ИНФРАКРА́СНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ (ИК-излучение, ИК-лучи), электромагнитное излучение с длинами волн $λ$ от ок. 0,74 мкм до ок. 1–2 мм, т. е. излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого излучения и коротковолновым (субмиллиметровым) радиоизлучением. И. и. относится к оптич. излучению, однако в отличие от видимого излучения оно не воспринимается человеческим глазом. Взаимодействуя с поверхностью тел, оно нагревает их, поэтому часто его называют тепловым излучением. Условно область И. и. разделяют на ближнюю ($λ$=0,74–2,5 мкм), среднюю (2,5–50 мкм) и далёкую (50–2000 мкм). И. и. открыто У. Гершелем (1800) и независимо У. Волластоном (1802).
Спектры И. и. могут быть линейчатыми (атомные спектры), непрерывными (спектры конденсированных сред) или полосатыми (молекулярные спектры). Оптич. свойства (коэффициенты пропускания, отражения, преломления и т. п.) веществ в И. и., как правило, значительно отличаются от соответствующих свойств в видимом или ультрафиолетовом излучении. Мн. вещества, прозрачные для видимого света, непрозрачны для И. и. определённых длин волн, и наоборот. Так, слой воды толщиной в неск. сантиметров непрозрачен для И. и. с $λ>$ 1 мкм, поэтому вода часто используется в качестве теплозащитного фильтра. Пластинки из $\ce{Ge}$ и $\ce{Si}$, непрозрачные для видимого излучения, прозрачны для И. и. определённых длин волн, чёрная бумага прозрачна в далёкой ИК-области (такие вещества используют в качестве светофильтров при выделении И. и.).
Отражательная способность большинства металлов в И. и. значительно выше, чем в видимом излучении, и возрастает с увеличением длины волны (см. Металлооптика). Так, отражение поверхностей $\ce{Al,\, Au,\, Ag,\, Cu}$ И. и. с $λ$=10 мкм достигает 98%. Жидкие и твёрдые неметаллич. вещества обладают селективным (зависящим от длины волны) отражением И. и., положение максимумов которого зависит от их химич. состава.
Проходя через земную атмосферу, И. и. ослабляется вследствие рассеяния и поглощения атомами и молекулами воздуха. Азот и кислород не поглощают И. и. и ослабляют его лишь в результате рассеяния, которое для И. и. значительно меньше, чем для видимого света. Молекулы $\ce{H_2O,\, CO_2,\, O_3}$ и др., присутствующие в атмосфере, селективно (избирательно) поглощают И. и., причём особенно сильно поглощают И. и. пары́ воды. Полосы поглощения $\ce{H_2O}$ наблюдаются во всей ИК-области спектра, а полосы $\ce{CO_2}$ – в её средней части. В приземных слоях атмосферы имеется лишь небольшое число «окон прозрачности» для И. и. Наличие в атмосфере частиц дыма, пыли, мелких капель воды приводит к дополнительному ослаблению И. и. в результате его рассеяния на этих частицах. При малых размерах частиц И. и. рассеивается меньше, чем видимое излучение, что используют в ИК-фотографии.
Что такое инфракрасное излучение
Излучение, примыкающее к красной части видимого спектра, не воспринимаемое нашими органами зрения, но обладающее способностью нагревать освещаемые поверхности, было названо инфракрасным. Приставка «инфра» означает «больше». В нашем случае — это электромагнитные лучи с длиной волны большей, чем у видимого красного света.
Что является источником инфракрасного излучения
Его естественным источником является Солнце. Диапазон инфракрасных лучей достаточно широк. Это волны с длиной от 7 и до 14 микрометра (мкм). Частичное поглощение и рассеяние инфракрасных лучей происходит в атмосфере Земли.
О масштабах инфракрасного солнечного излучения говорит тот факт, что на него приходится 58% всего спектра электромагнитных волн, исходящих от нашего светила.
Такой, достаточно широкий диапазон ИК лучей делят на три части:
- длинные волны, излучаемые нагревателем с температурой до 300 °C;
- средние — до 600 °C;
- короткие — более 800 °C.
Все они излучаются возбуждёнными атомами (т. е. обладающими избыточной энергией), а также ионами вещества. Источником ИК излучения являются все тела, если их температура выше абсолютного нуля (минус 273 °C).
Итак, в зависимости от температуры излучателя формируются ИК лучи разной длины волны, интенсивности и проникающей способности. А от этого и зависит, как инфракрасное излучение воздействует на живой организм.
Обзоры неба
Небо в ближнем инфракрасном диапазоне 1–4 мкм и в среднем инфракрасном диапазоне 25 мкм (COBE/DIRBE)
В ближнем инфракрасном диапазоне Галактика просматривается еще более отчетливо, чем в видимом.
А вот в среднем ИК-диапазоне Галактика едва видна. Наблюдениям сильно мешает пыль, находящаяся в Солнечной системе. Она расположена вдоль плоскости эклиптики, которая наклонена к плоскости Галактики под углом около 50 градусов.
Оба обзора получены инструментом DIRBE (Diffuse Infrared Background Experiment) на борту спутника COBE (Cosmic Background Explorer). В ходе этого эксперимента, начатого в 1989 году, были получены полные карты инфракрасной яркости неба в диапазоне от 1,25 до 240 мкм
.
Польза и вред ИК излучения для здоровья человека
Ответить на вопрос — вредно ли для человека инфракрасное излучение, можно, вооружившись некоторыми сведениями.
Длинноволновые ИК лучи, попадая на кожу, воздействует на нервные рецепторы, вызывая ощущение тепла. Поэтому инфракрасное излучение ещё называют тепловым.
Более 90% этого излучения поглощается влагой, содержащейся в верхних слоях кожи. Оно вызывает лишь повышение температуру кожного покрова. Медицинские исследования показали, что длинноволновое излучение не только безопасно для человека, но и повышает иммунитет, запускает механизм регенерации и оздоровления многих органов и систем. Особенно эффективными в этом отношении являются ИК лучи с длиной волны 9,6 мкм. Этими обстоятельствами обусловлено применение инфракрасного излучения в медицине.
Совсем иной механизм воздействия инфракрасных лучей на организм человека, относящегося коротковолновой части спектра. Они способны проникнуть на глубину нескольких сантиметров, вызывая нагревание внутренних органов.
В месте облучения из-за расширения капилляров может появиться покраснение кожи, вплоть до образования волдырей. Особенно опасны короткие ИК лучи для органов зрения. Они могут спровоцировать образования катаракты, нарушения водно-солевого баланса, появления судорог.
Причиной известного эффекта теплового удара служит именно коротковолновое ИК излучение. Повышение температуры головного мозга на 1 °C уже вызывает его признаки:
- головокружение;
- тошноту;
- учащение пульса;
- потемнение в глазах.
Перегревание на 2 °C может спровоцировать развитие менингита.
Теперь разберёмся с понятием интенсивности электромагнитного излучения. Этот фактор зависит от расстояния до источника тепла и его температуры. Длинноволновое тепловое излучение малой интенсивности играет важную роль для развития жизни на планете. Человеческий организм нуждается в постоянной подпитке этими длинами волн.
Таким образом, вред и польза инфракрасного излучения определяется длиной волны и временем воздействия.
Источники
В инфракрасном диапазоне телескоп «Хаббл» может увидеть больше галактик, чем звезд
Фрагмент одного из так называемых Глубоких полей «Хаббла». В 1995 году космический телескоп в течение 10 суток накапливал свет, приходящий с одного участка неба. Это позволило увидеть чрезвычайно слабые галактики, расстояние до которых составляет до 13 млрд световых лет (менее одного миллиарда лет от Большого взрыва). Видимый свет от таких далеких объектов испытывает значительное красное смещение и становится инфракрасным.
Наблюдения велись в области, далекой от плоскости галактики, где видно относительно мало звезд. Поэтому большая часть зарегистрированных объектов — это галактики на разных стадиях эволюции.
Галактика Сомбреро в инфракрасном диапазоне
Гигантская спиральная галактика, обозначаемая также как M104, расположена в скоплении галактик в созвездии Девы и видна нам почти с ребра. Она обладает огромным центральным балджем (шарообразное утолщение в центре галактики) и содержит около 800 млрд звезд — в 2-3 раза больше, чем Млечный Путь.
В центре галактики находится сверхмассивная черная дыра с массой около миллиарда масс Солнца. Это определено по скоростям движения звезд вблизи центра галактики. В инфракрасном диапазоне в галактике отчетливо просматривается кольцо газа и пыли, в котором активно рождаются звезды.
Туманности и пылевые облака вблизи центра Галактики в ИК-диапазоне
Как избежать вредного воздействия ИК лучей
Поскольку мы определились, что негативное влияние на человеческий организм оказывает коротковолновое ИК излучение, выясним, где нас может подстерегать эта опасность.
Прежде всего это тела с температурой, превышающей 100 °C. Такими, могут явиться следующие.
- Производственные источники лучистой энергии (сталеплавильные, электродуговые печи и пр.) Снижение опасности их воздействия достигается специальной защитной одеждой, теплозащитными экранами, применением более новых технологий, а также лечебно-профилактическими мероприятиями для обслуживающего персонала;
- Обогреватели. Самым надёжным и проверенным из них является русская печь. Излучаемое ею тепло не только чрезвычайно приятно, но и целебно. К великому сожалению эта деталь быта почти полностью канула в Лету. На смену ей пришли все возможные электрические обогреватели. Те из них, чья тепловыделяющая спираль защищена теплоизолирующим материалом, излучают мягкое длинноволновое излучение. Оно оказывает благотворное влияние на организм. Обогреватели с открытым нагревательным элементом излучают жёсткое, коротковолновое излучение, которое и может привести к описанным выше негативным последствиям. В техническом паспорте обогревателя производитель обязан указать характер излучения этого прибора.
Если же вы стали обладателем коротковолнового обогревателя, соблюдайте правило — чем ближе обогреватель, тем меньшим должно быть время его воздействия.
Вред инфракрасного обогревателя
С каждым годом все популярнее становятся обогреватели, принцип работы которых основан на инфракрасном излучении. Производители заверяют, что пользоваться ими безопасно, экономно, и очень удобно. Они способны выделить намного больше тепла, чем тепловентиляторы или масляные обогреватели и совершенно не сжигают кислород. Уникальные особенности этого прибора широко рекламируются по телевидению и в интернете. Но так ли все беспечно и надежно, как об этом говорят? В чем польза инфракрасного обогревателя и есть ли вред?
Выводы о пользе и вреде инфракрасного (ИК) обогревателя можно сделать в случае, если понять, что такое ИК излучение, какова его сила и особенности.
Что такое ИК излучение
Инфракрасное излучение: вред
Воздействие ИК излучения на человеческий организм долго изучалось, в этой области проводились масштабные исследования физиотерапевтов, ученых и медиков. В ходе детального анализа приборов, их действия, интенсивности производимых волн, можно говорить о вреде ИК обогревателей, который они способны причинить.
Наиболее ощутимый вред инфракрасного обогревателя заключается в пересушивании кожи. Нагревание ее поверхности происходит мгновенно, с испарением влаги, и организм не успевает вырабатывать ее в нужном объеме. Длительное пребывание возле ИК обогревателя вредно, так как может быть чревато ожогами, особенно в случае, если находиться около прибора, выделяющего волны короткой и средней длины.
Особенно опасным для здоровья людей является излучение волн от инфракрасного обогревателя короткой и средней длины, так как при их систематическом воздействии на кожу человека это может спровоцировать ожоги на его теле
Особенно подвергаются риску люди, задействованые на производстве, где такое излучение присутствует постоянно. При систематическом воздействии ИК излучения на кожу, не защищенную одеждой, происходит внутреннее изменение в ее структуре. Начинается необратимый процесс плавления белка, мембраны клеток теряют свою проницательность, а кровяные тельца начинают видоизменяться.
Непоправимый вред инфракрасного обогревателя заключается в облучении сетчатки и хрусталика глаза. При регулярном воздействии лучей на его чувствительные оболочки может упасть зрение, а в дальнейшем возникнуть опасное заболевание – катаракта.
Обогреватели, излучающие короткие и длинные волны, предназначены для уличного обогрева: в кафе, на летней площадке, в беседке. При установке такого прибора в комнате человек может получить сильный ожог, вплоть до появления покраснений и волдырей.
Польза ИК обогревателя
ИК лучи не имеют ничего общего с солнечной радиацией или СВЧ волнами, не содержат вредного ультрафиолета. Это совершенно разные излучения. Исследования в этой сфере доказали, что ИК обогреватели не наносят вред человеческому организму при правильном выборе и установке.
Принцип действия ИК волн очень схож с рассеиванием солнечного тепла. Прибор, установленный в помещении, нагревает стены, предметы интерьера, пол, которые затем отдают тепло, создавая в комнате комфортную температуру.
Инфракрасный обогреватель нагревает в помещении окружающие предметы, а не воздух, что предотвращает выгорание кислорода Важно!
Врачи установили еще одну причину неприятного запаха изо рта. Выяснилось, что виной тому колонии паразитов стремительно развивающиеся в организме… Читать далее >>>
Польза инфракрасного обогревателя существенна – он является лучшим прибором для обогрева жилого помещения, так как мгновенно нагревает, но не пересушивает воздух, уничтожает микробы и сырость, не сжигает кислород.
Направление ИК лучей точечное, поэтому его успешно применяют для уличного обогрева людей, что невозможно при использовании конвекторных приборов.
Длинноволновое излучение нашло широкое применение в медицине: его используют в стоматологии, хирургии. ИК приборы безупречно подходят для прогрева определенных участков тела, а некоторым больным назначают посещение специальных инфракрасных саун в лечебных целях.
Польза инфракрасного обогревателя заключается в его положительном воздействии на иммунитет человека. ИК излучение благоприятно влияет на проявления воспалительных и простудных заболеваний, способствуя быстрейшему излечению человека. У людей, в доме у которых есть длинноволновой ИК обогреватель, отмечена высокая сопротивляемость к ОРЗ, а также крепкое здоровье.
Благодаря воздействию длинных волн посещение инфракрасной сауны помогает быстрее излечиваться при воспалительных и простудных заболеваниях
Рациональное использование ИК лучей применяется в лечении псориаза, различных аллергических проявлений и тяжелых кожных болезней. При таких недугах, как сахарный диабет или гипертония, врачи рекомендуют использовать в квартирах приборы с длинноволновым ИК излучением.
Рекомендации
Перед покупкой инфракрасного обогревателя следует внимательно прочитать инструкцию и узнать, какие волны производятся при его нагревании, а также материал нагревательного элемента.
Недобросовестные производители при изготовлении прибора могут использовать дешевый некачественный материал, который во время работы будет выделять в воздух опасные вещества. Вред инфракрасного обогревателя в этом случае будет существенным. Наиболее безопасными и эффективными элементами накаливания являются трубчатые, карбоновые и керамические.
Польза ИК обогревателя под вопросом, если в качестве нагревательного элемента установлена галогеновая лампа. Ей свойственно выделять опасные короткие волны, которые производят негативное действие на человека. Поэтому от использования таких обогревательных приборов в быту лучше отказаться.
При установке прибора в комнате обязательно нужно учитывать ее площадь и высоту стен, особенно если планируется потолочное закрепление. Если поместить его низко, он будет нагревать и пересушивать кожу головы, что может вызывать мигрень. Не рекомендуется пользоваться ИК обогревателем во время сна, а в детской комнате его лучше совсем не применять.
Крайне нежелательно использовать ИК в детской комнате или во время сна, особенно вблизи головы домочадцев
ИК обогреватель принесет пользу, если его правильно разместить в квартире. Монтаж прибора производится так, чтобы волны распределялись равномерно по всей площади комнаты и были направлены не на человека, а на поверхность предметов интерьера.
Обязательно выбирать только качественный ИК обогреватель, а именно — чтобо он точно соответствовал заявленным характеристикам. При выборе хорошего ИК обогревателя желательно, чтобы он был снабжен датчиком защиты от перегрева, опрокидывания, имел пульт, а также встроенный термостат, способствующий поддержанию постоянной температуры.
Подводя итог, можно сделать вывод, что ИК обогреватели будут полезными для человека, если они являются длинноволновыми, занимают правильное место в квартире, а при их изготовлении используются только качественные материалы.
Инфракрасные обогреватели – это первая ступень на пути к совершенной климатической технике. Они удобны, безопасны, многофункциональны, отдают максимальное количество производимого тепла и обладают неоспоримым достоинством – экономичностью!
VredPolza.ru>
Помощь при тепловом ударе
Природа наделила человека очень совершенной системой терморегуляции. Но, если все же имеет место тепловой удар, следует выполнить определённый комплекс мероприятий, минимизирующих его последствия:
- перенести пострадавшего в прохладное место;
- освободить его от стесняющей одежды;
- приложить холод на голову, область сердца, шеи, подмышечные впадины, в паховые области и позвоночник;
- обернуть пострадавшего холодной, мокрой простыней — при испарении воды с её поверхности будет снижаться температура;
- для усиления эффекта направить поток воздуха от вентилятора;
- давать пострадавшему прохладное, обильное питье;
- в тяжёлых случаях показано искусственное дыхание и вызов скорой помощи.
Человечество живёт в мире природных и рукотворных источников различных излучений. Неоспоримо воздействие инфракрасного излучения на организм человека. Но нет статистики, доказывающей его вред.
А знание закономерностей его взаимодействия с биологическими объектами позволяет использовать полезное влияние инфракрасного излучения на человека для предотвращения болезней и терапии различных заболеваний.
Польза инфракрасных лучей
Научно доказана польза применения инфракрасных лучей в медицине. Общее укрепление здоровья человека, лечение бактериальных инфекций, снижение артериального давления и расслабление мышц – вот неполный список положительных сторон этого удивительного открытия.
Человек, благодаря своему упорству, сумел найти этому удивительному явлению полезное применение в самых различных и иногда даже не связанных друг с другом сферах своей деятельности. Разумеется, за всем этим стоит внимательное изучение свойств лучей.
Инфракрасные термометры, пирометры
Принцип работы данных приборов заключается в следующем. Оптическая система термометра ловит энергию объекта, выраженную определённым линейным сектором (т.наз. «измеряемым пятном») и отправляет её на детонатор; там она модифицируется в электрический сигнал и, конвертируясь, выводится на табло в виде конкретных цифровых показателей.
ИК-термометры и пирометры способны измерять излучение объектов с температурой поверхности от -50 до +2250°С, влажностью от 0 до 100%. Они бывают контактными и бесконтактными. Последние снимают показания с объектов на расстоянии от нескольких миллиметром до метра.
Данные приборы используются в бытовых, строительных, производственных работах, при проверке механического оборудования и электрических систем. Ярким представителем данного вида приборов является Almemo 8036 — эталонный прибор для высокоточных измерений температурой до +850°С.
Главные особенности
Инфракрасная горелка отличается от других приборов способом нагрева. Передача теплоты осуществляется за счет излучения инфракрасных лучей, которые не заметны для человека. Такая особенность позволяет теплу проникать не только в воздух, но и на предметы интерьера, которые в дальнейшем также повышают температуру в помещении. Инфракрасный излучатель не сушит воздух, потому что лучи в первую очередь направлены на предметы интерьера и стены. В дальнейшем передача теплоты будет осуществляться от стен или предметов непосредственно пространству комнаты, причем процесс происходит за несколько минут.
Положительные стороны
Главным преимуществом таких приборов является быстрый и легких обогрев помещения. Например, чтобы нагреть холодную комнату до температуры +24ºС, потребуется 20 минут. В процессе не возникает движение воздуха, который способствует образованию пыли и больших загрязнений. Поэтому инфракрасный излучатель устанавливают в помещениях те люди, которые имеют аллергию.
Кроме того, инфракрасные лучи, попадая на поверхность с пылью, не вызывают ее горение, и, как следствие, нет запах горелой пыли. Качество обогрева и долговечность прибора зависит от нагревательного элемента. В таких устройствах используется керамический тип.
Инфракрасные газовые горелки
Инфракрасная горелка служит для обогрева различных помещений.
Сначала она использовалась для теплиц, гаражей (то есть нежилых помещений). Однако современные технологии позволили применять ее даже в квартирах. В народе такую горелку называют прибором солнца, так как во включенном состоянии рабочая поверхность оборудования напоминает солнечный свет. Со временем такие устройства заменили масляные обогреватели и конвекторы.
Сауна
Что собой представляет инфракрасная кабина? Это специальное помещение, которое строится из натуральных сортов дерева (например, кедра). В него устанавливаются инфракрасные излучатели, действующие на дерево.
Во время нагрева выделяются фитонциды — полезные компоненты, которые предотвращают развитие или появление грибков и бактерий.
Такая инфракрасная кабина в народе называется сауной. Внутри помещения температура воздуха достигает 45ºС, поэтому находиться в нем довольно комфортно. Такая температура позволяет прогреть человеческое тело равномерно и глубоко. Поэтому тепло не воздействует на сердечно-сосудистую систему. Во время процедуры удаляются накопленные токсины и шлаки, ускоряется обмен веществ в организме (за счет быстрого движения крови), также ткани обогащаются кислородом. Однако выделение пота — это не главное свойство инфракрасной сауны. Она направлена на улучшение самочувствия.
