Всё что нужно знать об инфракрасном излучении
Содержание
Электромагнитное излучение не ограничено видимым диапазоном. Волны, лежащие за пределами фиксируемых глазом цветов, также полезны для людей. Что такое инфракрасное излучение, когда оно было открыто и зачем используется в современном мире, будет интересно узнать каждому.
Как было открыто инфракрасное излучение
Людям стало известно о тепловом излучении еще в 1800 году. Астроном Гершель задался целью выяснить, какие участки спектра переносят больше энергии. Он занимался наблюдениями за Солнцем и преследовал практическую цель — уменьшить нагрев оборудования в процессе экспериментов.
Для измерения использовался солнечный свет, пропущенный сквозь призму. Поскольку волны разной длины преломляются, проходя границу двух сред под разным углом, можно выделить области отличных цветов. Если оставить термометры в этих областях, то результат измерений будет отличаться. В результате экспериментов было выявлено, что самая высокая температура фиксируется вне видимой области за красным цветом. Следовательно, наибольшее количество тепла выделяется в инфракрасном излучении.
Характеристики излучения
Глаз человека способен уловить электромагнитное излучение, длина волны которого находится в диапазоне от 380 до 780 нм. Но волны могут быть и других частот. Инфракрасный или ультрафиолетовый диапазон невозможно увидеть, но можно зафиксировать иным образом. Например, инфракрасные волны можно уловить при помощи различных датчиков. Следует сказать, что некоторые животные также способны ощущать их. Так у змей, некоторых видов рыб и комаров развились органы, которые реагируют на тепло.
ИК-излучение обладает длиной волны от 0.78 до 1000 мкм, частотой соответственно в пределах 300 ГГц и 429 ТГц. Инфракрасный свет переносят фотоны. Скорость распространения зависит от среды, так же как и для прочих электромагнитных волн. Граничит инфракрасный с видимым спектром и микроволновым излучением.
Классификации ИК-излучения
Поскольку диапазон инфракрасных лучей велик, то в некоторых случаях его удобнее разбить на несколько частей. Так в классификации ISO выделяют:
- ближний — от 780 нм до 3 мкм;
- средний — от 3 мкм до 50 мкм;
- дальний — от 50 мкм до 1 мм.
Также на три части диапазон делит и международная комиссия по освещенности, но они распределяют диапазоны несколько иначе. Так к IR-A излучению по CIE принадлежит участок спектра 0.7–1.4 мкм, к IR-B — 1.4–3 мкм, остальная часть относится к IR-C.
Схема, состоящая из пяти частей, помогает учесть оба предыдущих деления:
- NIR — до 1.4 мкм;
- SWIR — от 1.4 до 3 мкм;
- MWIR — от 3 до 8 мкм;
- LWIR — от 8 до 15 мкм;
- FIR — от 15 до 1000 мкм.
Но даже это разделение не является всеми признанным. В некоторых сферах, например в астрономии, может применяться отличная от всех описанных выше схема.
Источники инфракрасного излучения
Многие тела испускают инфракрасные лучи. Этим явлением пользуются в разных сферах человеческой деятельности. Источник инфракрасного (теплового) излучения может быть естественным и искусственным. К первым относят звезды, планеты, атмосферные газы, почву и прочее. Искусственными называют лампы накаливания, транспортные средства, прожекторы и другую технику.
В общем случае любое тело, температура которого выше абсолютного нуля, обладает тепловым излучением. Значительная часть этого излучения приходится именно на инфракрасный диапазон. Спектр свечения зависит от температуры. При нагреве лучи из инфракрасной области могут смещаться, предметы будут испускать видимый свет, как например раскаленный металл.
Влияние на человека
Инфракрасное излучение является неотъемлемой частью окружающего мира. Люди постоянно сталкиваются с ним. Когда человек находится на солнце или греется у костра, на его кожу попадают в том числе и фотоны с энергией, соответствующей инфракрасному свету. Слишком интенсивное тепловое излучение способно вызвать неприятные ощущения, а при длительном воздействии влияет на терморегуляцию всего организма. Подобное наблюдали у людей, работающих вблизи плавильных печей или подобного оборудования. Лучи, относящиеся к ближнему диапазону, могут привести даже к тепловому удару. В быту инфракрасное излучение не причиняет вреда, поскольку используются частоты, относящиеся к дальнему спектру. Они не проникают глубоко, поглощаются преимущественно верхним слоем кожи.
Положительные эффекты от света научились использовать в медицине. При помощи видимого и инфракрасного света меряют пульс и насыщение крови кислородом. При физиотерапии используют массажеры с ИК-излучателями. Длительность сеанса обычно не превышает полчаса. За это время кожа успевает прогреться, но никаких негативных последствий не наступает. Применение подобных массажеров должно быть одобрено врачом. Показаниями могут быть простудные заболевания, воспалительные процессы и прочее. Но также есть противопоказания. Не рекомендуют процедуры тем, у кого выявлены злокачественные новообразования, гнойные воспаления и т. п.
В каких приборах используется ИК-диапазон
Поскольку этот вариант электромагнитных волн встречается повсеместно, человечество использует его в медицине, промышленности, а также в бытовых приборах. Техника может фиксировать излучение или испускать его. С помощью инфракрасных лучей можно обнаруживать людей, животных, неживые объекты, теплопотери и пр. Также ИК применяют для передачи данных и обогрева помещений.
Бытовые приборы, как правило, работают с небольшими мощностями. Они не могут навредить, пока пользователь следует инструкции. В промышленности применяют специальные установки для термической обработки материалов или сушки лакокрасочного покрытия. Их мощность значительно больше.
Тепловизоры
Тепловизор представляет собой прибор, улавливающий излучение и трансформирующий его в удобную для людей форму. Он помогает строителям определять тепловые потери зданий. Там используются модели, фиксирующие температуры до 3500 градусов. В промышленности применяют приборы, способные фиксировать и более высокие температуры. Такое оборудование может быть использовано и охотниками, поскольку помогает находить осторожных животных.
Камеры и приборы ночного видения
Более распространенный, чем контроль температуры, вариант использования — это наблюдения в ночное время. Следить за территорией или ориентироваться в темноте помогают камеры или бинокли способные уловить свет в диапазоне отличном от видимого глазу. Инфракрасная подсветка позволяет снимать даже в полной темноте за счет собственного источника. В зависимости от типа бывают приборы, которые просто усиливают слабый свет. Они помогают видеть при плохом освещении, но бесполезны в полной темноте. Поэтому при выборе следует учесть, в каких условиях будет работать камера. Обнаруживать нарушителей на участках, парковках или в офисных зданиях помогают камеры, у которых присутствует собственный излучатель.
ИК-обогреватели
Инфракрасные лучи подходят для прогрева поверхностей. Прибор можно разместить на стене или потолке в доме. Он зачастую смотрится эстетичнее конвекторов или тепловентиляторов. Способен прогревать пол и мебель в определенной области. Такой вариант отличается небольшой инертностью. Самому прибору не требуется время для собственного прогрева, а излучать тепло он перестает практически сразу после выключения.
Пульты управления
Для управления различной техникой уже давно применяются пульты с ИК-излучателями. Они позволяют на расстоянии нескольких метров контролировать работу техники. Главное, чтобы между пультом и приемником сигнала на корпусе прибора не было препятствий.
Загрузка...
