфрачервено лъчение, инфрачервени лъчи, свойства на инфрачервените лъчи, радиационен спектър на инфрачервените нагреватели

ИНФРАЧЕРВНО ИЗЛЪЧВАНЕ, ИНФРАЧЕРВЕНИ ЛЪЧИ, СВОЙСТВА НА ИНФРАЧЕРВЕНИТЕ ЛЪЧИ, РАДИАЦИОНЕН СПЕКТЪР НА ИНФРАЧЕРВНИ НАГРЕВАТЕЛИ

НАГРЕВАТЕЛИ СВОЙСТВА РАДИАЦИОНЕН СПЕКТЪР НА НАГРЕВАТЕЛИТЕ ДЪЛЖИНА ВЪЛНА ДЪЛГА ВЪЛНА СРЕДНА ВЪЛНА СВЕТЛО ТЪМНО СИВО ВРЕДНО ЗДРАВЕОПРИЯТИЕ НА ЧОВЕКА Калининград

Инфрачервеното лъчение се използва активно в медицината и полезните му свойства са забелязани много преди появата на съвременните изследвания. Още в древността топлината на въглища, нагрята сол, метал и други материали е била използвана за заздравяване на рани, натъртвания, измръзване, туберкулоза и много други заболявания.

Изследвания от XX-XXI век са доказали, че инфрачервеното лъчение има определено въздействие върху външните обвивки и вътрешните органи, което прави възможно използването му за терапевтични и профилактични цели.

Инфрачервени лъчеви ефекти върху тялото

Инфрачервените лъчи не само топли, но само малцина знаят за това. След откриването на IR лъчението от Herschel през 1800 г. учени и лекари са идентифицирали следните видове негови ефекти върху човешкото тяло:

активиране на метаболизма;
разширяване на кръвоносните съдове, включително капилярите;
активиране на капилярното кръвообращение;
спазмолитичен ефект;
аналгетичен ефект;
противовъзпалителен ефект;
активиране на реакции в клетката.

При дозирана употреба излагането на инфрачервени лъчи има общ здравен ефект. Вече днес са разработени много устройства, които се използват в кабинетите за физиотерапия.

Естествено, въздействието трябва да се дозира, за да се избегне прегряване, изгаряния и други негативни реакции.

Инфрачервени приложения

Тъй като инфрачервените лъчи разширяват кръвоносните съдове и ускоряват притока на кръв, те се използват за подобряване и стимулиране на кръвообращението. Когато инфрачервените лъчи с дълги вълни са насочени към кожата, нейните рецептори се дразнят, което предизвиква реакция от хипоталамуса, който изпраща сигнал за "отпускане" на гладката мускулатура на кръвоносните съдове. В резултат на това капилярите, вените и артериите се разширяват и притокът на кръв се ускорява.

Не само стените на кръвоносните съдове реагират на инфрачервеното лъчение, на клетъчно ниво се наблюдава ускоряване на метаболизма, както и подобряване на хода на неврорегулаторните процеси.

Инфрачервените лъчи играят безценна роля за подобряване на имунитета. Поради увеличеното производство на макрофагоцити, фагоцитозата се ускорява и имунитетът се засилва на течно и клетъчно ниво при хората. Успоредно с това има стимулиране на синтеза на аминокиселини, както и повишено производство на ензими и хранителни вещества.

Също така се отбелязва дезинфекционен ефект, редица бактерии умират от инфрачервени лъчи в човешкото тяло, ефектът на някои вредни вещества се неутрализира.

Медицински проблеми, решени с ИЧ лъчение

Инфрачервената терапия се използва като част от лечението, тъй като разрешава следните ефекти:

силата на болката намалява;
болковият синдром преминава;
балансът вода-сол се възстановява;
подобрява паметта;
има лимфодренажен ефект;
кръвообращението (включително мозъчното) и кръвоснабдяването на тъканите се нормализират;
налягането се нормализира;
токсините и солите на тежките метали се отстраняват по-бързо;
увеличава се производството на ендорфини и мелатонин;
производството на хормони се нормализира;
патогенни организми, гъбички се унищожават;
потиска се растежа на раковите клетки;
има анти-ядрен ефект;
проявява се дезодорантен ефект;
имунната система се възстановява;
хипертоничност, повишено мускулно напрежение се отстранява;
емоционалният стрес изчезва;
по-малко се натрупва умора;
сънят се нормализира;
функциите на вътрешните органи се нормализират.

Болести, които се лекуват с инфрачервено лъчение

Естествено, такъв мащабен положителен ефект се използва активно за лечение на редица заболявания:

бронхиална астма;
грип;
пневмония;
онкологични заболявания;
образуване на адхезия;
аденом;
пептична язва;
паротит;
гангрена;
затлъстяване;
флевризъм;
солни отлагания;
шпори, мазоли, мазоли;
кожни заболявания;
съдови заболявания;
слабо зарастващи рани;
изгаряния, измръзване;
заболявания на периферната нервна система;
парализа;
рани от залежаване.

Поради факта, че метаболизмът се активира и притока на кръв се нормализира, включително в капилярите, органите и тъканите се възстановяват много по-бързо и се връщат към нормална работа.

При редовно излагане на инфрачервени лъчи върху тялото, възпалителните процеси се развиват обратно, регенерацията на тъканите, противоинфекциозната защита и местната устойчивост се увеличават.

Когато се използват излъчващи устройства заедно с лекарства и физиотерапевтични процедури, е възможно да се постигне положителна динамика 1,5-2 пъти по-бързо. Възстановяването е по-бързо и вероятността от рецидив намалява.

Отделна тема е използването на инфрачервена терапия при пациенти със затлъстяване. Тук основният ефект се постига благодарение на нормализирането на метаболизма, включително клетъчния метаболизъм. Също така, нагряването на телесната повърхност помага да се отървете от натрупаната мастна маса по-бързо. IR лъчението се използва заедно с диета и лечение с лекарства.

Инфрачервено лъчение в спортната медицина

Изследванията за ефективно възстановяване на нараняванията показват, че инфрачервените лъчи ускоряват зарастването на нараняванията. Практическите резултати са доста впечатляващи, спортистите показаха такива положителни промени.

Инфрачервена радиация (IR) е електромагнитно излъчване с по-голяма дължина на вълната от видимата светлина, простираща се от номиналния червен ръб на видимия спектър при 0.74 μm (микрона) до 300 μm. Този диапазон на дължината на вълната съответства на честота в диапазона от около 1 до 400 THz и включва по-голямата част от топлинното излъчване, излъчвано от обекти близо до стайна температура. Инфрачервената радиация се излъчва или абсорбира от молекулите, когато те променят своето ротационно-вибрационно движение. Наличието на инфрачервено лъчение е открито за първи път през 1800 г. от астронома Уилям Хершел.

По-голямата част от енергията от Слънцето навлиза в Земята под формата на инфрачервено лъчение. Слънчевата светлина в своя зенит осигурява осветеност от малко над 1 киловат на квадратен метър над морското равнище. От тази енергия 527 вата инфрачервено лъчение, 445 вата видима светлина и 32 вата ултравиолетово лъчение.

Инфрачервената светлина се използва в промишлени, научни и медицински приложения. Устройствата за нощно виждане с инфрачервено осветление позволяват на хората да наблюдават животни, които не могат да се видят на тъмно. В астрономията инфрачервените изображения ви позволяват да наблюдавате обекти, скрити от междузвездния прах. Инфрачервените камери се използват за откриване на топлинни загуби в изолирани системи, наблюдават промени в кръвния поток в кожата и откриват прегряване в електрическото оборудване.

Сравнение на светлината
Име	Дължина на вълната	Честота Hz)	Фотонна енергия (eV)
Гама лъчи	по-малко от 0,01 nm	повече от 10 EHZ	124 keV - 300 + GeV
Рентгенови лъчи	0,01 nm до 10 nm		124 eV до 124 keV
Ултравиолетови лъчи	10 nm - 380 nm	30 PHZ - 790 THz	3.3 eV до 124 eV
Видима светлина	380 nm - 750 nm	790 THz - 405 THz	1,7 eV - 3,3 eV
Инфрачервена радиация	750 nm - 1 mm	405 THz - 300 GHz	1,24 meV - 1,7 eV
Микровълнова печка	1 мм - 1 метър	300 GHz - 300 MHz	1,24 μeV - 1,24 meV
	1 мм - 100 км	300 GHz - 3 Hz	12,4 feV - 1,24 meV

Инфрачервените изображения се използват широко за военни и граждански цели. Военните приложения включват наблюдение, нощно наблюдение, насочване и проследяване. Невоенните приложения включват анализ на топлинната ефективност, мониторинг на околната среда, инспекция на промишлени обекти, дистанционно отчитане на температурата, безжични комуникации с малък обсег, спектроскопия и прогнозиране на времето. Инфрачервената астрономия използва сензор, оборудван с телескопи, за да проникне в прашните области на космоса като молекулярни облаци и да открие обекти като планети.

Въпреки че близката инфрачервена област на спектъра (780-1000 nm) отдавна се смята за невъзможна поради шума във визуалните пигменти, усещането за близка инфрачервена светлина е запазено при шараните и при три вида циклиди. Рибите използват близката инфрачервена област на спектъра за улавяне на плячка и за фототактическа ориентация по време на плуване. Близкият инфрачервен спектър за риби може да бъде полезен при условия на слаба светлина при здрач и в кални водни повърхности.

Фотомодулация

Близка инфрачервена светлина или фотомодулация се използва за лечение на язви, причинени от химиотерапия, както и за зарастване на рани. Съществуват редица произведения, свързани с лечението на херпесния вирус. Изследователските проекти включват работа по изследване на централната нервна система и терапевтични ефекти чрез регулиране на цитохрома и оксидазата и други възможни механизми.

Опасно за здравето

Силното инфрачервено лъчение в определени индустрии и високите температури могат да бъдат опасни за очите, което да доведе до увреждане на очите или слепота за потребителя. Тъй като лъчението е невидимо, на такива места трябва да се носят специални инфрачервени очила.

Земята като инфрачервен излъчвател

Земната повърхност и облаците поглъщат видимо и невидимо лъчение от слънцето и връщат по-голямата част от енергията като инфрачервено лъчение обратно в атмосферата. Някои вещества в атмосферата, главно капчици облаци и водни пари, както и въглероден диоксид, метан, азотен оксид, сярен хексафлуорид и хлорофлуоровъглерод абсорбират инфрачервеното лъчение и го връщат във всички посоки, включително обратно на Земята. По този начин парниковият ефект поддържа атмосферата и повърхността много по-топла, отколкото ако в атмосферата няма инфрачервени абсорбатори.

История на науката за инфрачервеното лъчение

Откриването на инфрачервеното лъчение се приписва на астроном Уилям Хершел в началото на 19 век. Хершел публикува резултатите от своите изследвания през 1800 г. пред Лондонското кралско общество. Хершел използва призма, за да пречупи светлината от слънцето и да открие инфрачервеното лъчение, извън червената част на спектъра, чрез повишаване на температурата, записано на термометър. Той беше изненадан от резултата и ги нарече „топлинни лъчи“. Терминът "инфрачервено лъчение" се появява едва в края на 19 век.

Други важни дати включват:

1737: Емили дю Шателе предсказа това, което днес е известно като инфрачервено лъчение в дисертацията си.
1835: Македонио Мелони прави първите термопилоти с инфрачервен детектор.
1860: Густав Кирхоф формулира теоремата за черното тяло.
1873: Уилоуби Смит открива фотопроводимостта на селена.
1879: Емпирично е формулиран законът на Стефан-Болцман, според който енергията, излъчвана от черно тяло, е пропорционална.
1880-те и 1890-те: лорд Рейли и Вилхелм Виен решават част от уравнението на черното тяло, но и двете са приблизителни. Този проблем е наречен „ултравиолетова катастрофа и инфрачервена катастрофа“.
1901: Макс Планк Макс Планк публикува уравнението и теоремата за черното тяло. Той реши проблема с квантуването на допустимите енергийни преходи.
1905: Алберт Айнщайн разработва теорията за фотоелектричния ефект, която определя фотоните. Също така Уилям Коблентс в спектроскопията и радиометрията.
1917: Теодор Кийс разработва сензор за талиев сулфид; Британците разработват първото инфрачервено търсене и тракер през Първата световна война и откриват самолети в радиус от 1,6 км.
1935: Оловни соли - Ранно насочване на ракетите през Втората световна война.
1938: Tew Ta прогнозира, че пироелектричният ефект може да се използва за откриване на инфрачервено лъчение.
1952: Н. Уилкер открива антимониди, съединения на антимона с метали.
1950: Пол Круз и Texas Instruments произвеждат инфрачервени изображения преди 1955.
1950-те и 1960-те: Спецификация и радиометрични единици, както са дефинирани от Фред Никодеменас, Робърт Кларк Джоунс.
1958: У. Д. Лоусън (Royal Radar Institution в Малвърн) открива свойствата на откриване на IR фотодиод.
1958: Falcon разработва ракети, използвайки инфрачервено лъчение и първия учебник по инфрачервени сензори от Paul Cruise et al.
1961: Джей Купър изобретява пироелектрическа детекция.
1962: Kruse и Rodat популяризират фотодиоди; налични са елементи от сигнален и линеен масив.
1964: WG Evans открива инфрачервени терморецептори в бръмбар.
1965: Първи наръчник с инфрачервена светлина, първи търговски термични изображения; сформира лаборатория за нощно виждане в армията на Съединените щати (в момента лаборатория за нощно виждане и електронен сензор за контрол.
1970: Уилард Бойл и Джордж Е. Смит предлагат CCD устройство за телефон за изображения.
1972: Създаден е общ софтуерен модул.
1978: Астрономията с инфрачервени изображения навършва пълнолетие, планира се обсерватория, масово производство на антимониди и фотодиоди и други материали.

Инфрачервеното лъчение е невидимо за човешкото око, но се излъчва от всички течности и твърди вещества. Той осигурява протичането на много процеси на Земята. Използва се в различни области на нашата дейност.

Всички свойства на инфрачервеното лъчение върху тялото са изследвани от фототерапевти. Ефектът зависи от дължината на вълната и продължителността на експозицията. Те са незаменими за нормалния живот.

IR диапазонът варира от края на червения видим спектър до виолетовия (ултравиолетовия). Този интервал е разделен на области: дълга, средна и къса. В късия лъч лъчите са по-опасни. Но дългите вълни имат благоприятен ефект върху тялото.

Предимства на инфрачервеното лъчение:

използване в медицината за лечение на различни заболявания;
научни изследвания - помощ при открития;
има благоприятен ефект върху растежа на растенията;
приложение в хранителната индустрия за ускоряване на биохимичните трансформации;
стерилизация на храна;
осигурява работата на оборудването - радио, телефони и други;
производство на различни устройства и устройства на базата на IC;
използване за военни цели за безопасността на населението.

Негативните аспекти на късовълновия IR се дължат на температурата на нагряване. Колкото по-висока е тя, толкова по-силна е интензивността на лъчението.

Вредни свойства на късата IR:

при излагане на очите - катаракта;
при контакт с кожата - изгаряния, мехури;
при въздействие върху мозъка - гадене, световъртеж, повишен пулс;
когато използвате нагреватели с IR, не се намирайте в непосредствена близост.

Източници на лъчение

Слънцето - основният естествен генератор на IR. Приблизително 50% от излъчването му е в инфрачервения спектър. Благодарение на тях се роди животът. Слънчевата енергия е насочена към обекти с по-ниска температура и ги загрява.

Земята го поглъща и връща по-голямата част в атмосферата. Всички обекти имат различни излъчващи свойства, които могат да зависят от няколко тела.

Изкуствените производни включват много елементи, оборудвани със светодиоди. Това са лампа с нажежаема жичка, волфрамова нишка, нагреватели, някои лазери. Почти всичко, което ни заобикаля, е едновременно източник и абсорбатор на IR. Всяко нагрято тяло излъчва невидима светлина.

Приложение

Инфрачервените лъчи се използват в медицината, ежедневието, индустрията, астрономията. Те обхващат много области в човешкия живот. Където и да отиде, където и да е, навсякъде той изпитва IR влияние.

Медицинска употреба

Още от древни времена хората забелязват лечебната сила на топлината за лечение на болести. Много разстройства се дължат на неблагоприятни условия на околната среда. През целия живот тялото трупа вредни вещества.

Инфрачервеното лъчение отдавна се използва в медицината. Дълговълновият IR е най-полезното свойство. Проучванията показват, че тази терапия стимулира тялото да елиминира токсините, алкохола, никотина, оловото и живака.

Той нормализира метаболитния процес, укрепва имунната система, много инфекции преминават и не само симптомите изчезват, но и самата болест. Очевидно здравето става все по-силно: налягането намалява, появява се добър сън, мускулите се отпускат, кръвоносните съдове се разширяват, притокът на кръв се ускорява, настроението се подобрява, психическият стрес изчезва.

Методите за лечение могат да се фокусират директно върху засегнатата област или да засегнат цялото тяло.

Характеристика на местната физиотерапия е насоченото действие на IR върху болните части на тялото. Общите процедури са предназначени за цялото тяло. Подобрение настъпва само след няколко сесии.

Пример за основните заболявания, за които е показана IR терапия:

опорно-двигателния апарат - фрактури, артрит, възпаление на ставите;
дихателна система - астма, бронхит, пневмония;
нервна система - невралгия, неспокоен сън, депресия;
пикочен апарат - бъбречна недостатъчност, цистит, простатит;
кожа - изгаряния, язви, белези, възпаления, псориазис;
козметология - антицелулитен ефект;
стоматология - отстраняване на нерви, поставяне на пломба;
диабет;
елиминиране на облъчване.

Този списък не обхваща всички аспекти на медицината, където се използват инфрачервени лъчи.

Физиотерапията има противопоказания: бременност, кръвни заболявания, индивидуална непоносимост, патологии по време на обостряне, туберкулоза, новообразувания, гнойни процеси, склонност към кървене.

Инфрачервен нагревател

IR нагревателите стават все по-популярни. Това се дължи на значителните предимства от икономическия и социален подход.

В индустрията и селското стопанство отдавна е установено, че електромагнитните устройства не разсейват топлината, а загряват желания обект, като фокусират инфрачервеното лъчение под формата на вълна директно върху обекта. И така, в голяма работилница работното място се отоплява, а в склада - пътят на човек, а не цялата стая.

Централното отопление е снабдено с топла вода в батерии. Разпределението на температурата е неравномерно, нагрятият въздух се издига до тавана, а в паркетната зона явно е по-студено. В случай на инфрачервен нагревател, проблемът с загубената топлина може да бъде избегнат.

Инсталациите в комбинация с естествена вентилация намаляват влажността на въздуха до нормална, например в свинеферми и обори сензорите записват 70-75% или по-малко. Използването на такъв предавател увеличава броя на животните.

Инфрачервена спектроскопия

Разделът по физика, отговорен за влиянието на IR върху телата, се нарича инфрачервена спектроскопия. Използва се за решаване на проблемите на количествен и качествен анализ на смеси от вещества, изследване на междумолекулни взаимодействия, изучаване на кинетиката и характеристиките на междинните съединения на химичните реакции.

Този метод измерва вибрациите на молекулите с помощта на спектрометър. Разполага с голяма таблична база данни, която позволява идентифицирането на хиляди вещества въз основа на атомния им пръстов отпечатък.

Дистанционно

Използва се за управление на устройства от разстояние. Инфрачервените диоди се използват главно в домакинските уреди. Например дистанционно управление на телевизор, някои смартфони имат инфрачервен порт.

Тези лъчи не пречат, защото невидим за човешките очи.

Термография

Термичното изображение в инфрачервените лъчи се използва за диагностични цели, също и в печатарската промишленост, във ветеринарната медицина и други области.

При различни заболявания телесната температура се променя. Кръвоносната система увеличава интензивността в зоната на смущения, която се отразява на монитора на инструмента.

Студените нюанси са тъмно сини, увеличаването на топлината се забелязва от промяната на цвета първо в зелено, след това в жълто, червено и бяло.

Свойства на IR лъчите

Инфрачервените лъчи са от същото естество като видимата светлина, но в различен диапазон. В тази връзка те се подчиняват на законите на оптиката и са надарени с излъчвателна способност, отражение, пропускателна способност.

Отличителни характеристики:

специфична особеност е липсата на необходимост от междинна връзка при пренос на топлина;
способността да преминава през някои непрозрачни тела;
загрява веществото, като се абсорбира от него;
невидим;
има химичен ефект върху фотографските плочи;
предизвиква вътрешен фотоелектричен ефект в германия;
способни на вълнова оптика (смущения и дифракция);
фиксирани чрез фотографски методи.

Инфрачервена радиация в живота

Човек излъчва и абсорбира инфрачервени лъчи. Те имат локални и общи ефекти. И какви ще бъдат последиците - полза или вреда, зависи от тяхната честота.

Дългите инфрачервени вълни оставят хората и е желателно да ги върнете обратно. Физиотерапевтичното лечение се основава на тях. В края на краищата те стартират механизма на регенерация и заздравяване на органи.

Късите вълни имат различен принцип на действие. Те могат да причинят вътрешно отопление.

Също така, продължителното излагане на ултравиолетови лъчи води до последици като изгаряния или дори онкология. Медицинските специалисти не препоръчват излагането на слънце през деня, особено ако имате дете с вас.

За да се разбере принципът на действие на инфрачервените излъчватели, е необходимо да се разбере същността на такова физическо явление като инфрачервеното лъчение.

Инфрачервен обхват и дължина на вълната

Инфрачервеното лъчение е вид електромагнитно излъчване, което заема диапазона от 0,77 до 340 микрона в спектъра на електромагнитните вълни. В този случай диапазонът от 0,77 до 15 микрона се счита за късовълнова, от 15 до 100 микрона - за средна вълна и от 100 до 340 - за дълги вълни.

Частта с къси вълни на спектъра е в непосредствена близост до видимата светлина, а частта с дължина на вълната се слива с областта на ултракъсите радиовълни. Следователно инфрачервеното лъчение има както свойствата на видимата светлина (тя се разпространява по права линия, отразява, пречупва като видима светлина), така и свойствата на радиовълните (може да премине през някои материали, които са непрозрачни за видимото лъчение).

Инфрачервените излъчватели с повърхностна температура от 700 С до 2500 С имат дължина на вълната 1,55-2,55 микрона и се наричат \u200b\u200b„светлина“ - те са по-близо до видимата светлина по дължина на вълната, излъчвателите с по-ниска повърхностна температура имат по-голяма дължина на вълната и се наричат \u200b\u200b„ тъмно ".

Източници на инфрачервено лъчение

Най-общо казано, всяко тяло, загрято до определена температура, излъчва топлинна енергия в инфрачервения диапазон на спектъра на електромагнитната вълна и може да прехвърли тази енергия чрез лъчист топлообмен към други тела. Прехвърлянето на енергия се осъществява от тяло с по-висока температура към тяло с по-ниска температура, докато различните тела имат различен излъчващ и абсорбиращ капацитет, който зависи от естеството на двете тела, от състоянието на тяхната повърхност и т.н.

Електромагнитното излъчване има квантово-фотонен характер. При взаимодействие с вещество фотонът се абсорбира от атомите на веществото, прехвърляйки енергията си към тях. В този случай енергията на топлинните вибрации на атомите в молекулите на веществото се увеличава, т.е. радиационната енергия се превръща в топлина.

Същността на лъчистото отопление е, че горелката, като източник на радиация, генерира, образува в пространството и насочва топлинното излъчване към отоплителната зона. Той попада върху ограждащите конструкции (под, стени), технологично оборудване, хора в облъчената зона, погълнати от тях и ги загрява. Радиационният поток, погълнат от човешки повърхности, дрехи и кожа, създава топлинен комфорт, без да повишава температурата на околната среда. Въздухът в отопляемите помещения, докато остава практически прозрачен за инфрачервеното лъчение, се загрява поради „вторична топлина“, т.е. конвекция от конструкции и предмети, нагрявани от радиация.

Свойства и приложения на инфрачервеното лъчение

Установено е, че ефектът от инфрачервеното лъчисто отопление има благоприятен ефект върху хората. Ако топлинното излъчване с дължина на вълната над 2 μm се възприема главно от кожата с проводимостта на генерираната топлинна енергия вътре, тогава лъчението с дължина на вълната до 1,5 μm прониква в повърхността на кожата, частично я загрява, достига до мрежата на кръвоносни съдове и директно повишава кръвната температура. При определена интензивност на топлинния поток ефектът му създава приятно топлинно усещане. При лъчисто нагряване човешкото тяло отделя по-голямата част от излишната топлина чрез конвекция към околния въздух, който има по-ниска температура. Тази форма на разсейване на топлината има освежаващ ефект и има благоприятен ефект върху благосъстоянието.

У нас изследването на инфрачервената отоплителна технология се провежда от 30-те години както по отношение на селското стопанство, така и индустрията.

Извършените медицински и биологични изследвания позволиха да се установи, че инфрачервените отоплителни системи отговарят по-пълно на спецификата на животновъдните сгради, отколкото конвективните централни или въздушни отоплителни системи. На първо място, поради факта, че при инфрачервено отопление температурата на вътрешните повърхности на оградите, особено на пода, надвишава температурата на въздуха в помещението. Този фактор има благоприятен ефект върху топлинния баланс на животните, с изключение на интензивните топлинни загуби.

Инфрачервените системи, работещи заедно с естествени вентилационни системи, намаляват относителната влажност до стандартни стойности (в свинеферми и телета до 70-75% и по-ниски).

В резултат на работата на тези системи, температурата и влажността в помещенията достигат благоприятни параметри.

Използването на лъчисти отоплителни системи за селскостопански сгради позволява не само да се създадат необходимите условия за микроклимат, но и да се засили производството. В много ферми в Башкирия (колхоз „Ленин“, колхоз „Нуриманов“) потомството се увеличи значително след въвеждането на инфрачервено отопление (увеличение на опоросяването през зимата с 4 пъти), степента на оцеляване на младите животни се увеличи (от 72,8% 97,6%).

В момента инфрачервената отоплителна система е инсталирана и работи за един сезон в предприятието Chuvash Broiler в предградието на Чебоксари. Според мениджърите на фермата, през периода на минимални зимни температури от -34-36 С, системата е работила безпроблемно и е осигурявала необходимата топлина за отглеждане на птици за месо (поддържане на пода) за период от 48 дни. В момента те обмислят въпроса за оборудването на други птицеферми с инфрачервени системи.