Детально про інфрачервоне випромінювання. Про інфрачервоне випромінювання

Інфрачервоне світло візуально недоступне зору людини. Тим часом, довгі інфрачервоні хвилі сприймаються людським організмом як тепло. Деякі властивості видимого світла має інфрачервоне світло. Випромінювання цієї форми піддається фокусуванню, відбивається і поляризується. Теоретично ІЧ-світло більше трактується як інфрачервона радіація (ІР). Космічна ІР займає спектральний діапазон електромагнітного випромінювання 700 нм – 1 мм. ІЧ-хвилі довші за хвилі видимого світла і коротші за радіохвилі. Відповідно, частоти ІР вище частот мікрохвиль і нижче частот видимого світла. Частота ІР обмежена діапазоном 300 ГГц - 400 ТГц.

Інфрачервоні хвилі вдалося виявити британському астроному Вільяму Гершелю. Відкриття було зареєстроване у 1800 році. Використовуючи скляні призми у своїх дослідах, вчений у такий спосіб досліджував можливості поділу сонячного світла на окремі компоненти.

Коли Вільяму Гершелю довелося вимірювати температуру окремих кольорів, виявився фактор підвищення температури при послідовному проходженні наступного ряду:

фіолет,
синька,
зелень,
жовток,
оранж,
червоний.

Хвильовий та частотний діапазон ІЧ-радіації

З довжини хвилі, вчені умовно ділять інфрачервоне випромінювання кілька спектральних елементів. При цьому немає єдиного визначення меж кожної окремої частини.

Шкала електромагнітного випромінювання: 1 - радіохвилі; 2 - мікрохвилі; 3 - ІЧ-хвилі; 4 - видиме світло; 5 - ультрафіолет; 6 - промені x-ray; 7 - гама промені; В - діапазон довжин хвиль; Е - енергетика

Теоретично позначені три хвильових діапазони:

Близький
Середній
Далекий

Близький ІЧ-діапазон відзначений довжинами хвиль, наближених до кінцевої частини спектра видимого світла. Орієнтовний розрахунковий відрізок хвилі тут позначений довжиною: 750 - 1300 нм (0,75 - 1,3 мкм). Частота випромінювання становить приблизно 215–400 Гц. Короткий ІЧ-діапазон випромінюватиме мінімум тепла.

Середній ІЧ-діапазон (проміжний), що охоплює довжини хвиль 1300-3000 нм (1,3 - 3 мкм). Частоти тут вимірюються діапазоном 20-215 ТГц. Рівень тепла, що випромінюється, відносно невисокий.

Далекий ІЧ-діапазон найближчий до діапазону мікрохвиль. Розклад: 3-1000 мкм. Частотний діапазон 0,3-20 ТГц. Цю групу становлять короткі довжини хвиль на максимальному частотному відрізку. Тут випромінюється максимум тепла.

Застосування інфрачервоної радіації

ІЧ-променям знайшлося застосування у різних сферах. Серед найбільш відомих пристроїв — , тепловізори, обладнання нічного бачення тощо. Комунікаційним та мережним обладнанням ІЧ-світло використовується в рамках провідних та бездротових операцій.

Приклад роботи електронного приладу - тепловізора, принцип дії якого ґрунтується на використанні інфрачервоного випромінювання. І це лише окремо взятий приклад із безлічі інших

Пульти дистанційного керування оснащуються системою ІЧ-зв'язку ближньої дії, де сигнал передається через ІЧ-світлодіоди. приклад: звична побутова техніка - телевізори, кондиціонери, програвачі. Інфрачервоним світлом передаються дані по волоконно-оптичних кабельних системах.

Крім того, випромінювання ІЧ-діапазону активно використовується дослідницькою астрономією для вивчення космосу. Саме завдяки ІЧ-радіації вдається виявляти космічні об'єкти, невидимі для ока людини.

Маловідомі факти, пов'язані з ІЧ-світлом

Очі людини справді не можуть бачити інфрачервоні промені. Але «бачити» їх здатна шкіра тіла людини, що реагує на фотони, а не лише теплове випромінювання.

Поверхня шкіри фактично виступає «очним яблуком». Якщо сонячним днем вийти на вулицю, заплющити очі і простягнути до неба долоні, без особливих зусиль можна виявити місце розташування сонця.

Взимку в кімнаті, де температура повітря становить 21-22ºС, будучи тепло одягненими ( светр, штани). Влітку в тій же кімнаті, за тієї ж температури, люди також відчувають комфорт, але в легшому одязі (шорти, футболка).

Пояснити цей феномен просто: незважаючи на однакову температуру повітря, стіни та стеля приміщення влітку випромінюють у більшій кількості хвилі далекого ІЧ-діапазону, несомі сонячним світлом (FIR – Far Infrared). Тому тілом людини за однакових температур, влітку сприймається більше тепла.

ІЧ-тепло відтворюється будь-яким живим організмом та неживим предметом. На екрані тепловізора цей момент відзначається більш ніж виразно

Пари людей, що сплять в одному ліжку, мимоволі є передавачами та приймачами FIR-хвиль по відношенню один до одного. Якщо людина знаходиться в ліжку одна, вона діє як передавач FIR-хвиль, але вже не отримує такі ж хвилі у відповідь.

Коли люди розмовляють один з одним, вони мимоволі відправляють та отримують вібрації FIR-хвиль один від одного. Дружні (любовні) обійми також активують передачу FIR-випромінювання для людей.

Як сприймає ІЧ-світло природа?

Люди не в змозі бачити світлові промені ІЧ-діапазону, але змії сімейства гадюкових або віперових (наприклад, гримучі) мають сенсорні «впадини», які використовуються для отримання зображення в інфрачервоному світлі.

Ця властивість дозволяє зміям у повній темряві виявляти теплокровних тварин. Змії з двома сенсорними западинами, як передбачається наукою, мають деяке сприйняття глибини інфрачервоного діапазону.

Властивості ІЧ змії: 1, 2 - чутливі зони сенсорної западини; 3 - мембранна западина; 4 - внутрішня порожнина; 5 - MG волокно; 6 - зовнішня порожнина

Риба успішно використовує світло ближньої області спектру (NIR – Near Infrared) для захоплення видобутку та орієнтації в акваторії водойм. Це почуття NIR допомагає рибі безпомилково орієнтуватися за умов слабкого освітлення, у темряві чи каламутній воді.

Інфрачервоне випромінювання відіграє важливу роль для формування погоди та клімату Землі, також як сонячне світло. Загальна маса сонячного світла, що поглинається Землею, у рівній кількості ІЧ-випромінювання має переміщатися від Землі назад у космос. Інакше неминуче глобальне потепління чи глобальне похолодання.

Очевидна причина, через яку повітря швидко охолоджується сухої ночі. Низький рівень вологості та відсутність хмар на небі відкривають вільний шлях ІЧ-радіації. Інфрачервоні промені швидше виходять у космічний простір і, відповідно, швидше забирають тепло.

Значна частина, що приходить до Землі, – це саме інфрачервоне світло. Будь-який природний організм або предмет має температуру, а це означає - виділяє ІЧ-енергію. Навіть предмети, що апріорі є холодними (наприклад, кубики льоду), випромінюють ІЧ-світло.

Технічний потенціал інфрачервоної зони

Технічний потенціал ІЧ-променів безмежний. Прикладів маса. Інфрачервоне відстеження (самонаведення) застосовується у системах пасивного управління ракетами. Електромагнітне випромінювання від мети, одержуване інфрачервоної частини спектра, використовується в цьому випадку.

Систем відстеження мети: 1, 4 – камера згоряння; 2, 6 - відносно довгий вихлоп полум'я; 5 - холодний потік, що обходить гарячу камеру; 3, 7 - призначена важлива ІЧ сигнатура

Супутники погоди, обладнані радіометрами, що сканують, виробляють теплові зображення, які потім дозволяють аналітичною методикою визначати висоти і типи хмар, розраховувати температуру суші та поверхневих вод, визначати особливості поверхні океану.

Інфрачервоне випромінювання є найпоширенішим способом дистанційного керування різними приладами. На базі технології FIR розробляються та випускаються безліч продуктів. Особливо тут відзначились японці. Ось лише кілька прикладів, популярних у Японії та по всьому світу:

спеціальні накладки та обігрівачі FIR;
пластини FIR для збереження риби та овочів свіжими довгий час;
керамічний папір та кераміка FIR;
тканинні FIR рукавички, куртки, автомобільні сидіння;
перукарський FIR-фен, що знижує пошкодження волосся;

Інфрачервона рефлектографія (арт-консервація) застосовується для вивчення картин, допомагає виявити шари, що лежать в основі, не руйнуючи структури. Цей прийом допомагає виявити деталі, приховані під малюнком художника.

У такий спосіб визначається, чи є поточна картина оригінальним художнім твором чи лише професійно зробленою копією. Визначаються також зміни, пов'язані з реставраційною роботою над витворами мистецтва.

ІЧ-промені: вплив на здоров'я людей

Сприятливий вплив сонячного світла на здоров'я людини підтверджено науково. Однак надмірне перебування під сонячним випромінюванням є потенційно небезпечним. Сонячне світло містить ультрафіолетові промені, дія яких спалює шкіру тіла людини.

Інфрачервоні сауни масового користування широко поширені у Японії та Китаї. І тенденція на розвиток цього способу оздоровлення лише посилюється

Тим часом інфрачервоне випромінювання далекого діапазону хвиль забезпечує всі переваги для здоров'я, які отримують від природного сонячного світла. При цьому повністю виключається небезпечна дія сонячної радіації.

Застосуванням технології відтворення ІЧ-променів досягається повний контроль температури (), необмежене сонячне світло. Але це далеко не всі відомі факти переваг інфрачервоного випромінювання:

Інфрачервоні промені далекого діапазону зміцнюють серцево-судинну систему, стабілізують серцевий ритм, збільшують серцевий викид, зменшуючи діастолічний артеріальний тиск.
Стимуляція серцево-судинної функції інфрачервоним світлом далекого діапазону - ідеальний спосіб підтримання в нормі серцево-судинної системи. Є досвід американських астронавтів під час тривалого космічного польоту.
ІЧ-промені далекого інфрачервоного діапазону з температурою вище 40°C послаблюють і зрештою вбиває ракові клітини. Цей факт підтверджено Американською онкологічною асоціацією та Національним інститутом раку.
Інфрачервоні сауни часто використовуються в Японії та Кореї (терапія гіпертермії або Waon-терапія) для лікування серцево-судинних захворювань, особливо в частині хронічної серцевої недостатності та периферичних артеріальних захворювань.
Результати досліджень, опубліковані в журналі «Нейропсихіатрична хвороба та лікування», показують інфрачервоні промені як «медичний прорив» у лікуванні черепно-мозкових травм.
Інфрачервона сауна вважається у сім разів більш ефективною при виведенні з організму важких металів, холестерину, спирту, нікотину, аміаку, сірчаної кислоти та інших токсинів.
Нарешті, FIR-терапія в Японії та Китаї вийшла на перше місце серед ефективних способів лікування астми, бронхіту, застуди, грипу, синуситу. Зазначено, що FIR-терапія прибирає запалення, набряки, слизові оболонки.

Інфрачервоне світло та тривалість життя 200 років

Інфрачервоні (ІЧ) промені – це електромагнітні хвилі. Людське око не здатне сприймати це випромінювання, але людина сприймає його як теплову енергію та відчуває всією шкірою. Нас постійно оточують джерела ІЧ випромінювання, які відрізняються інтенсивністю та довжиною хвиль.

Чи варто побоюватися інфрачервоних променів, шкода чи користь приносять вони людині і в чому полягає їхня дія?

Що ж таке ІЧ-випромінювання, його джерела

Як відомо, спектр сонячного випромінювання, що сприймається оком людини як видимий колір, знаходиться між фіолетовими хвилями (найкоротші – 0, 38 мкм) та червоними (найдовшими – 0,76 мкм). Крім цих хвиль, існують електромагнітні хвилі, не доступні для людського ока – ультрафіолетові та інфрачервоні. "Ультра" означає, що вони знаходяться нижче або, іншими словами, менше фіолетового випромінювання. «Інфра», відповідно, – вище чи більше червоного випромінювання.

Тобто ІЧ-випромінювання – це електромагнітні хвилі, що лежать за діапазоном червоного кольору, довжина яких більша, ніж у видимого червоного випромінювання. Досліджуючи електромагнітні випромінювання, німецький астроном Вільям Гершель виявив невидимі хвилі, що викликали підвищення температури термометра, та назвав їх інфрачервоним тепловим випромінюванням.

Природним, потужним джерелом теплового випромінювання є Сонце. З усіх випромінюваних світилом променів 58% посідає саме частку інфрачервоних. Штучними джерелами служать всі електронагрівальні прилади, що перетворюють електроенергію на тепло, а також будь-які предмети, температура яких вища за абсолютну нульову позначку – 273оС.

Властивості інфрачервоного випромінювання

ІЧ-випромінювання має ту ж природу та властивості, що і звичайне світло, тільки велику довжину хвилі. Бачні оку світлові хвилі, досягаючи предметів, відбиваються, заломлюючись певним чином, і людина бачить відображення предмета у широкій колірній гамі. А інфрачервоні промені, досягаючи предмета, поглинаються ним, виділяючи енергію та нагріваючи цей предмет. ІЧ-випромінювання ми не бачимо, але відчуваємо його як тепло.

Іншими словами, якби Сонце не виділяло широкий спектр довгохвильових інфрачервоних променів, людина тільки б бачила сонячне світло, але не відчувала його тепло.

Важко уявити життя Землі без сонячного тепла.

Деяка частина його поглинається атмосферою, а хвилі, що доходять до нас, діляться на:

Короткі – довжина лежить у діапазоні 0,74 мкм – 2,5 мкм, а витікають їх предмети, нагріті до температури понад 800оС;

Середні - від 2,5 до 50 мкм, t нагрівання від 300 до 600ос;

Довгі – найширший діапазон від 50 до 2000 мкм (2 мм), t до 300оС.

Властивості інфрачервоного випромінювання, його користь і шкода для людського організму, обумовлені джерелом випромінювання – чим вища температура випромінювача, тим інтенсивніша хвиля і глибша їхня проникаюча здатність, ступінь впливу на будь-які живі організми. Дослідження, проведені на клітинному матеріалі рослин та тварин, виявили цілу низку корисних властивостей ІЧ променів, що знайшло широке застосування їх у медицині.

Користь ІЧ-випромінювання для людини, застосування в медицині

Медичні дослідження довели, що для людини не тільки безпечні, але й дуже корисні ІЧ промені, що знаходяться у довгому діапазоні. Вони активізують кровотік та покращують процеси обміну, пригнічують розвиток бактерій та сприяють швидкому загоєнню ран після операційних втручань. Сприяють розвитку імунітету проти отруйних хімічних речовин і гамма-випромінювання, стимулюють виведення токсинів, шлаків через піт і сечу та зниження холестерину.

Особливо ефективними є промені довжиною 9,6 мкм, які сприяють регенерації (відновленню) та оздоровленню органів та систем людського організму.

У народній медицині споконвіку застосовувалося лікування нагрітою глиною, піском чи сіллю – це яскраві приклади благотворного впливу теплових ІЧ променів на людину.

Сучасна медицина для лікування низки захворювань навчилася використовувати корисні властивості:

За допомогою інфрачервоного випромінювання можна лікувати переломи кісток, патологічні зміни у суглобах, послаблювати м'язові болі;

ІЧ промені мають позитивний ефект при лікуванні паралізованих хворих;

Швидко загоюють рани (післяопераційні та інші), знімають больові відчуття;

За рахунок стимуляції кровообігу допомагають нормалізувати артеріальний тиск;

Поліпшують кровообіг у мозку та пам'ять;

Виводять із організму солі важких металів;

Мають виражений протимікробний, протизапальний та протигрибковий ефект;

Зміцнюють імунну систему.

Бронхіальна астма, пневмонія, остеохондроз, артрит, сечокам'яна хвороба, пролежні, виразки, радикуліт, обмороження, захворювання органів травлення – далеко не повний перелік патологій, для лікування яких використовується позитивний вплив ІЧ-випромінювання.

Опалення житлових приміщень за допомогою приладів ІЧ-випромінювання сприяє іонізації повітря, бореться з проявами алергії, знищує бактерії, плісняві грибки, покращує стан шкірних покривів завдяки активізації циркуляції крові. Купуючи обігрівач, обов'язково необхідно вибирати довгохвильові прилади.

Інші сфери застосування

Властивість предметів випромінювати теплові хвилі знайшло застосування у різних галузях людської діяльності. Наприклад, за допомогою спеціальних термографічних камер, здатних уловлювати теплове випромінювання, в абсолютній темряві можна побачити та розпізнати будь-які предмети. Термографічні камери широко використовуються у військовій справі та промисловості для виявлення невидимих предметів.

У метеорології та астрології ІЧ промені використовуються для визначення відстаней до предметів, хмар, температури поверхні води тощо, інфрачервоні телескопи дають змогу вивчати космічні об'єкти, недоступні для бачення через звичайні прилади.

Наука не стоїть дома і кількість ІЧ приладів і сфер їх застосування постійно зростає.

Шкода

Людина, як і будь-яке тіло, випромінює середні та довгі інфрачервоні хвилі, які лежать у діапазоні довжиною від 2,5 до 20-25 мкм, тому саме хвилі такої довжини повністю безпечні для людини. Короткі хвилі здатні глибоко проникати у тканини людини, провокуючи нагрівання внутрішніх органів.

Короткохвильове інфрачервоне випромінювання не тільки шкідливе, а й дуже небезпечне для людини, особливо для зорових органів.

Сонячний тепловий удар, що провокується короткими хвилями, відбувається при нагріванні головного мозку лише на 1С. Його симптомами є:

Сильне запаморочення;

Нудота;

Почастішання пульсу;

Втрата свідомості.

Металурги та сталевари, які постійно піддаються тепловому впливу коротких ІЧ променів, частіше за інших піддаються захворюванням серцево-судинної системи, мають ослаблений імунітет, частіше зазнають простудних захворювань.

Щоб уникнути шкідливого впливу інфрачервоного випромінювання, необхідно вживати захисних заходів та обмежувати час перебування під небезпечним промінням. А ось користь теплового сонячного випромінювання для життя на нашій планеті – незаперечна!

Існують природні явища, які непомітні людському оку, хоча ми відчуваємо силу їхньої дії. Вони здатні не менш впливати, ніж видимі процеси. Ми не бачимо інфрачервоні промені, але можемо відчувати їхнє тепло. Дія інфрачервоного випромінювання сприятливо для живих організмів Землі і грає значної ролі у розвитку життя. Все живе під впливом інфрачервоного світла.

Особливість інфрачервоного випромінювання в тому, що без нього в організмі людини з'являються різні хвороби, прискорюється старіння. Але в даному випадку межа між користю та шкодою інфрачервоного випромінювання для людини тонка. Тому важливо знати, як її не переступити і що робити, якщо інфрачервоні промені призвели до негативних наслідків.

Що таке інфрачервоне випромінювання?

Вивчаючи 1800 року Сонце, англійський учений У. Гершель вимірював температуру різних ділянок видимого спектра. Їм виявили, що за насиченим червоним кольором знаходиться найвища точка тепла. Тоді в науці і виникло поняття інфрачервоного випромінювання (ІЧ-випромінювання).

Інфрачервоні промені недоступні неозброєному погляду, але відчуваються шкірою як тепло. Вони відносяться до електромагнітного випромінювання, яке розташовується між червоним кінцем видимого світла та мікрохвильовим радіовипромінюванням. ІЧ-випромінювання ще прийнято називати тепловим.

Воно випромінюється атомами, які мають надмірну енергію, і іонами. Кожне тіло з температурою вище за нуль – це джерело інфрачервоного випромінювання. Сонце - відоме природне джерело ІЧ-променів.

Довжина хвиль у ІЧ-випромінюванні залежить від температури нагрівання. Найвища температура у коротких хвиль із великою інтенсивністю випромінювання. Діапазон інфрачервоного проміння широкий. Він ділиться на різновиди:

короткі хвилі – температура вище 800 градусів Цельсія,
середні хвилі – до 600 градусів Цельсія,
довгі хвилі – до 300 градусів за Цельсієм.

Вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини визначається завдовжки цих хвиль, а також тимчасовим відрізком впливу.

Інфрачервоні промені для людини

Довгохвильові інфрачервоні промені сприятливі для здоров'я людини. Це часто використовується в медицині, зокрема у фізіотерапевтичних процедурах, за допомогою яких можна покращити кровообіг, метаболізм та нейрорегуляцію.

Позитивний вплив ІЧ-випромінювання на організм людини позначається так:

покращується пам'ять та функції мозку,
приводиться в норму артеріальний тиск,
нормалізується гормональний баланс,
виводяться солі, токсини та важкі метали,
зупиняється розмноження грибків та шкідливих мікроорганізмів,
відновлюється водно-сольовий баланс,
відбувається знеболювання,
відбувається протизапальний процес,
пригнічуються ракові клітини,
нейтралізуються результати радіоактивного випромінювання,
підвищується інсулін у хворих на діабет,
виліковується дистрофія,
проходить псоріаз,
зміцнюється імунітет.

Опалення, в якому використовуються ІЧ-промені, вбиває шкідливі бактерії та допомагає зміцнити імунітет. Іонізація повітря захищає від алергічних проявів. Довгі хвилі інфрачервоного тепла діють заспокійливо при втомі, дратівливості, стресі, сприяють загоєнню ран, призводять до одужання при грипі.

Шкода від інфрачервоного випромінювання

Незважаючи на корисні властивості ІЧ-променів, у них існують і протипоказання. Особливу небезпеку становлять короткі хвилі. Їх шкода може виражатися в почервонінні шкіри та опіку, тепловому ударі та дерматиті, появі судом та порушенні водно-сольового балансу. Короткохвильова для слизової оболонки очей. Воно не просто пересушує її, а й здатне викликати серйозні очні недуги.

Короткохвильова дія на організм людини виражається у певних ознаках:

запаморочення,
нудота,
потемніння в очах,
прискорене серцебиття,
порушення координації рухів,
втрата свідомості.

Такі симптоми виникають, якщо температура головного мозку підвищується хоча б на градус Цельсія. При підвищенні на два градуси Цельсія з'являється менінгіт та енцефаліт.

Протипоказання до застосування інфрачервоних променів служать:

захворювання крові,
кровотечі,
гострі запальні процеси,
гострі гнійні прояви,
злоякісні пухлини.

Де трапляється інфрачервоне випромінювання?

Інфрачервоне випромінювання застосовується у різних галузях людської діяльності. Сюди належать: термографія, астрономія, медицина, харчова промисловість та інші.

ІЧ-випромінювачами можуть бути різні прилади:

головка самонаведення в прицільному пристрої,
прилади нічного бачення,
обладнання для фізіотерапії,
системи опалення,
обігрівачі,
пристрої з дистанційним керуванням.

Будь-які нагріті тіла – це джерела інфрачервоного випромінювання.

Щодо обігрівачів, при їх купівлі варто звернути увагу на характер випромінювання приладу, який зазвичай вказується у технічному паспорті. Якщо спіраль, що виділяє тепло, має теплоізолюючий захист, це означає, що дія її довгих хвиль позитивно впливатиме на організм. Якщо ж нагрівальний елемент не ізольований, пристрій виділяє короткі хвилі, що викликають проблеми зі здоров'ям.

Важливо! Якщо пристрій виділяє короткохвильове випромінювання, не знаходитеся біля нього довго і тримайте його на відстані від себе.

Допомога потерпілому від теплового удару

Вплив на інфрачервоне тепло може призвести до теплового удару. При цьому необхідно надати постраждалому такі заходи допомоги:

помістити його в прохолодне місце,
звільнити від тісного одягу,
прикласти холод на шию, голову, область серця, хребет та пахвинні промежини,
обернути людину в намочене холодною водою простирадло,
увімкнути вентилятор і направити на потерпілого повітря,
часто напувати холодним,
провести штучне дихання, якщо виникла потреба,
викликати швидку допомогу.

Висновок

Розуміючи природу ІЧ-променів, ми усвідомлюємо їх незамінність для життя та нормального функціонування людського організму. Незважаючи на користь інфрачервоного випромінювання для людини, воно може завдавати й непоправної шкоди, якщо діють у короткохвильовому діапазоні. Тому будьте обережними, потрапляючи під вплив інфрачервоного світла. Зважайте на протипоказання, які до нього є. А якщо тепловий удар трапився з кимось із оточуючих, надайте йому необхідну допомогу.

ІНФРАКРАСНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ (ІЧ-випромінювання, ІЧ-промені), електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль від близько 0,74 мкм до близько 1-2 мм, тобто випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого випромінювання і короткохвильовим (субміліметровим). Інфрачервоне випромінювання належить до оптичного випромінювання, проте на відміну видимого випромінювання воно сприймається людським оком. Взаємодіючи з поверхнею тіл, воно нагріває їх, тому часто називають тепловим випромінюванням. Умовно область інфрачервоного випромінювання поділяють на ближню (λ = 0,74-2,5 мкм), середню (2,5-50 мкм) та далеку (50-2000 мкм). Інфрачервоне випромінювання відкрито У. Гершелем (1800) та незалежно У. Волластоном (1802).

Спектри інфрачервоного випромінювання можуть бути лінійчастими (атомні спектри), безперервними (спектри конденсованих середовищ) або смугастими (молекулярні спектри). Оптичні властивості (коефіцієнти пропускання, відбиття, заломлення тощо) речовин в інфрачервоному випромінюванні, як правило, значно відрізняються від відповідних властивостей у видимому або ультрафіолетовому випромінюванні. Багато речовин, прозорі для видимого світла, непрозорі для інфрачервоного випромінювання певних довжин хвиль, і навпаки. Так, шар води завтовшки кілька сантиметрів непрозорий для інфрачервоного випромінювання з λ > 1 мкм, тому вода часто використовується як теплозахисний фільтр. Пластинки з Ge і Si, непрозорі для видимого випромінювання, прозорі для інфрачервоного випромінювання певних довжин хвиль, чорний папір прозорий у далекій ІЧ-області (такі речовини використовують як світлофільтри при виділенні інфрачервоного випромінювання).

Відбивна здатність більшості металів в інфрачервоному випромінюванні значно вища, ніж у видимому випромінюванні, і зростає зі збільшенням довжини хвилі (див. Металооптика). Так, відображення поверхонь Al, Au, Ag, Cu інфрачервоного випромінювання з = 10 мкм досягає 98%. Рідкі та тверді неметалеві речовини мають селективне (залежне від довжини хвилі) відображення інфрачервоного випромінювання, положення максимумів якого залежить від їх хімічного складу.

Проходячи через земну атмосферу, інфрачервоне випромінювання послаблюється внаслідок розсіювання та поглинання атомами та молекулами повітря. Азот і кисень не поглинають інфрачервоне випромінювання та послаблюють його лише в результаті розсіювання, яке для інфрачервоного випромінювання значно менше, ніж для видимого світла. Молекули Н 2 Про, Про 2 , Про 3 та інших., які у атмосфері, селективно (виборчо) поглинають інфрачервоне випромінювання, причому особливо сильно поглинають інфрачервоне випромінювання пари води. Смуги поглинання Н 2 Про спостерігаються у всій ІЧ-області спектра, а смуги 2 - у її середній частині. У приземних шарах атмосфери є лише невелика кількість "вікон прозорості" для інфрачервоного випромінювання. Наявність в атмосфері частинок диму, пилу, дрібних крапель води призводить до додаткового послаблення інфрачервоного випромінювання внаслідок його розсіювання цих частинках. При малих розмірах частинок інфрачервоне випромінювання розсіюється менше, ніж видиме випромінювання, що використовують ІЧ-фотографії.

Джерела інфрачервоного випромінювання.Могутнє природне джерело інфрачервоного випромінювання - Сонце, близько 50% його випромінювання лежить в ІЧ-області. На інфрачервоне випромінювання посідає від 70 до 80% енергії випромінювання ламп розжарювання; його випускають електрична дуга та різні газорозрядні лампи, всі типи електричних обігрівачів приміщень. У наукових дослідженнях джерелами інфрачервоного випромінювання служать стрічкові вольфрамові лампи, штифт Нернста, глобар, ртутні лампи високого тиску та ін. гелій-неонових лазерів - 1,15 та 3,39 мкм, СО 2 -лазерів - 10,6 мкм).

Приймачі інфрачервоного випромінювання засновані на перетворенні енергії випромінювання на інші види енергії, доступні для вимірювання. У теплових приймачах поглинене інфрачервоне випромінювання викликає підвищення температури термочутливого елемента, яке реєструється. У фотоелектричних приймачах поглинання інфрачервоного випромінювання призводить до появи чи зміни сили електричного струму чи напруги. Фотоелектричні приймачі (на відміну теплових) селективні, тобто чутливі лише до випромінювання певної області спектра. Фотореєстрація інфрачервоного випромінювання здійснюється за допомогою спеціальних фотоемульсії, проте вони чутливі до нього тільки для довжин хвиль до 1,2 мкм.

Застосування інфрачервоного випромінювання.ІЧ-випромінювання широко застосовують у наукових дослідженнях та для вирішення різних практичних завдань. Спектри випромінювання та поглинання молекул і твердих тіл лежать в ІЧ-області, їх вивчають в інфрачервоній спектроскопії, у структурних задачах, а також використовують у якісному та кількісному спектральному аналізі. У далекій ІЧ-області лежить випромінювання, що виникає під час переходів між зееманівськими підрівнями атомів, ІЧ-спектри атомів дозволяють вивчати структуру їх електронних оболонок. Фотографії одного і того ж об'єкта, отримані у видимому та інфрачервоному діапазонах, внаслідок відмінності коефіцієнтів відображення, пропускання та розсіювання можуть значно відрізнятися; на ІЧ-фотографії можна побачити деталі, невидимі на звичайній фотографії.

У промисловості інфрачервоне випромінювання використовують для сушіння та нагріву матеріалів та виробів, у побуті – для обігріву приміщень. На основі фотокатодів, чутливих до інфрачервоного випромінювання, створені електронно-оптичні перетворювачі, в яких не видиме оком ІЧ-зображення об'єкта перетворюється на видиме. На основі таких перетворювачів побудовано різні нічного бачення прилади (біноклі, приціли тощо), що дозволяють у повній темряві виявляти об'єкти, вести спостереження та прицілювання, опромінюючи їх інфрачервоним випромінюванням від спеціальних джерел. За допомогою високочутливих приймачів інфрачервоного випромінювання здійснюють теплопеленгацію об'єктів з їхнього власного інфрачервоного випромінювання та створюють системи самонаведення на ціль снарядів та ракет. ІЧ-локатори та ІЧ-далекоміри дозволяють виявляти в темряві предмети, температура яких вища за температуру навколишнього середовища, і вимірювати відстані до них. Потужне випромінювання ІЧ-лазерів використовують у наукових дослідженнях, а також для здійснення наземного та космічного зв'язку, для лазерного зондування атмосфери тощо. Інфрачервоне випромінювання використовується для відтворення еталона метра.

Шрайбер Г. Інфрачервоні промені в електроніці. М., 2003; Тарасов В. В., Якушенков Ю. Г. Інфрачервоні системи типу, що «дивиться». М., 2004.

Переклад Дмитра Вікторова

Абревіатура: ІЧ випромінювання
Визначення: невидиме випромінювання з довжинами хвиль від приблизно 750 нм до 1мм.

Інфрачервоне випромінювання- це випромінювання з довжиною хвилі більше 700 - 800 нм, верхня межа видимого діапазону довжин хвиль. Ця межа не визначає, як знижується чутливість ока до видимого випромінювання у цій спектральній області.

Незважаючи на те, що чутливість ока до видимого випромінювання, наприклад, при 700 нм дуже слабка, випромінювання від деяких лазерних діодів з довжиною хвилі вище 750 нм все одно можна побачити, якщо це випромінювання досить інтенсивно. Таке випромінювання може бути шкідливим для очей, навіть якщо воно не сприймається як дуже яскраве. Верхня межа інфрачервоної області спектра з погляду довжини хвилі також чітко не визначена, під ним зазвичай розуміється приблизно 1 мкм.

Для того щоб "бачити" в інфрачервоному світлі, використовуються прилади нічного бачення.

Для областей інфрачервоного спектра використовується така класифікація:

- ближня інфрачервона область спектру (також називається ІЧ-A) становить ~ від 700 до 1400 нм.Лазери, що випромінюють у цьому діапазоні довжин хвиль, особливо небезпечні для очей, так як ближнє інфрачервоне випромінювання передається і фокусується на чутливій сітківці так само, як видиме світло, водночас не викликає захисного рефлексу моргання. Необхідний захист для очей.
- короткохвильовий інфрачервоний (ІЧ-B) поширюється від 1,4 до 3 мкм. Цей діапазон є відносно безпечним для очей, оскільки таке випромінювання буде поглинене речовиною ока, перш ніж воно зможе досягти сітківки. Леговані ербієм волоконні підсилювачі для оптоволоконного зв'язку працюють у цьому діапазоні.
- середньохвильовий інфрачервоний діапазон (ІЧ-С) від 3 до 8 мкм. Атмосфера відчуває сильне поглинання у цьому діапазоні. Існує багато ліній поглинань, наприклад, для двоокису вуглецю (CO2) та водяної пари (H2O). Багато газів мають сильні і характерні лінії поглинання середнього ІЧ випромінювання, що робить цю область спектра цікавою для високочутливої газової спектроскопії.
- довгохвильовий ІЧ варіюється від 8 до 15 мкм, слідуючи за далеким інфрачервоним, що поширюється до 1 мм, у літературі іноді він починається вже з 8 мкм. Довгохвильову ІЧ область спектра використовують для теплобачення.

Проте слід зазначити, що визначення цих термінів суттєво різняться у літературі. Більшість скла прозора для ближнього інфрачервоного випромінювання, але сильно поглинає випромінювання великих довжин хвиль, при цьому фотони цього випромінювання можуть бути безпосередньо перетворені на фонони. Для кварцового скла, що використовується в кварцових волокнах, сильне поглинання відбувається після 2 мкм.

Інфрачервоне випромінювання також називається тепловим випромінюванням, так як теплове випромінювання від нагрітих тіл знаходиться переважно в інфрачервоній області. Навіть при кімнатній температурі і нижче тіла виділяють значну кількість середнього і далекого інфрачервоного випромінювання, який може бути використаний для теплобачення.
Наприклад, інфрачервоні зображення нагрітого взимку будинку можуть виявити витоку тепла (наприклад, на вікнах, даху, або в погано ізольованих стінах за радіаторами) і тим самим допомагають вжити ефективних заходів щодо покращення.

За матеріалами інтернет-порталу