Istnieją różne źródła promieniowania podczerwonego. Obecnie znajdują się w sprzęcie AGD, systemach automatyki, systemach bezpieczeństwa, a także są wykorzystywane do suszenia produktów przemysłowych. Źródła światła podczerwonego, właściwie użytkowane, nie mają wpływu na organizm ludzki, dlatego produkty te cieszą się dużą popularnością.

Historia odkrycia

Przez wiele stuleci wybitne umysły badały naturę i działanie światła.

Światło podczerwone zostało odkryte na początku XIX wieku dzięki badaniom astronoma W. Herschela. Jego istotą było badanie zdolności grzewczych różnych obszarów słonecznych. Naukowiec przyniósł im termometr i obserwował wzrost temperatury. Proces ten zaobserwowano, gdy urządzenie dotknęło czerwonej ramki. V. Herschel doszedł do wniosku, że istnieje pewnego rodzaju promieniowanie, którego nie można zobaczyć wizualnie, ale można je określić za pomocą termometru.

Promienie podczerwone: zastosowanie

Są szeroko rozpowszechnione w życiu człowieka i znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach:

• Działania wojenne. Nowoczesne pociski i głowice bojowe, zdolne do samonaprowadzania celu, są wyposażone w efekt wykorzystania promieniowania podczerwonego.
• Termografia. Promieniowanie podczerwone służy do badania obszarów przegrzanych lub przechłodzonych. Obrazy w podczerwieni są również wykorzystywane w astronomii do wykrywania ciał niebieskich.
• gen. Dużą popularność zyskały, których działanie ma na celu ogrzewanie elementów wnętrz i ścian. Następnie oddają ciepło do pomieszczenia.
• Pilot. Wszystkie istniejące piloty do TV, kuchenek, klimatyzatorów itp. wyposażone w promienie podczerwone.
• W medycynie promienie podczerwone są wykorzystywane do leczenia i zapobiegania różnym chorobom.

Zastanów się, gdzie te elementy są stosowane.

Palniki gazowe na podczerwień

Palnik na podczerwień służy do ogrzewania różnych pomieszczeń.

Początkowo był używany do szklarni, garaży (czyli lokali niemieszkalnych). Jednak nowoczesna technologia umożliwiła zastosowanie go nawet w mieszkaniach. U ludzi taki palnik nazywany jest urządzeniem słonecznym, ponieważ po włączeniu powierzchnia robocza urządzenia przypomina światło słoneczne. Z biegiem czasu takie urządzenia zastąpiły grzejniki olejowe i konwektory.

Kluczowe cechy

Palnik na podczerwień różni się od innych urządzeń sposobem nagrzewania. Przeprowadzane jest przenoszenie ciepła, dzięki czemu nie są zauważalne dla ludzi. Ta cecha umożliwia przenikanie ciepła nie tylko do powietrza, ale także do elementów wnętrza, co dodatkowo podnosi temperaturę w pomieszczeniu. Promiennik podczerwieni nie wysusza powietrza, ponieważ promienie kierują się przede wszystkim na przedmioty wewnętrzne i ściany. W przyszłości przenoszenie ciepła odbywać się będzie ze ścian lub przedmiotów bezpośrednio do przestrzeni pomieszczenia, a proces ten będzie przebiegał w ciągu kilku minut.

Pozytywne strony

Główną zaletą takich urządzeń jest szybkie i łatwe ogrzewanie pomieszczeń. Na przykład ogrzanie chłodni do +24ºC zajmuje 20 minut. Podczas procesu nie ma ruchu powietrza, co przyczynia się do powstawania pyłów i dużych zanieczyszczeń. Dlatego emiter podczerwieni jest instalowany w pomieszczeniach przez alergików.

Dodatkowo promienie podczerwone padające na powierzchnię z kurzem nie powodują jej przypalenia, a co za tym idzie brak zapachu spalonego pyłu. Jakość grzania i trwałość urządzenia zależy od elementu grzejnego. Takie urządzenia wykorzystują typ ceramiczny.

Cena

Cena takich urządzeń jest dość niska i dostępna dla wszystkich grup ludności. Na przykład palnik gazowy kosztuje od 800 rubli. Cały piec można kupić za 4000 rubli.

Sauna

Co to jest kabina na podczerwień? Jest to specjalny pokój, który jest zbudowany z naturalnych odmian drewna (na przykład cedru). Zainstalowane są w nim emitery podczerwieni, działające na drzewo.

Podczas ogrzewania uwalniane są fitoncydy - przydatne składniki, które zapobiegają rozwojowi lub pojawianiu się grzybów i bakterii.

Taka kabina na podczerwień popularnie nazywana jest sauną. W pomieszczeniu temperatura powietrza osiąga 45ºС, więc przebywanie w nim jest całkiem wygodne. Taka temperatura pozwala równomiernie i głęboko ogrzać ludzkie ciało. Dlatego ciepło nie wpływa na układ sercowo-naczyniowy. Podczas zabiegu usuwane są nagromadzone toksyny i żużle, przyspieszana jest przemiana materii w organizmie (dzięki szybkiemu ruchowi krwi), a także wzbogacane są tkanki w tlen. Jednak pocenie się nie jest główną właściwością sauny na podczerwień. Ma na celu poprawę samopoczucia.

Wpływ na osobę

Takie przesłanki mają korzystny wpływ na organizm ludzki. Podczas zabiegu rozgrzewane są wszystkie mięśnie, tkanki i kości. Przyspieszenie krążenia krwi wpływa na metabolizm, co pomaga nasycić mięśnie i tkanki tlenem. Ponadto kabina na podczerwień jest odwiedzana w celu zapobiegania różnym chorobom. Większość ludzi zostawia tylko pozytywne recenzje.

Negatywny wpływ promieniowania podczerwonego

Źródła promieniowania podczerwonego mogą powodować nie tylko pozytywny wpływ na organizm, ale także mu szkodzić.

Przy dłuższej ekspozycji na promienie rozszerzają się naczynia włosowate, co prowadzi do zaczerwienienia lub oparzeń. Źródła promieniowania podczerwonego powodują szczególne uszkodzenia narządów wzroku - jest to powstawanie zaćmy. W niektórych przypadkach osoba ma drgawki.

Na organizm ludzki wpływają krótkie promienie, powodując Gdy temperatura mózgu wzrasta o kilka stopni, obserwuje się pogorszenie: ciemnienie w oczach, zawroty głowy, nudności. Dalszy wzrost temperatury może prowadzić do powstania zapalenia opon mózgowych.

Pogorszenie lub poprawa stanu następuje pod wpływem natężenia pola elektromagnetycznego. Charakteryzuje się temperaturą i odległością od źródła promieniowania energii cieplnej.

Długie fale promieniowania podczerwonego odgrywają szczególną rolę w różnych procesach życiowych. Krótkie bardziej wpływają na ludzkie ciało.

Jak zapobiegać szkodliwemu działaniu promieni IR?

Jak wspomniano wcześniej, krótkotrwałe promieniowanie cieplne ma negatywny wpływ na organizm ludzki. Rozważ przykłady, w których promieniowanie podczerwone jest niebezpieczne.

Do tej pory promienniki podczerwieni emitujące temperatury powyżej 100ºС mogą szkodzić zdrowiu. Wśród nich są:

• Urządzenia przemysłowe emitujące energię promieniowania. Aby zapobiec negatywnym skutkom, konieczne jest stosowanie kombinezonów i elementów osłony termicznej, a także prowadzenie działań profilaktycznych wśród personelu pracującego.
• urządzenie na podczerwień. Najbardziej znanym grzejnikiem jest piec. Od dawna jest jednak nieużywany. Coraz częściej w mieszkaniach, domach wiejskich i domkach zaczęto stosować elektryczne promienniki podczerwieni. Jego konstrukcja zawiera element grzejny (w postaci spirali), który jest chroniony specjalnym materiałem termoizolacyjnym. Taka ekspozycja na promienie nie szkodzi ludzkiemu ciału. Powietrze w strefie ogrzewanej nie jest osuszane. Możesz ogrzać pomieszczenie w 30 minut. Promieniowanie podczerwone najpierw ogrzewa przedmioty, a następnie ogrzewa całe mieszkanie.

Promieniowanie podczerwone ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, od przemysłu po medycynę.

Należy jednak obchodzić się z nimi ostrożnie, ponieważ promienie mogą mieć negatywny wpływ na ludzi. Wszystko zależy od długości fali i odległości od urządzenia grzewczego.

Tak więc dowiedzieliśmy się, jakie istnieją źródła promieniowania podczerwonego.

Promieniowanie podczerwone (IR) jest formą promieniowania elektromagnetycznego, które zajmuje zakres widmowy między widzialnym światłem czerwonym (podczerwień: PONIŻEJ czerwieni) a krótkofalową emisją radiową. Promienie te wytwarzają ciepło i są znane w nauce jako fale termiczne. Promienie te wytwarzają ciepło i są znane w nauce jako fale termiczne.

Wszystkie nagrzane ciała emanują badaniem w podczerwieni, w tym ciało ludzkie i Słońce, które w ten sposób razem z Tobą ogrzewa naszą planetę, dając życie wszystkim żyjącym na niej istotom. Ciepło, które odczuwamy z ognia przy ognisku lub kominku, z grzejnika lub ciepłego asfaltu, jest konsekwencją działania promieni podczerwonych.

Całe widmo promieniowania podczerwonego jest zwykle podzielone na trzy główne zakresy, które różnią się długością fali:

• Krótkofalówka, z długą falą λ = 0,74-2,5 mikrona;
• Fala średnia, z falą długą λ = 2,5-50 mikronów;
• Długie fale, o długiej fali λ = 50-2000 mikronów.

Bliskie lub krótkofalowe promienie podczerwone wcale nie są gorące, w rzeczywistości nawet ich nie czujemy. Fale te wykorzystywane są np. w pilotach do telewizorów, systemach automatyki, systemach bezpieczeństwa itp. Ich częstotliwość jest większa, a zatem ich energia jest wyższa niż w przypadku promieni dalekiej (długiej) podczerwieni. Ale nie na takim poziomie, aby zaszkodzić ciału. Ciepło zaczyna być wytwarzane przy średnich długościach fal podczerwieni i już czujemy ich energię. Promieniowanie podczerwone nazywane jest również promieniowaniem „termicznym”, ponieważ promieniowanie z nagrzanych przedmiotów jest odbierane przez ludzką skórę jako uczucie ciepła. W tym przypadku długości fal emitowanych przez ciało zależą od temperatury ogrzewania: im wyższa temperatura, tym krótsza długość fali i większe natężenie promieniowania. Na przykład źródło o długości fali 1,1 µm odpowiada stopionym metalom, a źródło o długości fali 3,4 µm odpowiada metalowi na końcu walcowania, kucia.

Dla nas interesujące jest widmo o długości fali 5-20 mikronów, ponieważ w tym zakresie spada ponad 90% promieniowania wytwarzanego przez systemy ogrzewania na podczerwień o piku promieniowania 10 mikronów. Bardzo ważne jest, aby przy tej częstotliwości samo ciało ludzkie emitowało fale podczerwone o długości 9,4 mikrona. Zatem każde promieniowanie o danej częstotliwości jest postrzegane przez organizm ludzki jako powiązane i ma na nie korzystny, a tym bardziej leczniczy wpływ.

Przy takim oddziaływaniu na organizm promieniowania podczerwonego dochodzi do efektu „absorpcji rezonansowej”, który charakteryzuje się aktywnym pochłanianiem energii zewnętrznej przez organizm. W rezultacie można zaobserwować wzrost poziomu hemoglobiny u osoby, wzrost aktywności enzymów i estrogenów, w wyniku ogólnym - pobudzenie czynności życiowych człowieka.

Oddziaływanie promieniowania podczerwonego na powierzchnię ludzkiego ciała, jak już powiedzieliśmy, jest pożyteczne, a przy tym przyjemne. Przypomnij sobie pierwsze słoneczne dni na początku wiosny, kiedy po długiej i pochmurnej zimie w końcu wyszło słońce! Czujesz, jak przyjemnie otula rozświetlony obszar Twojej skóry, twarzy, dłoni. Nie chcę już nosić rękawiczek i czapki, mimo dość niskiej temperatury w porównaniu do „wygodnej”. Ale gdy tylko pojawi się mała chmurka, od razu odczuwamy namacalny dyskomfort z powodu przerwania tak przyjemnego doznania. To jest właśnie to promieniowanie, którego tak bardzo nam brakowało przez całą zimę, kiedy przez długi czas nie było Słońca, a my, chcąc nie chcąc, nosiliśmy nasz „słup podczerwieni”.

W wyniku ekspozycji na promieniowanie podczerwone można zaobserwować:

• Przyspieszenie metabolizmu w organizmie;
• Przywrócenie tkanki skórnej;
• Spowolnienie procesu starzenia;
• Usuwanie nadmiaru tłuszczu z organizmu;
• Uwalnianie ludzkiej energii motorycznej;
• Zwiększenie oporności organizmu na środki przeciwdrobnoustrojowe;
• aktywacja wzrostu roślin

i wiele wiele innych. Ponadto promieniowanie podczerwone jest wykorzystywane w fizjoterapii do leczenia wielu chorób, w tym nowotworów, ponieważ sprzyja rozszerzaniu naczyń włosowatych, pobudza przepływ krwi w naczyniach, poprawia odporność i daje ogólny efekt terapeutyczny.

I wcale nie jest to zaskakujące, ponieważ promieniowanie to jest nam dane przez naturę jako sposób przekazywania ciepła, życia wszystkim żywym istotom, które tego ciepła i komfortu potrzebują, omijając pustą przestrzeń i powietrze jako pośredników.

William Herschel jako pierwszy zauważył, że poza czerwoną krawędzią widma Słońca uzyskaną przez pryzmat istnieje niewidzialne promieniowanie, które powoduje nagrzewanie się termometru. Promieniowanie to nazwano później termicznym lub podczerwonym.

Promieniowanie bliskiej podczerwieni jest bardzo podobne do światła widzialnego i jest wykrywane przez te same instrumenty. W środkowej i dalekiej podczerwieni bolometry służą do wskazywania zmian.

W zakresie średniej podczerwieni świeci cała planeta Ziemia i wszystkie znajdujące się na niej obiekty, nawet lód. Dzięki temu Ziemia nie jest przegrzewana ciepłem słonecznym. Ale nie całe promieniowanie podczerwone przechodzi przez atmosferę. Jest tylko kilka okien przezroczystości, reszta promieniowania jest pochłaniana przez dwutlenek węgla, parę wodną, ​​metan, ozon i inne gazy cieplarniane, które zapobiegają szybkiemu ochłodzeniu Ziemi.

Ze względu na absorpcję w atmosferze i promieniowanie cieplne obiektów, teleskopy średniej i dalekiej podczerwieni są wynoszone w kosmos i schładzane do temperatury ciekłego azotu, a nawet helu.

Zakres podczerwieni jest jednym z najbardziej interesujących dla astronomów. Świeci kosmicznym pyłem, który jest ważny dla powstawania gwiazd i ewolucji galaktyk. Promieniowanie IR przechodzi przez obłoki pyłu kosmicznego lepiej niż promieniowanie widzialne i pozwala zobaczyć obiekty niedostępne do obserwacji w innych częściach widma.

Źródła

Fragment jednego z tzw. Głębokich Pól Hubble'a. W 1995 roku teleskop kosmiczny przez 10 dni gromadził światło pochodzące z jednej części nieba. Umożliwiło to zobaczenie wyjątkowo słabych galaktyk, do których odległość wynosi do 13 miliardów lat świetlnych (mniej niż miliard lat od Wielkiego Wybuchu). Światło widzialne z tak odległych obiektów ulega znacznemu przesunięciu ku czerwieni i staje się podczerwienią.

Obserwacje prowadzono w obszarze oddalonym od płaszczyzny galaktyki, gdzie widocznych jest stosunkowo niewiele gwiazd. Dlatego większość zarejestrowanych obiektów to galaktyki na różnych etapach ewolucji.

Gigantyczna galaktyka spiralna, określana również jako M104, znajduje się w gromadzie galaktyk w gwiazdozbiorze Panny i jest dla nas widoczna niemal z boku. Ma ogromne zgrubienie centralne (sferyczne zgrubienie w centrum galaktyki) i zawiera około 800 miliardów gwiazd - 2-3 razy więcej niż Droga Mleczna.

W centrum galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura o masie około miliarda mas Słońca. Jest to określane na podstawie prędkości gwiazd w pobliżu centrum galaktyki. W podczerwieni wyraźnie widać pierścień gazu i pyłu w galaktyce, w której aktywnie rodzą się gwiazdy.

Odbiorniki

Średnica lustra głównego 85 cm wykonane z berylu i schłodzone do temperatury 5,5 DO w celu zmniejszenia własnego promieniowania podczerwonego lustra.

Teleskop został uruchomiony w sierpniu 2003 roku w ramach programu cztery wielkie obserwatoria NASA w tym:

• Obserwatorium Compton Gamma (1991–2000, 20 keV-30 GeV), patrz niebo w promieniach gamma 100 MeV ,
• Obserwatorium rentgenowskie „Chandra” (1999, 100 eV-10 keV),
• Kosmiczny Teleskop Hubble'a (1990, 100–2100 nm),
• Teleskop na podczerwień Spitzera (2003, 3–180 mikron).

Oczekuje się, że żywotność teleskopu Spitzera wyniesie około 5 lat. Teleskop otrzymał swoją nazwę na cześć astrofizyka Lymana Spitzera (1914-97), który w 1946 roku, na długo przed wystrzeleniem pierwszego satelity, opublikował artykuł „Korzyści dla astronomii obserwatorium pozaziemskiego”, a 30 lat później przekonał NASA i Kongres USA do rozpoczęcia prac nad teleskopem kosmicznym „Hubble”.

przeglądy nieba

Niebo w bliskiej podczerwieni 1–4 mikron oraz w zakresie średniej podczerwieni 25 mikron(COBE/DIRBE)

W zakresie bliskiej podczerwieni Galaktykę widać jeszcze wyraźniej niż w zakresie widzialnym.

Ale w zakresie średniej podczerwieni Galaktyka jest ledwo widoczna. Obserwacje są bardzo utrudnione przez pył w Układzie Słonecznym. Znajduje się wzdłuż płaszczyzny ekliptyki, która jest nachylona do płaszczyzny Galaktyki pod kątem około 50 stopni.

Oba przeglądy zostały wykonane przez instrument DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment) na pokładzie satelity COBE (Cosmic Background Explorer). Ten eksperyment, który rozpoczął się w 1989 roku, dał kompletne mapy jasności nieba w podczerwieni w zakresie od 1,25 do 240 mikron.

Aplikacja ziemi

Urządzenie oparte jest na konwerterze elektronowo-optycznym (IOC), który umożliwia znaczne (od 100 do 50 tysięcy razy) wzmocnienie słabego światła widzialnego lub podczerwonego.

Soczewka tworzy obraz na fotokatodzie, z którego podobnie jak w przypadku PMT wybijane są elektrony. Następnie są przyspieszane wysokim napięciem (10-20 kV), skupiane są przez optykę elektroniczną (pole elektromagnetyczne o specjalnie dobranej konfiguracji) i padają na ekran fluorescencyjny podobny do telewizora. Na nim obraz oglądany jest przez okulary.

Przyspieszenie fotoelektronów sprawia, że ​​w warunkach słabego oświetlenia można wykorzystać dosłownie każdy kwant światła do uzyskania obrazu, jednak w całkowitej ciemności wymagane jest oświetlenie. Aby nie zdradzać obecności obserwatora, reflektor bliskiej podczerwieni (760–3000 nm).

Istnieją również urządzenia wychwytujące własne promieniowanie cieplne obiektów w zakresie średniej podczerwieni (8–14 mikron). Takie urządzenia nazywane są kamerami termowizyjnymi, pozwalają zauważyć osobę, zwierzę lub rozgrzany silnik ze względu na kontrast termiczny z otaczającym tłem.

Cała energia zużywana przez grzejnik elektryczny jest ostatecznie przekształcana w ciepło. Znaczna część ciepła jest odprowadzana przez powietrze, które stykając się z gorącą powierzchnią, rozszerza się i unosi, przez co nagrzewany jest głównie sufit.

Aby tego uniknąć, grzejniki są wyposażone w wentylatory, które kierują ciepłe powietrze np. na nogi osoby i pomagają w mieszaniu powietrza w pomieszczeniu. Istnieje jednak inny sposób przekazywania ciepła do otaczających obiektów: promieniowanie podczerwone grzejnika. Jest tym silniejszy, im gorętsza jest powierzchnia i im większa jest jej powierzchnia.

Aby zwiększyć powierzchnię, grzejniki są płaskie. Jednak temperatura powierzchni nie może być wysoka. W innych modelach grzejników zastosowano spiralę nagrzaną do kilkuset stopni (ciepło czerwone) oraz wklęsły metalowy odbłyśnik, który tworzy ukierunkowany strumień promieniowania podczerwonego.

Promieniowanie podczerwone (IR) to promieniowanie elektromagnetyczne o większej długości fali niż światło widzialne, rozciągające się od nominalnego czerwonego końca widma widzialnego o 0,74 µm (mikrona) do 300 µm. Ten zakres długości fal odpowiada zakresowi częstotliwości od około 1 do 400 THz i obejmuje większość promieniowania cieplnego emitowanego przez obiekty o temperaturze bliskiej temperaturze pokojowej. Promieniowanie podczerwone jest emitowane lub pochłaniane przez cząsteczki, gdy zmieniają one swój ruch wibracyjno-obrotowy. Obecność promieniowania podczerwonego po raz pierwszy odkrył w 1800 roku astronom William Herschel.

Większość energii słonecznej dociera do Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego. Światło słoneczne w zenicie zapewnia oświetlenie o mocy nieco ponad 1 kilowata na metr kwadratowy nad poziomem morza. Z tej energii 527 watów to promieniowanie podczerwone, 445 watów to światło widzialne, a 32 waty to promieniowanie ultrafioletowe.

Światło podczerwone jest wykorzystywane w zastosowaniach przemysłowych, naukowych i medycznych. Noktowizory wykorzystujące światło podczerwone pozwalają ludziom obserwować zwierzęta, których nie widać w ciemności. W astronomii obrazowanie w podczerwieni umożliwia obserwację obiektów ukrytych za pyłem międzygwiazdowym. Kamery termowizyjne służą do wykrywania utraty ciepła w systemach izolowanych, obserwacji zmian przepływu krwi w skórze oraz wykrywania przegrzania urządzeń elektrycznych.

Obrazy w podczerwieni są szeroko stosowane do celów wojskowych i cywilnych. Zastosowania wojskowe obejmują obserwację, obserwację nocną, naprowadzanie i śledzenie. Zastosowania pozamilitarne obejmują analizę wydajności cieplnej, monitorowanie środowiska, inspekcję obiektów przemysłowych, teledetekcję temperatury, komunikację bezprzewodową krótkiego zasięgu, spektroskopię i prognozowanie pogody. Astronomia w podczerwieni wykorzystuje czujnik wyposażony w teleskopy do penetracji zakurzonych obszarów kosmosu, takich jak obłoki molekularne, i wykrywania obiektów, takich jak planety.

Chociaż obszar bliskiej podczerwieni widma (780-1000 nm) od dawna uważany był za niemożliwy z powodu szumu w pigmentach wizualnych, wrażenie światła bliskiej podczerwieni przetrwało u karpia i trzech gatunków cyklidów. Ryby wykorzystują widmo bliskiej podczerwieni do chwytania zdobyczy i orientacji fototaktycznej podczas pływania. Widmo bliskiej podczerwieni może być przydatne dla ryb w warunkach słabego oświetlenia o zmierzchu i na mętnych powierzchniach wody.

Fotomodulacja

Światło bliskiej podczerwieni lub fotomodulacja jest stosowane w leczeniu owrzodzeń wywołanych chemioterapią, a także w gojeniu się ran. Istnieje szereg prac związanych z leczeniem wirusa opryszczki. Projekty badawcze obejmują prace nad badaniem ośrodkowego układu nerwowego i efektów terapeutycznych poprzez regulację cytochromu i oksydaz oraz innych możliwych mechanizmów.

zagrożenie dla zdrowia

Silne promieniowanie podczerwone w niektórych branżach i warunkach wysokiej temperatury może być szkodliwe dla oczu, powodując uszkodzenie wzroku lub ślepotę użytkownika. Ponieważ promieniowanie jest niewidoczne, w takich miejscach konieczne jest noszenie specjalnych gogli na podczerwień.

Ziemia jako emiter podczerwieni

Powierzchnia Ziemi i chmury pochłaniają widzialne i niewidzialne promieniowanie słoneczne i zwracają większość energii w postaci promieniowania podczerwonego z powrotem do atmosfery. Niektóre substancje w atmosferze, głównie kropelki chmur i para wodna, ale także dwutlenek węgla, metan, tlenek azotu, sześciofluorek siarki i chlorofluorowęglowodór pochłaniają promieniowanie podczerwone i zwracają je we wszystkich kierunkach, w tym z powrotem na Ziemię. W ten sposób efekt cieplarniany utrzymuje atmosferę i powierzchnię znacznie cieplejszą, niż gdyby w atmosferze nie było tłumików podczerwieni.

Historia nauki o podczerwieni

Odkrycie promieniowania podczerwonego przypisuje się astronomowi Williamowi Herschelowi na początku XIX wieku. Herschel opublikował wyniki swoich badań w 1800 roku w Royal Society of London. Herschel użył pryzmatu do załamania światła słonecznego i wykrycia promieniowania podczerwonego poza czerwoną częścią widma poprzez wzrost temperatury zarejestrowany na termometrze. Był zaskoczony rezultatem i nazwał je „promieniami ciepła”. Termin „promieniowanie podczerwone” pojawił się dopiero pod koniec XIX wieku.

Inne ważne daty to m.in.

• 1737: Emilie du Chatelet przewidział w swojej rozprawie to, co jest dziś znane jako promieniowanie podczerwone.
• 1835: Macedonio Meglioni tworzy pierwsze stosy termoelektryczne z detektorem podczerwieni.
• 1860: Gustav Kirchhoff formułuje twierdzenie o ciele doskonale czarnym.
• 1873: Willoughby Smith odkrył fotoprzewodnictwo selenu.
• 1879: Empirycznie sformułowano prawo Stefana-Boltzmanna, zgodnie z którym energia wypromieniowana przez całkowicie czarne ciało jest proporcjonalna.
• 1880 i 1890: Lord Rayleigh i Wilhelm Wien rozwiązują część równania ciała doskonale czarnego, ale oba rozwiązania są przybliżone. Problem ten nazwano „katastrofą ultrafioletową i katastrofą w podczerwieni”.
• 1901: Max Planck Max Planck opublikował równanie i twierdzenie ciała doskonale czarnego. Rozwiązał problem kwantyzacji dopuszczalnych przejść energetycznych.
• 1905: Albert Einstein rozwija teorię efektu fotoelektrycznego, który definiuje fotony. Również William Coblentz w spektroskopii i radiometrii.
• 1917: Theodor Case opracowuje czujnik siarczku talu; Brytyjczycy opracowali pierwsze urządzenie do wyszukiwania i śledzenia w podczerwieni podczas I wojny światowej i wykrywali samoloty w zasięgu 1 mili.
• 1935: Sole ołowiu - wczesne kierowanie rakietami podczas II wojny światowej.
• 1938: Tew Ta przewidział, że efekt piroelektryczny może być wykorzystany do wykrywania promieniowania podczerwonego.
• 1952: N. Wilker odkrywa antymonki, związki antymonu z metalami.
• 1950: Instrumenty Paula Cruza i Teksasu tworzą obrazy w podczerwieni przed 1955 rokiem.
• Lata 50. i 60. XX wieku: Specyfikacja i podziały radiometryczne określone przez Freda Nicodemenasa, Roberta Clarka Jonesa.
• 1958: WD Lawson (Royal Radar Establishment, Malvern) odkrywa właściwości detekcji fotodiody IR.
• 1958: Falcon opracowuje rakiety wykorzystujące promieniowanie podczerwone, a Paul Cruz i in. Pojawia się pierwszy podręcznik dotyczący czujników podczerwieni.
• 1961: Jay Cooper wynalazł detektor piroelektryczny.
• 1962: Kruse i Rodat promują fotodiody; dostępne są elementy sygnałów i line arrays.
• 1964: WG Evans odkrywa termoreceptory podczerwieni u chrząszcza.
• 1965: Pierwszy podręcznik na podczerwień, pierwsze komercyjne kamery termowizyjne; w armii Stanów Zjednoczonych powstało laboratorium noktowizyjne (obecnie laboratorium do kontroli noktowizorów i czujników elektronicznych.
• 1970: Willard Boyle i George E. Smith proponują urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym do telefonu obrazującego.
• 1972: Powstaje ogólny moduł oprogramowania.
• 1978: Astronomia obrazowania w podczerwieni osiąga dojrzałość, planowane jest obserwatorium, masowa produkcja antymonków i fotodiod oraz innych materiałów.

Promieniowanie podczerwone to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które z jednej strony graniczy z czerwoną częścią widma światła widzialnego, az drugiej z mikrofalami. Długość fali - od 0,74 do 1000-2000 mikrometrów. Fale podczerwone są również nazywane „termicznymi”. Ze względu na długość fali dzieli się je na trzy grupy:

krótkofalówka (0,74-2,5 mikrometra);

fala średnia (dłuższa niż 2,5, krótsza niż 50 mikrometrów);

długofalowe (ponad 50 mikrometrów).

Źródła promieniowania podczerwonego

Na naszej planecie promieniowanie podczerwone nie jest niczym niezwykłym. Prawie każde ciepło jest efektem ekspozycji na promienie podczerwone. Nie ma znaczenia, co to jest: światło słoneczne, ciepło naszych ciał, czy ciepło pochodzące z urządzeń grzewczych.

Podczerwona część promieniowania elektromagnetycznego nie ogrzewa przestrzeni, ale bezpośrednio sam obiekt. Na tej zasadzie zbudowana jest praca lamp na podczerwień. A Słońce ogrzewa Ziemię w ten sam sposób.

Oddziaływanie na organizmy żywe

Na chwilę obecną nauka nie zna potwierdzonych faktów o negatywnym wpływie promieni podczerwonych na organizm ludzki. O ile nie z powodu zbyt intensywnego promieniowania, błona śluzowa oczu może ulec uszkodzeniu.

Ale o korzyściach można mówić bardzo długo. Już w 1996 roku naukowcy z USA, Japonii i Holandii potwierdzili szereg pozytywnych faktów medycznych. Promieniowanie cieplne:

niszczy niektóre rodzaje wirusa zapalenia wątroby;

hamuje i spowalnia wzrost komórek nowotworowych;

posiada zdolność neutralizowania szkodliwych pól elektromagnetycznych i promieniowania. W tym radioaktywne;

pomaga diabetykom w produkcji insuliny;

może pomóc w dystrofii;

poprawa kondycji organizmu przy łuszczycy.

Pod wpływem poprawy stanu zdrowia narządy wewnętrzne zaczynają pracować wydajniej. Zwiększa się odżywianie mięśni, znacznie wzrasta siła układu odpornościowego. Powszechnie wiadomo, że przy braku promieniowania podczerwonego organizm starzeje się zauważalnie szybciej.

Promienie podczerwone są również nazywane „promieniami życia”. To pod ich wpływem narodziło się życie.

Wykorzystanie promieni podczerwonych w życiu człowieka

Światło podczerwone jest używane nie mniej szeroko niż jest to powszechne. Być może bardzo trudno będzie znaleźć przynajmniej jeden obszar gospodarki narodowej, w którym podczerwona część fal elektromagnetycznych nie znalazłaby zastosowania. Wymieniamy najbardziej znane obszary zastosowania:

działania wojenne. Naprowadzanie głowic rakietowych lub urządzeń noktowizyjnych jest wynikiem wykorzystania promieniowania podczerwonego;

termografia jest szeroko stosowana w nauce do określania przegrzanych lub przechłodzonych części badanego obiektu. Obrazy w podczerwieni są również szeroko stosowane w astronomii, wraz z innymi rodzajami fal elektromagnetycznych;

grzejniki domowe. W przeciwieństwie do konwektorów, takie urządzenia wykorzystują energię promieniowania do ogrzewania wszystkich obiektów w pomieszczeniu. A już dalej elementy wyposażenia wnętrz oddają ciepło otaczającemu powietrzu;

transmisja danych i zdalne sterowanie. Tak, wszystkie piloty do telewizorów, magnetofonów i klimatyzatorów wykorzystują promienie podczerwone;

dezynfekcji w przemyśle spożywczym

medycyna. Leczenie i profilaktyka wielu różnych rodzajów chorób.

Promienie podczerwone stanowią stosunkowo niewielką część promieniowania elektromagnetycznego. Będąc naturalnym sposobem wymiany ciepła, żaden proces życiowy na naszej planecie nie może się bez niego obejść.