Saznajte više o infracrvenom zračenju. Izvori infracrvenog zračenja: vrste, primjena

Infracrveno svjetlo je vizualno nedostupno ljudskom vidu. U međuvremenu, duge infracrvene talase ljudsko telo doživljava kao toplotu. Infracrveno svjetlo ima neke od svojstava vidljive svjetlosti. Zračenje ovog oblika može biti fokusirano, reflektovano i polarizovano. Teoretski, IR svjetlost se više tumači kao infracrveno zračenje (IR). Svemirski IR zauzima spektralni opseg elektromagnetno zračenje 700 nm - 1 mm. IR talasi su duži od talasa vidljive svetlosti i kraći od radio talasa. U skladu s tim, frekvencije IR-a su veće od frekvencija mikrovalova i niže od frekvencija vidljive svjetlosti. Frekvencija IR je ograničena na opseg od 300 GHz - 400 THz.

Infracrvene talase otkrio je britanski astronom William Herschel. Otkriće je zabilježeno 1800. Koristeći staklene prizme u svojim eksperimentima, naučnik je na ovaj način istraživao mogućnost podjele sunčeve svjetlosti na pojedinačne komponente.

Kada je William Herschel morao izmjeriti temperaturu pojedinačnih cvjetova, otkrio je faktor u povećanju temperature kada je uzastopno prolazio kroz sljedeće serije:

• ljubičasta,
• plava,
• zelena,
• žumanjak,
• narandžasta,
• crvena.

Talasni i frekvencijski opseg IC zračenja

Na osnovu talasne dužine, naučnici uslovno dele infracrveno zračenje na nekoliko spektralnih delova. Istovremeno, ne uniformna definicija granice svakog pojedinačnog dela.

Skala elektromagnetnog zračenja: 1 - radio talasi; 2 - mikrovalne pećnice; 3 - IC talasi; 4 - vidljivo svjetlo; 5 - ultraljubičasto; 6 — rendgenski zraci; 7 - gama zraci; B - opseg talasnih dužina; E - energija

Teoretski, označena su tri talasna opsega:

1. Near
2. Prosjek
3. Dalje

Bliski infracrveni opseg je označen talasnim dužinama koje se približavaju kraju spektra vidljive svetlosti. Približni izračunati talasni segment je ovde označen dužinom: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 µm). Frekvencija zračenja je približno 215-400 Hz. Kratke IR talasne dužine će emitovati minimalnu toplotu.

Srednji IR opseg (srednji), pokriva talasne dužine 1300-3000 nm (1,3 - 3 µm). Frekvencije se ovdje mjere u rasponu od 20-215 THz. Nivo zračene toplote je relativno nizak.

Daleki infracrveni opseg je najbliži mikrotalasnom dometu. Raspored: 3-1000 mikrona. Frekvencijski opseg 0,3-20 THz. Ovu grupu čine kratke talasne dužine na maksimalnom frekvencijskom opsegu. Ovdje se emituje maksimalna toplota.

Primjena infracrvenog zračenja

IR zraci su našli primenu u raznim poljima. Među najpoznatijim uređajima su termoviziri, oprema za noćno osmatranje itd. Komunikacijska i mrežna oprema koristi IR svjetlo kao dio žičanih i bežičnih operacija.

Remotes daljinski upravljač opremljeni su IC komunikacionim sistemom kratkog dometa, gde se signal prenosi preko IR LED dioda. Primjer: uobičajeni kućni aparati – televizori, klima uređaji, plejeri. Infracrveno svetlo prenosi podatke preko sistema optičkih kablova.

Osim toga, aktivno se koristi infracrveno zračenje istraživačke astronomije za istraživanje svemira. Zahvaljujući infracrvenom zračenju moguće je otkriti svemirske objekte nevidljive ljudskom oku.

Malo poznate činjenice o IC svjetlu

Ljudske oči zaista ne mogu vidjeti infracrvene zrake. Ali koža ljudskog tela, koja reaguje na fotone, a ne samo na toplotno zračenje, sposobna je da ih "vidi".

Površina kože zapravo djeluje kao "očna jabučica". Ako po sunčanom danu izađete napolje, zatvorite oči i ispružite dlanove prema nebu, lako ćete pronaći lokaciju sunca.

Zimi u prostoriji u kojoj je temperatura vazduha 21-22ºS, toplo obučeni (džemper, pantalone). Ljeti, u istoj prostoriji, na istoj temperaturi, ljudi se također osjećaju ugodno, ali u svjetlijoj odjeći (šorc, majica).

Ovaj fenomen je lako objasniti: uprkos istoj temperaturi vazduha, zidovi i plafon prostorije ljeti emituju više daleko infracrvenih talasa koje nosi sunčeva svetlost (FIR - Far Infrared). Stoga ljudsko tijelo, na istim temperaturama, ljeti percipira više topline.

Parovi ljudi koji spavaju u istom krevetu su nehotice predajnici i prijemnici FIR talasa u odnosu jedan na drugog. Ako je osoba sama u krevetu, djeluje kao predajnik FIR valova, ali više ne prima iste valove kao odgovor.

Kada ljudi razgovaraju jedni s drugima, oni nehotice šalju i primaju FIR talasne vibracije jedni od drugih. Prijateljski (ljubeći) zagrljaji također aktiviraju prijenos FIR zračenja između ljudi.

Kako priroda percipira IR svjetlo?

Ljudi ne mogu vidjeti infracrveno svjetlo, ali zmije iz porodice zmija (kao što su zvečarke) imaju senzorne šupljine koje se koriste za proizvodnju slika u infracrvenom svjetlu.

Ovo svojstvo omogućava zmijama da otkriju toplokrvne životinje u potpunom mraku. Naučno se pretpostavlja da zmije, sa dve senzorne šupljine, imaju izvesnu infracrvenu percepciju dubine.

Ribe uspješno koriste blisko infracrveno svjetlo (NIR) kako bi uhvatile plijen i orijentirale se u vodenim područjima. Ovo NIR čulo pomaže ribama da se precizno snalaze u uvjetima slabog osvjetljenja, u mraku ili u mutnoj vodi.

Infracrveno zračenje igra važnu ulogu u oblikovanju vremena i klime na Zemlji, kao i sunčeva svetlost. Ukupna masa sunčeve svjetlosti koju apsorbira Zemlja i jednaka količina infracrvenog zračenja moraju se vratiti sa Zemlje natrag u svemir. Inače je neizbežno globalno zagrijavanje ili globalno hlađenje.

Postoji očigledan razlog zašto se vazduh brzo hladi tokom sušne noći. Nizak nivo vlažnost i odsustvo oblaka na nebu otvaraju slobodan put za infracrveno zračenje. Infracrvene zrake brže putuju u svemir i, shodno tome, brže odnose toplinu.

Značajan dio koji dolazi na Zemlju je infracrvena svjetlost. Bilo koji prirodni organizam ili objekat ima temperaturu, što znači da emituje IR energiju. Čak i predmeti koji su a priori hladni (na primjer, kocke leda) emituju infracrveno svjetlo.

Tehnički potencijal infracrvene zone

Tehnički potencijal infracrvenih zraka je neograničen. Ima dosta primjera. Infracrveno praćenje (homing) se koristi u pasivnim sistemima upravljanja projektilima. U ovom slučaju se koristi elektromagnetno zračenje mete, primljeno u infracrvenom dijelu spektra.

Vremenski sateliti opremljeni skenirajućim radiometrima proizvode termalne slike, koje zatim omogućavaju analitičkim tehnikama za određivanje visine i tipova oblaka, izračunavanje temperature kopna i površinske vode i određivanje karakteristika površine okeana.

Infracrveno zračenje je najčešći način daljinskog upravljanja raznim uređajima. Mnogi proizvodi su razvijeni i proizvedeni na bazi FIR tehnologije. Japanci su se tu posebno istakli. Evo samo nekoliko primjera koji su popularni u Japanu i širom svijeta:

• posebne obloge i FIR grijači;
• FIR ploče za očuvanje svježine ribe i povrća dugo vremena;
• keramički papir i FIR keramika;
• FIR rukavice, jakne, autosjedalice;
• frizerski FIR fen za kosu koji smanjuje oštećenje kose;

Infracrvena reflektografija (očuvanje umjetnosti) koristi se za proučavanje slika i pomaže u otkrivanju temeljnih slojeva bez uništavanja strukture. Ova tehnika pomaže u otkrivanju detalja skrivenih ispod umjetnikovog crteža.

Na taj način se utvrđuje da li je trenutna slika originalno umjetničko djelo ili samo profesionalno izrađena kopija. Identificirane su i promjene vezane za restauratorske radove na umjetničkim djelima.

IR zraci: uticaj na zdravlje ljudi

Naučno je dokazano blagotvorno djelovanje sunčeve svjetlosti na zdravlje ljudi. Međutim, prekomjerno izlaganje sunčevo zračenje potencijalno opasno. Sunčeva svetlost sadrži ultraljubičastih zraka, čije djelovanje opeče kožu ljudskog tijela.

Dalekotalasni infracrveni, u međuvremenu, pruža sve zdravstvene prednosti prirodne sunčeve svjetlosti. Istovremeno, opasni efekti sunčevog zračenja su potpuno eliminirani.

Korištenjem tehnologije reprodukcije infracrvenih zraka postiže se potpuna kontrola temperature () i neograničena sunčeva svjetlost. Ali to nije sve poznate činjenice Prednosti infracrvenog zračenja:

• Daleki infracrveni zraci jačaju kardiovaskularni sistem, stabilizuju rad srca, povećavaju minutni volumen srca, dok smanjuju dijastolni krvni pritisak.
• Stimulacija kardiovaskularne funkcije dalekom infracrvenom svjetlošću je idealan način za održavanje normalnog kardiovaskularnog zdravlja. Postoji iskustvo američkih astronauta tokom dugog svemirskog leta.
• Daleki infracrveni IR zraci na temperaturama iznad 40°C slabe i na kraju ubijaju ćelije raka. Ovu činjenicu je potvrdilo i Američko udruženje za borbu protiv raka Nacionalni institut rak.
• Infracrvene saune se često koriste u Japanu i Koreji (terapija hipertermije ili Waon terapija) za liječenje kardiovaskularnih bolesti, posebno kronične srčane insuficijencije i bolesti perifernih arterija.
• Rezultati istraživanja objavljeni u časopisu Neuropsychiatric Disease and Treatment ističu infracrvene zrake kao "medicinski napredak" u liječenju traumatskih ozljeda mozga.
• Za infracrvenu saunu se kaže da je sedam puta efikasnija u eliminaciji teški metali, holesterol, alkohol, nikotin, amonijak, sumporna kiselina i drugi toksini.
• Konačno, FIR terapija u Japanu i Kini došla je na prvo mjesto efikasne načine liječenje astme, bronhitisa, prehlade, gripe, sinusitisa. Primijećeno je da FIR terapija uklanja upale, otekline i začepljenja sluzokože.

Infracrveno svjetlo i vijek trajanja od 200 godina

Infracrveno zračenje- elektromagnetno zračenje, koje zauzima područje spektra između crvenog kraja vidljive svjetlosti (sa talasnom dužinom λ = 0,74 μm i frekvencijom od 430 THz) i mikrotalasnog radio zračenja (λ ~ 1-2 mm, frekvencija 300 GHz).

Cijeli raspon infracrvenog zračenja konvencionalno je podijeljen u tri područja:

Dugovalna ivica ovog opsega se ponekad odvaja u poseban opseg elektromagnetnih talasa- teraherc zračenje (submilimetarsko zračenje).

Infracrveno zračenje se naziva i "toplinsko zračenje", jer infracrveno zračenje zagrijanih predmeta ljudska koža percipira kao osjećaj topline. U ovom slučaju, talasne dužine koje emituje telo zavise od temperature grejanja: što je temperatura viša, to je talasna dužina kraća i intenzitet zračenja je veći. Spektar zračenja apsolutno crnog tijela na relativno niskim (do nekoliko hiljada Kelvina) temperaturama leži uglavnom u ovom rasponu. Infracrveno zračenje emituju pobuđeni atomi ili joni.

Enciklopedijski YouTube

1 / 3

✪ 36 Infracrveni i ultraljubičasto zračenje Skala elektromagnetnih talasa

✪ Eksperimenti iz fizike. Infracrvena refleksija

✪ Električno grijanje (infracrveno grijanje). Koji sistem grijanja odabrati?

Titlovi

Istorija otkrića i opšte karakteristike

Infracrveno zračenje je 1800. godine otkrio engleski astronom W. Herschel. Dok je proučavao Sunce, Herschel je tražio način da smanji zagrijavanje instrumenta kojim su vršena zapažanja. Koristeći termometre da bi odredio efekte različitih dijelova vidljivog spektra, Herschel je otkrio da se "maksimum topline" nalazi iza zasićene crvene boje i, moguće, "izvan vidljive refrakcije". Ovo istraživanje označilo je početak proučavanja infracrvenog zračenja.

Ranije su laboratorijski izvori infracrvenog zračenja bila isključivo vruća tijela ili električna pražnjenja u plinovima. Danas su stvoreni savremeni izvori infracrvenog zračenja sa podesivom ili fiksnom frekvencijom na bazi čvrstih i molekularnih gasnih lasera. Za snimanje zračenja u bliskom infracrvenom području (do ~1,3 μm) koriste se posebne fotografske ploče. Fotoelektrični detektori i fotootpornici imaju širi raspon osjetljivosti (do približno 25 mikrona). Zračenje u dalekom infracrvenom području bilježe se bolometrima - detektorima koji su osjetljivi na zagrijavanje infracrvenim zračenjem.

IR oprema nalazi široka primena kao u vojne opreme(na primjer, za navođenje projektila), iu civilnom (na primjer, u optičkim komunikacionim sistemima). IR spektrometri koriste ili sočiva i prizme kao optičke elemente, ili difrakcione rešetke i ogledala. Da bi se eliminisala apsorpcija zračenja u vazduhu, spektrometri za daleko IR područje se proizvode u vakuum verziji.

Budući da su infracrveni spektri povezani sa rotacionim i vibracionim kretanjima u molekuli, kao i sa elektronskim prelazima u atomima i molekulima, IR spektroskopija omogućava da se dobije važne informacije o strukturi atoma i molekula, kao i trakastoj strukturi kristala.

Opseg infracrvenog zračenja

Objekti obično emituju infracrveno zračenje kroz čitav spektar talasnih dužina, ali ponekad je samo ograničeno područje spektra od interesa jer senzori obično prikupljaju zračenje samo unutar određenog opsega. Stoga se infracrveni opseg često dijeli na manje opsege.

Konvencionalna shema podjele

Najčešće se podjela na manje opsege vrši na sljedeći način:

CIE shema

Međunarodna komisija za iluminaciju International Commission on Illumination ) preporučuje podjelu infracrvenog zračenja u sljedeće tri grupe:

• IR-A: 700 nm – 1400 nm (0,7 µm – 1,4 µm)
• IR-B: 1400 nm – 3000 nm (1,4 µm – 3 µm)
• IR-C: 3000 nm – 1 mm (3 µm – 1000 µm)

ISO 20473 dijagram

Toplotno zračenje

Toplotno zračenje ili zračenje je prijenos energije s jednog tijela na drugo u obliku elektromagnetnih valova koje emituju tijela zbog svoje unutrašnje energije. Toplotno zračenje uglavnom pada u infracrvenom području spektra od 0,74 mikrona do 1000 mikrona. Prepoznatljiva karakteristika Izmjena zračeće topline je da se može vršiti između tijela koja se nalaze ne samo u bilo kojem mediju, već iu vakuumu. Primjer toplotnog zračenja je svjetlost žarulje sa žarnom niti. Snaga toplotnog zračenja objekta koji ispunjava kriterijume apsolutnog crnog tela opisana je Stefan-Bolcmanovim zakonom. Odnos između emisione i apsorpcijske sposobnosti tijela opisan je Kirchhoffovim zakonom zračenja. Toplotno zračenje je jedan od tri osnovna tipa prenosa toplotne energije (pored toplotne provodljivosti i konvekcije). Ravnotežno zračenje je toplotno zračenje koje je u termodinamičkoj ravnoteži sa materijom.

Aplikacija

Uređaj za noćno gledanje

Postoji nekoliko načina za vizualizaciju nevidljive infracrvene slike:

• Moderne poluprovodničke video kamere su osjetljive na blisku infracrvenu vezu. Kako bi se izbjegle greške u prikazivanju boja, obične kućne video kamere opremljene su posebnim filterom koji odsijeca IC sliku. Kamere za sigurnosne sisteme, po pravilu, nemaju takav filter. Međutim, u mraku nema prirodnih izvora bliske infracrvene svjetlosti, pa bez umjetnog osvjetljenja (na primjer, infracrvene LED diode), takve kamere neće pokazati ništa.
• Elektronsko-optički pretvarač je vakuum fotoelektronski uređaj koji pojačava svjetlost u vidljivom spektru i blizu IR. Ima visoku osetljivost i sposoban je da proizvodi slike u uslovima veoma slabog osvetljenja. Istorijski su to prvi uređaji za noćno gledanje i još uvijek se široko koriste u jeftinim uređajima za noćno gledanje. Budući da rade samo u bliskom IR-u, njima je, kao i poluvodičkim video kamerama, potrebna rasvjeta.
• Bolometar - termalni senzor. Bolometri za tehničke sisteme i uređaje za noćno osmatranje su osetljivi u opsegu talasnih dužina 3..14 mikrona (srednja IR), što odgovara zračenju tela zagrejanih od 500 do −50 stepeni Celzijusa. Dakle, bolometrijski uređaji ne zahtijevaju vanjsko osvjetljenje, registrirajući zračenje samih objekata i stvarajući sliku temperaturne razlike.

Termografija

Infracrvena termografija, termovizija ili termalni video je naučni način dobijanje termograma - slike u infracrvenim zracima koja prikazuje distribuciju temperaturnih polja. Termografske kamere ili termalni snimači detektuju zračenje u infracrvenom opsegu elektromagnetnog spektra (približno 900-14000 nanometara ili 0,9-14 µm) i koriste ovo zračenje za kreiranje slika koje pomažu u identifikaciji pregrijanih ili nedovoljno hlađenih područja. Budući da infracrveno zračenje emituju svi objekti koji imaju temperaturu, prema Planckovoj formuli za zračenje crnog tijela, termografija omogućava da se "vidi" okolina sa ili bez vidljive svjetlosti. Količina zračenja koju emituje objekat raste kako se njegova temperatura povećava, tako da nam termografija omogućava da vidimo razlike u temperaturi. Kada gledamo kroz termovizir, topli objekti su vidljiviji bolje od onih ohlađenih na temperaturu okoline; ljudi i toplokrvne životinje su lakše vidljivi okruženje, i danju i noću. Kao rezultat toga, napredak u upotrebi termografije može se pripisati vojsci i sigurnosnim službama.

Infracrveno navođenje

Infracrvena glava za navođenje - glava za navođenje koja radi na principu hvatanja infracrvenih talasa koje emituje cilj koji se hvata. To je optičko-elektronski uređaj dizajniran za identifikaciju mete u odnosu na okolnu pozadinu i izdavanje signala za hvatanje automatskom nišanskom uređaju (ADU), kao i za mjerenje i izdavanje signala autopilotu ugaona brzina vidne linije.

Infracrveni grijač

Prijenos podataka

Širenje infracrvenih LED dioda, lasera i fotodioda omogućilo je stvaranje bežične optičke metode prijenosa podataka na temelju njih. IN kompjuterska tehnologija obično se koristi za povezivanje računara sa perifernim uređajima (IrDA interfejs), za razliku od radio kanala, infracrveni kanal je neosetljiv na elektromagnetne smetnje, što mu omogućava da se koristi u industrijskim okruženjima. Nedostaci infracrvenog kanala uključuju potrebu za optičkim prozorima na opremi, ispravnu relativnu orijentaciju uređaja, niske brzine prijenos (obično ne prelazi 5-10 Mbit/s, ali pri korištenju infracrvenih lasera je moguće znatno više velike brzine). Osim toga, nije osigurana povjerljivost prijenosa informacija. U uslovima direktne vidljivosti, infracrveni kanal može da obezbedi komunikaciju na udaljenosti od nekoliko kilometara, ali je najpogodniji za povezivanje računara koji se nalaze u istoj prostoriji, gde refleksije sa zidova prostorije obezbeđuju stabilnu i pouzdanu komunikaciju. Najprirodnija vrsta topologije ovdje je "sabirnica" (to jest, svi pretplatnici istovremeno primaju odaslani signal). Infracrveni kanal nije mogao postati široko rasprostranjen;

Toplotno zračenje se također koristi za primanje signala upozorenja.

Daljinsko upravljanje

Infracrvene diode i fotodiode se široko koriste u daljinskim kontrolnim panelima, sistemima automatizacije, sigurnosnim sistemima i nekim mobilni telefoni(infracrveni port) itd. Infracrveni zraci ne odvlače pažnju osobe zbog svoje nevidljivosti.

Zanimljivo je da se infracrveno zračenje kućnog daljinskog upravljača lako snima digitalnom kamerom.

Lijek

Najčešća primjena infracrvenog zračenja u medicini nalazi se u različitim senzorima krvotoka (PPG).

Široko korišteni mjerači brzine otkucaja srca (HR - Heart Rate) i zasićenosti krvi kisikom (Sp02) koriste zelene (za puls) i crvene i infracrvene (za SpO2) LED diode.

Infracrveno lasersko zračenje se koristi u tehnici DLS (Digital Light Scattering) za određivanje brzine otkucaja srca i karakteristika protoka krvi.

Infracrveni zraci se koriste u fizioterapiji.

Efekat dugotalasnog infracrvenog zračenja:

• Stimulacija i poboljšanje cirkulacije Prilikom izlaganja dugovalnom infracrvenom zračenju na koži dolazi do iritacije kožnih receptora, a zbog reakcije hipotalamusa, glatki mišići krvnih žila se opuštaju, zbog čega se žile šire. .
• Poboljšanje metaboličkih procesa. Kada je izloženo toploti, infracrveno zračenje stimuliše aktivnost na ćelijskom nivou, poboljšavajući procese neuroregulacije i metabolizma.

Sterilizacija hrane

Sterilizira pomoću infracrvenog zračenja prehrambeni proizvodi u svrhu dezinfekcije.

Prehrambena industrija

Posebnost upotrebe IR zračenja u prehrambena industrija je mogućnost prodora elektromagnetnog talasa u kapilarno-porozne proizvode kao što su žitarice, žitarice, brašno itd. do dubine od 7 mm. Ova vrijednost ovisi o prirodi površine, strukturi, svojstvima materijala i frekvencijskim karakteristikama zračenja. Elektromagnetski val određenog frekventnog raspona ima ne samo toplinski, već i biološki učinak na proizvod, pomažući da se ubrzaju biokemijske transformacije u biološkim polimerima (

Infracrveno (IR) zračenje je vrsta elektromagnetnog zračenja koje zauzima spektralni opseg između vidljivog crvenog svjetla (INFRAcrveno: ISPOD crvene) i kratkotalasnih radio valova. Ove zrake stvaraju toplotu i naučno su poznate kao termalni talasi. Ove zrake stvaraju toplotu i naučno su poznate kao termalni talasi.

Sva zagrijana tijela emituju infracrveno zračenje, uključujući ljudsko tijelo i Sunce, koje na taj način zagrijava našu planetu, dajući život cijelom životu na njoj. Toplina koju osjećamo od vatre u blizini vatre ili kamina, grijalice ili toplog asfalta posljedica je infracrvenih zraka.

Cijeli spektar infracrvenog zračenja obično je podijeljen u tri glavna raspona, koji se razlikuju po talasnoj dužini:

• Kratka talasna dužina, sa talasnom dužinom λ = 0,74-2,5 µm;
• Srednji talas, sa talasnom dužinom λ = 2,5-50 µm;
• Duga talasna dužina, sa talasnom dužinom λ = 50-2000 µm.

Bliski ili kratkotalasni infracrveni zraci uopšte nisu vrući, mi ih čak i ne osećamo. Ovi valovi se koriste, na primjer, u daljinskim upravljačima za TV, sistemima automatizacije, sigurnosnim sistemima itd. Njihova frekvencija je veća, a samim tim i njihova energija veća od one dalekih (dugih) infracrvenih zraka. Ali ne na takvom nivou da šteti tijelu. Toplina počinje da se stvara na srednjim infracrvenim talasnim dužinama, a mi već osećamo njihovu energiju. Infracrveno zračenje se naziva i "toplinsko" zračenje, jer zračenje zagrijanih predmeta ljudska koža percipira kao osjećaj topline. U ovom slučaju, talasne dužine koje emituje telo zavise od temperature grejanja: što je temperatura viša, to je talasna dužina kraća i intenzitet zračenja je veći. Na primjer, izvor s talasnom dužinom od 1,1 mikrona odgovara rastopljenom metalu, a izvor sa talasnom dužinom od 3,4 mikrona odgovara metalu na kraju valjanja i kovanja.

Za nas je interesantan spektar talasne dužine od 5-20 mikrona, jer se u tom opsegu javlja više od 90% zračenja koje proizvode infracrveni sistemi grejanja, sa vrhom zračenja od 10 mikrona. Vrlo je važno da upravo na toj frekvenciji ljudsko tijelo emituje infracrvene talase od 9,4 mikrona. Dakle, svako zračenje na datoj frekvenciji ljudsko tijelo percipira kao srodno i na njega djeluje blagotvorno i, štoviše, ljekovito.

Kod ovakvog izlaganja infracrvenom zračenju na tijelu dolazi do efekta "rezonantne apsorpcije", koju karakterizira tjelesna aktivna apsorpcija vanjske energije. Kao rezultat toga, može se primijetiti povećanje razine hemoglobina kod osobe, povećanje aktivnosti enzima i estrogena i općenito stimulacija vitalne aktivnosti osobe.

Dejstvo infracrvenog zračenja na površinu ljudskog tela, kao što smo već rekli, korisno je i povrh toga prijatno. Zapamtite prvo sunčanih dana početkom proljeća, kada je nakon duge i oblačne zime konačno izašlo sunce! Osjećate kako ugodno obavija osvijetljeni dio vaše kože, lica, dlanova. Ne želim više da nosim rukavice i kapu, iako je temperatura dosta niska u odnosu na onu „udobnu“. Ali čim se pojavi mali oblak, odmah osjetimo primjetnu nelagodu zbog prekida tako ugodnog osjećaja. To je upravo ono zračenje koje nam je toliko nedostajalo tokom cijele zime, kada je Sunca dugo bilo odsutno, a mi smo, hteli-ne htjeli, vršili naš „infracrveni post“.

Kao rezultat izlaganja infracrvenom zračenju, možete primijetiti:

• Ubrzanje metabolizma u tijelu;
• Obnova kožnog tkiva;
• Usporavanje procesa starenja;
• Uklanjanje viška masnoće iz tijela;
• Oslobađanje ljudske motorne energije;
• Povećanje antimikrobne otpornosti organizma;
• Aktivacija rasta biljaka

i mnogo mnogo više. Osim toga, infracrveno zračenje se koristi u fizioterapiji za liječenje mnogih bolesti, uključujući rak, jer potiče širenje kapilara, stimulira protok krvi u žilama, poboljšava imunitet i proizvodi opći terapeutski učinak.

I to nije nimalo iznenađujuće, jer nam je to zračenje dano od prirode kao način prenošenja topline i života svim živim bićima kojima je potrebna ta toplina i udobnost, zaobilazeći prazan prostor i zrak kao posrednike.

Godine 1800. naučnik William Herschel objavio je svoje otkriće na sastanku Kraljevskog društva u Londonu. Izmjerio je temperature izvan spektra i otkrio nevidljive zrake velike snage grijanja. Eksperiment je izveo koristeći teleskopske filtere. Primetio je da apsorbuju svetlost i toplotu sunčevih zraka u različitom stepenu.

Nakon 30 godina neosporno je dokazano postojanje nevidljivih zraka smještenih izvan crvenog dijela vidljivog sunčevog spektra. Francuski Becquerel je ovo zračenje nazvao infracrvenim.

Osobine IC zračenja

Spektar infracrvenog zračenja sastoji se od pojedinačnih linija i traka. Ali može biti i kontinuirano. Sve zavisi od izvora IC zraka. Drugim riječima, važno je kinetička energija ili temperatura atoma ili molekula. Bilo koji element periodnog sistema u uslovima različite temperature ima razne karakteristike.

Na primjer, infracrveni spektri pobuđenih atoma, zbog relativnog stanja mirovanja snopa jezgra, imat će striktno linijski IR spektar. A pobuđeni molekuli su prugasti i nasumično locirani. Sve zavisi ne samo od mehanizma superpozicije sopstvenih linearnih spektra svakog atoma. Ali i od interakcije ovih atoma jedni s drugima.

Kako temperatura raste, spektralne karakteristike tijela se mijenjaju. Dakle, zagrijane čvrste tvari i tekućine emituju kontinuirani infracrveni spektar. Na temperaturama ispod 300°C, zračenje se zagrijava solidan u potpunosti se nalazi u infracrvenom području. I proučavanje IC talasa i primena njihovih najvažnijih svojstava zavise od temperaturnog opsega.

Glavna svojstva IC zraka su apsorpcija i dalje zagrijavanje tijela. Princip prenosa toplote infracrveni grijači drugačiji od principa konvekcije ili provodljivosti. Nalazeći se u struji vrućih plinova, objekt gubi određenu količinu topline sve dok je njegova temperatura niža od temperature zagrijanog plina.

I obrnuto: ako infracrveni emiteri zrače objekt, to ne znači da njegova površina apsorbira ovo zračenje. Također može reflektirati, apsorbirati ili prenijeti zrake bez gubitka. Gotovo uvijek, ozračeni predmet apsorbira dio ovog zračenja, dio odbija i dio prenosi.

Ne emituju svi svijetleći objekti ili zagrijana tijela infracrvene valove. na primjer, fluorescentne lampe ili plamen plinske peći nema takvo zračenje. Princip rada fluorescentnih sijalica zasniva se na sjaju (fotoluminiscenciji). Njegov spektar je najbliži dnevnom spektru, bijelo svjetlo. Stoga u njemu gotovo da nema IR zračenja. A najveći intenzitet zračenja plamena plinske peći pada na talasnu dužinu plava boja. IR zračenje navedenih zagrejanih tela je veoma slabo.

Postoje i supstance koje su prozirne za vidljivu svetlost, ali nisu sposobne da prenose infracrvene zrake. Na primjer, sloj vode debljine nekoliko centimetara neće prenijeti infracrveno zračenje s talasnom dužinom većom od 1 mikrona. U ovom slučaju, osoba može razlikovati predmete koji se nalaze na dnu golim okom.

Da bismo razumjeli princip rada infracrvenih emitera, potrebno je zamisliti suštinu takvih fizički fenomen poput infracrvenog zračenja.

Infracrveni opseg i talasna dužina

Infracrveno zračenje je vrsta elektromagnetnog zračenja koje zauzima raspon od 0,77 do 340 mikrona u spektru elektromagnetnih talasa. U ovom slučaju, raspon od 0,77 do 15 mikrona smatra se kratkovalnim, od 15 do 100 mikrona - srednjevalnim, a od 100 do 340 - dugovalnim.

Kratkotalasni deo spektra je u blizini vidljive svetlosti, a dugotalasni deo se spaja sa područjem ultrakratkih radio talasa. Dakle, infracrveno zračenje ima svojstva vidljive svjetlosti (prosti se pravolinijski, reflektira se, lomi poput vidljive svjetlosti) i svojstva radio valova (može proći kroz neke materijale koji su neprozirni za vidljivo zračenje).

Infracrveni emiteri sa temperaturom površine od 700 C do 2500 C imaju talasnu dužinu od 1,55-2,55 mikrona i nazivaju se "svetlosti" - po talasnoj dužini su bliži vidljivoj svetlosti, emiteri sa nižom temperaturom površine imaju dužu talasnu dužinu i zovu se " mrak".

Izvori infracrvenog zračenja

Uopšteno govoreći, emituje svako tijelo zagrijano na određenu temperaturu toplotnu energiju u infracrvenom opsegu spektra elektromagnetnih talasa i može preneti ovu energiju putem razmene toplote zračenja na druga tela. Prijenos energije se odvija iz tijela sa više visoka temperatura na tijelo sa nižom temperaturom, dok različita tijela imaju različite emisione i apsorpcijske sposobnosti, koje zavise od prirode dvaju tijela, stanja njihove površine itd.

Elektromagnetno zračenje ima kvantno-fotonski karakter. Kada je u interakciji s materijom, atomi tvari apsorbiraju foton, prenoseći im svoju energiju. Istovremeno se povećava energija toplotnih vibracija atoma u molekulima supstance, tj. energija zračenja pretvara se u toplotu.

Suština grijanja zračenjem je da gorionik, kao izvor zračenja, stvara, formira u prostoru i usmjerava toplotno zračenje u zonu grijanja. Pada na ogradne konstrukcije (podove, zidove), tehnološku opremu, ljude u zoni zračenja, apsorbira ih i zagrijava. Tok zračenja, koji apsorbiraju površine, odjeća i ljudska koža, stvara toplinsku udobnost bez povećanja temperature okoline. Vazduh u zagrejanim prostorijama, iako ostaje skoro providan za infracrveno zračenje, zagreva se zbog „sekundarne toplote“, tj. konvekcija iz struktura i objekata zagrejanih zračenjem.

Svojstva i primjena infracrvenog zračenja

Utvrđeno je da izlaganje grijanju infracrvenim zračenjem ima blagotvoran učinak na čovjeka. Ako toplotno zračenje talasne dužine veće od 2 mikrona percipira uglavnom koža, a rezultirajuća toplotna energija se provodi unutra, tada zračenje talasne dužine do 1,5 mikrona prodire u površinu kože, delimično je zagreva, dospeva u mrežu krvnih sudova i direktno povećava temperaturu krvi. Pri određenom intenzitetu toplotnog toka, njegov utjecaj izaziva ugodan toplinski osjećaj. Sa zračenjem, ljudsko tijelo ispušta većina višak toplote konvekcijom u okolni vazduh, koji ima više niske temperature. Ovaj oblik prijenosa topline djeluje osvježavajuće i blagotvorno djeluje na dobrobit.

U našoj zemlji se izučavanje tehnologije infracrvenog grijanja provodi od 30-ih godina prošlog stoljeća poljoprivreda i za industriju.

Provedene medicinsko-biološke studije omogućile su da se utvrdi da infracrveni sistemi grijanja potpunije odgovaraju specifičnostima stočarskih objekata nego konvektivni sistemi centralnog ili zračnog grijanja. Prije svega, zbog činjenice da s infracrvenim grijanjem temperatura unutrašnje površine ograde, posebno pod, prelazi temperaturu zraka u prostoriji. Ovaj faktor povoljno utiče na toplotni bilansživotinje, isključujući intenzivne gubitke toplote.

Infracrveni sistemi koji rade zajedno sa prirodnim ventilacionim sistemima obezbeđuju smanjenje relativna vlažnost zraka do standardnih vrijednosti (na farmama svinja i štalama za telad do 70-75% i ispod).

Kao rezultat rada ovih sistema, uslovi temperature i vlažnosti u prostorijama dostižu povoljne parametre.

Upotreba sistema grijanja zračenjem za poljoprivredne zgrade omogućava ne samo stvaranje neophodni uslovi mikroklime, ali i da se intenzivira proizvodnja. Na mnogim farmama u Baškiriji (kolektivna farma nazvana po Lenjinu, kolektivna farma po imenu Nurimanov), proizvodnja potomstva značajno se povećala nakon uvođenja infracrvenog grijanja (povećano prasenje u zimski period 4 puta), povećana je sigurnost mladih životinja (sa 72,8% na 97,6%).

Trenutno je instaliran infracrveni sistem grijanja koji je radio jednu sezonu u preduzeću Chuvash Broiler u predgrađu Čeboksarija. Prema recenzijama rukovodilaca farme, u periodu minimalnih zimskih temperatura -34-36 C, sistem je radio nesmetano i obezbeđivao potrebnu toplotu za uzgoj peradi za meso (podno stanovanje) u periodu od 48 dana. Trenutno razmatraju opremanje preostalih peradarnika infracrvenim sistemima.