Tìm hiểu thêm về bức xạ hồng ngoại. Về bức xạ hồng ngoại

Ánh sáng hồng ngoại không thể tiếp cận được với thị giác của con người. Trong khi đó, các sóng hồng ngoại dài được cơ thể con người cảm nhận là nhiệt. Tia hồng ngoại có một số tính chất của ánh sáng nhìn thấy. Bức xạ của dạng này tự cho mình là hội tụ, bị phản xạ và phân cực. Về mặt lý thuyết, ánh sáng IR được hiểu nhiều hơn là bức xạ hồng ngoại (IR). IR không gian chiếm phạm vi phổ của bức xạ điện từ 700 nm - 1 mm. Sóng IR dài hơn ánh sáng nhìn thấy và ngắn hơn sóng vô tuyến. Theo đó, tần số IR cao hơn tần số vi sóng và thấp hơn tần số ánh sáng nhìn thấy. Tần số hồng ngoại được giới hạn trong phạm vi 300 GHz - 400 THz.

Sóng hồng ngoại được phát hiện bởi nhà thiên văn học người Anh William Herschel. Khám phá được đăng ký vào năm 1800. Bằng cách sử dụng lăng kính thủy tinh trong các thí nghiệm của mình, nhà khoa học theo cách này đã khám phá khả năng phân chia ánh sáng mặt trời thành các thành phần riêng biệt.

Khi William Herschel phải đo nhiệt độ của từng bông hoa, ông đã phát hiện ra một yếu tố làm tăng nhiệt độ khi lần lượt đi qua các dãy sau:

màu tím,
màu xanh da trời,
cây xanh,
lòng đỏ,
trái cam,
màu đỏ.

Dải sóng và dải tần của bức xạ IR

Dựa trên bước sóng, các nhà khoa học có điều kiện chia bức xạ hồng ngoại thành nhiều phần quang phổ. Tuy nhiên, không có định nghĩa duy nhất về ranh giới của từng bộ phận riêng lẻ.

Thang đo bức xạ điện từ: 1 - sóng vô tuyến; 2 - lò vi sóng; 3 - Sóng IR; 4 - ánh sáng nhìn thấy; 5 - tia cực tím; 6 - tia x quang; 7 - tia gamma; B là dải bước sóng; E - năng lượng

Về mặt lý thuyết, ba dải sóng được chỉ định:

Gần
Trung bình
Thêm nữa

Dải hồng ngoại gần được đánh dấu bằng bước sóng gần với điểm cuối của quang phổ ánh sáng nhìn thấy. Đoạn sóng tính toán gần đúng được chỉ ra ở đây bằng độ dài: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 micrômet). Tần số bức xạ xấp xỉ 215-400 Hz. Khoảng hồng ngoại ngắn sẽ phát ra nhiệt lượng tối thiểu.

Dải IR trung gian (trung gian), bao gồm bước sóng 1300-3000 nm (1,3 - 3 micron). Tần số được đo ở đây trong khoảng 20-215 THz. Mức nhiệt tỏa ra tương đối thấp.

Phạm vi hồng ngoại xa gần nhất với phạm vi vi sóng. Căn chỉnh: 3-1000 microns. Dải tần số 0,3-20 THz. Nhóm này bao gồm các bước sóng ngắn ở khoảng tần số cực đại. Đây là nơi tỏa ra nhiệt lượng tối đa.

Ứng dụng của bức xạ hồng ngoại

Tia hồng ngoại đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong số các thiết bị nổi tiếng nhất là máy ảnh nhiệt, thiết bị nhìn ban đêm, v.v. Thiết bị truyền thông và mạng Đèn hồng ngoại được sử dụng trong cả hoạt động có dây và không dây.

Một ví dụ về hoạt động của một thiết bị điện tử - một máy ảnh nhiệt, nguyên lý của nó dựa trên việc sử dụng bức xạ hồng ngoại. Và đây chỉ là một ví dụ trong số nhiều ví dụ khác.

Điều khiển từ xa được trang bị hệ thống liên lạc IR tầm ngắn, nơi tín hiệu được truyền qua đèn LED IR. Ví dụ: đồ dùng thông thường trong gia đình - TV, máy điều hòa, đầu đĩa. Đèn hồng ngoại truyền dữ liệu qua hệ thống cáp quang.

Ngoài ra, bức xạ hồng ngoại được sử dụng tích cực bởi thiên văn học nghiên cứu để nghiên cứu không gian. Chính nhờ bức xạ hồng ngoại mà người ta có thể phát hiện ra các vật thể không gian mà mắt người không nhìn thấy được.

Sự thật ít được biết đến về ánh sáng hồng ngoại

Mắt người thực sự không thể nhìn thấy tia hồng ngoại. Nhưng da của cơ thể con người có khả năng “nhìn thấy” chúng, phản ứng với các photon, chứ không chỉ với bức xạ nhiệt.

Bề mặt của da thực sự hoạt động như một "nhãn cầu". Nếu bạn đi ra ngoài trời vào một ngày nắng, nhắm mắt lại và đưa lòng bàn tay lên trời, bạn có thể dễ dàng tìm thấy vị trí của mặt trời.

Vào mùa đông, trong phòng có nhiệt độ không khí là 21-22ºС, được mặc ấm (áo len, quần tây). Vào mùa hè, trong cùng một phòng, cùng một nhiệt độ, mọi người cũng cảm thấy thoải mái, nhưng mặc quần áo nhẹ hơn (quần đùi, áo phông).

Có thể dễ dàng giải thích hiện tượng này: mặc dù nhiệt độ không khí bằng nhau, các bức tường và trần của căn phòng vào mùa hè phát ra nhiều sóng IR xa hơn do ánh sáng mặt trời mang theo (FIR - Hồng ngoại xa). Vì vậy, cơ thể con người ở cùng một nhiệt độ, vào mùa hè cảm nhận nhiệt nhiều hơn.

Nhiệt IR được tái tạo bởi bất kỳ sinh vật sống và vật thể vô tri nào. Trên màn hình của máy ảnh nhiệt, khoảnh khắc này được ghi lại rõ ràng hơn.

Các cặp người ngủ trên cùng một giường vô tình phát và nhận sóng FIR liên quan đến nhau. Nếu một người ở một mình trên giường, anh ta hoạt động như một máy phát sóng FIR, nhưng ngược lại sẽ không còn nhận được các sóng tương tự nữa.

Khi mọi người nói chuyện với nhau, họ vô tình gửi và nhận các rung động sóng FIR từ nhau. Những cái ôm thân thiện (tình yêu) cũng kích hoạt sự truyền bức xạ FIR giữa người với người.

Tự nhiên cảm nhận ánh sáng hồng ngoại như thế nào?

Con người không thể nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại, nhưng các loài rắn thuộc họ viper hoặc viper (chẳng hạn như rắn đuôi chuông) có "hố" cảm giác được sử dụng để hình ảnh trong ánh sáng hồng ngoại.

Đặc tính này cho phép rắn phát hiện các loài động vật máu nóng trong bóng tối hoàn toàn. Rắn có hai hố giác quan được cho là có khả năng nhận biết độ sâu tia hồng ngoại.

Đặc tính của rắn IR: 1, 2 - vùng nhạy cảm của khoang giác quan; 3 - khoang màng; 4 - khoang trong; 5 - Sợi MG; 6 - khoang ngoài

Cá sử dụng thành công ánh sáng hồng ngoại gần (NIR) để bắt mồi và điều hướng trong các khu vực nước. Cảm giác NIR này giúp cá định hướng chính xác trong điều kiện ánh sáng yếu, trong bóng tối hoặc vùng nước âm u.

Bức xạ hồng ngoại đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành thời tiết và khí hậu Trái đất, giống như ánh sáng mặt trời. Tổng khối lượng ánh sáng Mặt trời được Trái đất hấp thụ, với một lượng bức xạ IR bằng nhau, phải truyền từ Trái đất trở lại không gian. Nếu không, sự nóng lên toàn cầu hoặc sự nguội lạnh toàn cầu là không thể tránh khỏi.

Có một lý do rõ ràng tại sao không khí lạnh đi nhanh chóng vào một đêm khô. Mức độ ẩm thấp và không có mây trên bầu trời mở ra một con đường tự do cho bức xạ hồng ngoại. Tia hồng ngoại đi vào không gian bên ngoài nhanh hơn và do đó, mang nhiệt đi nhanh hơn.

Một phần quan trọng của những gì đến Trái đất là ánh sáng hồng ngoại. Bất kỳ sinh vật hoặc vật thể tự nhiên nào cũng có nhiệt độ, có nghĩa là nó giải phóng năng lượng hồng ngoại. Ngay cả những vật thể là lạnh trước (chẳng hạn như khối đá) cũng phát ra ánh sáng hồng ngoại.

Tiềm năng kỹ thuật của vùng hồng ngoại

Tiềm năng kỹ thuật của tia IR là vô hạn. Rất nhiều ví dụ. Theo dõi hồng ngoại (homing) được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tên lửa thụ động. Bức xạ điện từ từ mục tiêu, nhận được trong phần hồng ngoại của quang phổ, được sử dụng trong trường hợp này.

Hệ thống theo dõi mục tiêu: 1, 4 - buồng đốt; 2, 6 - ngọn lửa thải ra tương đối dài; 5 - dòng lạnh đi qua buồng nóng; 3, 7 - chữ ký IR quan trọng được chỉ định

Các vệ tinh thời tiết được trang bị máy đo bức xạ quét tạo ra ảnh nhiệt, sau đó cho phép thực hiện các phương pháp phân tích để xác định độ cao và loại mây, tính toán nhiệt độ đất và nước bề mặt cũng như xác định các đặc điểm bề mặt đại dương.

Bức xạ hồng ngoại là cách phổ biến nhất để điều khiển từ xa các thiết bị khác nhau. Dựa trên công nghệ FIR, nhiều sản phẩm đang được phát triển và sản xuất. Người Nhật xuất sắc ở đây. Dưới đây chỉ là một số ví dụ phổ biến ở Nhật Bản và trên thế giới:

miếng đệm đặc biệt và máy sưởi FIR;
Đĩa FIR để giữ cá và rau tươi trong thời gian dài;
giấy gốm và gốm sứ FIR;
găng tay vải FIR, áo khoác, ghế ô tô;
máy sấy tóc FIR của tiệm làm tóc, giúp giảm hư tổn cho tóc;

Chụp phản xạ tia hồng ngoại (bảo tồn nghệ thuật) được sử dụng để nghiên cứu các bức tranh, giúp tiết lộ các lớp bên dưới mà không phá hủy cấu trúc. Kỹ thuật này giúp làm lộ ra những chi tiết ẩn dưới nét vẽ của họa sĩ.

Bằng cách này, người ta xác định được bức tranh hiện tại là một tác phẩm nghệ thuật gốc hay chỉ là một bản sao được tạo ra một cách chuyên nghiệp. Những thay đổi liên quan đến công việc trùng tu các tác phẩm nghệ thuật cũng được xác định.

Tia hồng ngoại: tác động đến sức khỏe con người

Tác dụng có lợi của ánh sáng mặt trời đối với sức khỏe con người đã được khoa học chứng minh. Tuy nhiên, việc tiếp xúc quá nhiều với bức xạ mặt trời tiềm ẩn nhiều nguy cơ. Ánh nắng mặt trời có chứa tia cực tím, tác động làm bỏng da của cơ thể con người.

Phòng tắm hơi hồng ngoại được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản và Trung Quốc. Và xu hướng phát triển của phương pháp chữa bệnh này chỉ ngày càng gia tăng mạnh mẽ.

Trong khi đó, tia hồng ngoại xa cung cấp tất cả các lợi ích sức khỏe của ánh sáng mặt trời tự nhiên. Điều này giúp loại bỏ hoàn toàn những tác động nguy hiểm của bức xạ mặt trời.

Bằng cách áp dụng công nghệ tái tạo chùm tia hồng ngoại, có thể kiểm soát toàn bộ nhiệt độ (), không giới hạn ánh sáng mặt trời. Nhưng đây không phải là tất cả những sự thật đã biết về lợi ích của bức xạ hồng ngoại:

Tia hồng ngoại xa củng cố hệ tim mạch, ổn định nhịp tim, tăng cung lượng tim, đồng thời giảm huyết áp tâm trương.
Việc kích thích chức năng tim mạch bằng ánh sáng hồng ngoại xa là cách lý tưởng để duy trì hệ tim mạch hoạt động bình thường. Có một trải nghiệm của các phi hành gia Mỹ trong một chuyến bay dài vào vũ trụ.
Tia hồng ngoại xa IR với nhiệt độ trên 40 ° C làm suy yếu và cuối cùng tiêu diệt tế bào ung thư. Sự thật này được xác nhận bởi Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ và Viện Ung thư Quốc gia.
Phòng xông hơi hồng ngoại thường được sử dụng ở Nhật Bản và Hàn Quốc (liệu pháp tăng thân nhiệt hoặc liệu pháp Waon) để điều trị các bệnh tim mạch, đặc biệt là suy tim mãn tính và bệnh động mạch ngoại vi.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Neuropsychiatric Disease and Treatment cho thấy tia hồng ngoại là “bước đột phá y học” trong điều trị chấn thương sọ não.
Xông hơi bằng tia hồng ngoại được coi là hiệu quả hơn gấp bảy lần trong việc loại bỏ kim loại nặng, cholesterol, rượu, nicotin, amoniac, axit sulfuric và các chất độc khác ra khỏi cơ thể.
Cuối cùng, liệu pháp FIR ở Nhật Bản và Trung Quốc đã đứng đầu trong số những cách hiệu quả để điều trị bệnh hen suyễn, viêm phế quản, cảm lạnh, cảm cúm, viêm xoang. Người ta lưu ý rằng liệu pháp FIR loại bỏ chứng viêm, sưng tấy, tắc nghẽn niêm mạc.

Đèn hồng ngoại và tuổi thọ 200 năm

Tia hồng ngoại (IR) là sóng điện từ. Mắt người không thể cảm nhận được bức xạ này, nhưng một người cảm nhận nó dưới dạng nhiệt năng và cảm nhận nó bằng cả làn da. Chúng ta thường xuyên bị bao quanh bởi các nguồn bức xạ hồng ngoại, có cường độ và bước sóng khác nhau.

Chúng ta có nên sợ tia hồng ngoại không, chúng có gây hại hay có lợi cho con người không và tác dụng của chúng là gì?

Bức xạ hồng ngoại là gì, các nguồn của nó

Như bạn đã biết, quang phổ của bức xạ mặt trời, được mắt người cảm nhận là màu có thể nhìn thấy được, nằm giữa sóng màu tím (ngắn nhất - 0,38 micron) và màu đỏ (dài nhất - 0,76 micron). Ngoài những sóng này, có những sóng điện từ mà mắt người không có - tia cực tím và tia hồng ngoại. "Cực" có nghĩa là chúng nằm dưới hoặc nói cách khác, nhỏ hơn bức xạ tím. "Hồng ngoại", tương ứng, - bức xạ đỏ cao hơn hoặc nhiều hơn.

Tức là, bức xạ IR là sóng điện từ nằm ngoài dải màu đỏ, độ dài của dải này lớn hơn độ dài của bức xạ đỏ nhìn thấy được. Trong khi nghiên cứu bức xạ điện từ, nhà thiên văn học người Đức William Herschel đã phát hiện ra các sóng vô hình khiến nhiệt độ của nhiệt kế tăng lên và gọi chúng là bức xạ nhiệt hồng ngoại.

Nguồn bức xạ nhiệt tự nhiên mạnh nhất là Mặt trời. Trong số tất cả các tia do mặt trời phát ra, 58% phụ thuộc chính xác vào tỷ lệ của tia hồng ngoại. Các nguồn nhân tạo là tất cả các lò sưởi điện biến điện năng thành nhiệt năng, cũng như bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên mốc 0 tuyệt đối - 273 ° C.

Tính chất của bức xạ hồng ngoại

Bức xạ IR có bản chất và tính chất giống như ánh sáng thông thường, chỉ khác là bước sóng dài hơn. Các sóng ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt, đến các vật thể, bị phản xạ, khúc xạ theo một cách nhất định và một người nhìn thấy sự phản chiếu của vật thể đó trong một loạt các màu sắc. Và tia hồng ngoại, đến một vật thể, bị nó hấp thụ, giải phóng năng lượng và làm nóng vật thể này. Chúng ta không nhìn thấy bức xạ hồng ngoại, nhưng chúng ta cảm thấy nó như nhiệt.

Nói cách khác, nếu Mặt trời không phát ra quang phổ rộng của tia hồng ngoại sóng dài, thì một người sẽ chỉ nhìn thấy ánh sáng Mặt trời chứ không cảm nhận được hơi ấm của nó.

Thật khó để tưởng tượng sự sống trên Trái đất mà không có nhiệt mặt trời.

Một phần trong số nó bị hấp thụ bởi bầu khí quyển, và những con sóng đến với chúng ta được chia thành:

Ngắn - chiều dài nằm trong khoảng 0,74 micrômét - 2,5 micrômet, và làm nóng các vật thể của chúng đến nhiệt độ hơn 800 ° C;

Trung bình - từ 2,5 micromet đến 50 micromet, gia nhiệt từ 300 đến 600o;

Dài - phạm vi rộng nhất từ 50 micron đến 2000 micron (2 mm), t lên đến 300 ° C.

Tính chất của bức xạ hồng ngoại, lợi ích và tác hại của nó đối với cơ thể con người do nguồn bức xạ quyết định - nhiệt độ của nơi phát ra càng cao thì sóng càng mạnh và khả năng xuyên thấu càng sâu, mức độ ảnh hưởng đến mọi sinh vật. sinh vật. Các nghiên cứu được tiến hành trên vật liệu tế bào của thực vật và động vật đã phát hiện ra một số đặc tính hữu ích của tia hồng ngoại, được ứng dụng rộng rãi trong y học.

Lợi ích của bức xạ hồng ngoại đối với con người, sử dụng trong y học

Các nghiên cứu y học đã chứng minh rằng tia hồng ngoại trong tầm xa không chỉ an toàn mà còn rất hữu ích cho con người. Chúng kích hoạt lưu lượng máu và cải thiện quá trình trao đổi chất, ức chế sự phát triển của vi khuẩn và thúc đẩy nhanh chóng làm lành vết thương sau can thiệp phẫu thuật. Góp phần phát triển khả năng miễn dịch chống lại hóa chất độc hại và bức xạ gamma, kích thích đào thải chất độc, chất độc qua đường mồ hôi và nước tiểu và hạ cholesterol.

Đặc biệt hiệu quả là các tia có chiều dài 9,6 micron, góp phần tái tạo (phục hồi) và chữa lành các cơ quan và hệ thống của cơ thể con người.

Trong y học dân gian, từ xa xưa đã sử dụng phương pháp điều trị bằng đất sét nung, cát hoặc muối - đây là những ví dụ sinh động về tác dụng có lợi của tia hồng ngoại nhiệt đối với con người.

Y học hiện đại để điều trị một số bệnh đã học cách sử dụng các đặc tính có lợi:

Với sự trợ giúp của bức xạ hồng ngoại, có thể điều trị gãy xương, thay đổi bệnh lý ở khớp, giảm đau cơ;

Tia hồng ngoại có tác dụng tích cực trong việc điều trị bệnh nhân bại liệt;

Nhanh chóng chữa lành vết thương (sau phẫu thuật và những người khác), giảm đau;

Bằng cách kích thích lưu thông máu, chúng giúp bình thường hóa huyết áp;

Cải thiện lưu thông máu trong não và trí nhớ;

Loại bỏ muối của kim loại nặng ra khỏi cơ thể;

Chúng có tác dụng kháng khuẩn, chống viêm và chống nấm rõ rệt;

Tăng cường hệ thống miễn dịch.

Hen phế quản, viêm phổi, hoại tử xương, viêm khớp, sỏi niệu, liệt giường, loét, đau thần kinh tọa, tê cóng, các bệnh về hệ tiêu hóa - đây không phải là danh sách đầy đủ các bệnh lý để điều trị trong đó sử dụng tác động tích cực của bức xạ hồng ngoại.

Sưởi ấm khuôn viên nhà ở với sự hỗ trợ của các thiết bị bức xạ hồng ngoại góp phần ion hóa không khí, chống dị ứng, tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc, cải thiện tình trạng của da do kích hoạt tuần hoàn máu. Khi mua bình nóng lạnh, bắt buộc phải chọn những thiết bị có sóng dài.

Các ứng dụng khác

Tính chất của các vật thể để bức xạ sóng nhiệt đã được tìm thấy ứng dụng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người. Ví dụ, với sự trợ giúp của máy ảnh nhiệt độ đặc biệt có khả năng thu bức xạ nhiệt, bất kỳ vật thể nào cũng có thể được nhìn thấy và nhận ra trong bóng tối tuyệt đối. Máy ảnh nhiệt độ cao được sử dụng rộng rãi trong quân đội và công nghiệp để phát hiện các vật thể vô hình.

Trong khí tượng học và chiêm tinh học, tia hồng ngoại được sử dụng để xác định khoảng cách đến các vật thể, đám mây, nhiệt độ bề mặt nước, ... Kính thiên văn hồng ngoại cho phép bạn nghiên cứu các vật thể không gian không thể tiếp cận với tầm nhìn thông qua các thiết bị thông thường.

Khoa học không đứng yên và số lượng thiết bị IR và các ứng dụng của chúng không ngừng tăng lên.

Làm hại

Con người, giống như bất kỳ cơ thể nào, phát ra sóng hồng ngoại trung bình và dài, nằm trong khoảng từ 2,5 micron đến 20-25 micron, vì vậy những sóng có độ dài này hoàn toàn an toàn cho con người. Sóng ngắn có khả năng xâm nhập sâu vào các mô của con người, gây nóng các cơ quan nội tạng.

Bức xạ hồng ngoại sóng ngắn không chỉ có hại mà còn rất nguy hiểm cho con người, đặc biệt là các cơ quan thị giác.

Sốc nhiệt mặt trời, gây ra bởi sóng ngắn, xảy ra khi não chỉ được làm nóng thêm 1C. Các triệu chứng của nó là:

chóng mặt nghiêm trọng;

Buồn nôn;

Tăng nhịp tim;

Mất ý thức.

Những người luyện kim và luyện thép, những người thường xuyên tiếp xúc với tác dụng nhiệt của tia hồng ngoại ngắn, dễ mắc các bệnh về hệ tim mạch, khả năng miễn dịch suy yếu, dễ bị cảm lạnh.

Để tránh tác hại của bức xạ hồng ngoại, cần thực hiện các biện pháp bảo vệ và hạn chế thời gian ở dưới các tia nguy hiểm. Nhưng lợi ích của bức xạ nhiệt mặt trời đối với sự sống trên hành tinh của chúng ta là không thể phủ nhận!

Có những hiện tượng tự nhiên mà mắt người không thể nhìn thấy được, mặc dù chúng ta cảm nhận được sức mạnh của hành động của chúng. Chúng có thể gây ảnh hưởng không kém gì các quá trình hữu hình. Chúng ta không thể nhìn thấy tia hồng ngoại, nhưng chúng ta có thể cảm nhận được hơi ấm của chúng. Tác động của bức xạ hồng ngoại có lợi cho các sinh vật sống trên Trái đất và đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của sự sống. Mọi sinh vật đều chịu sự tác động của ánh sáng hồng ngoại.

Đặc thù của bức xạ hồng ngoại là nếu không có nó, cơ thể con người sẽ xuất hiện nhiều bệnh khác nhau, và quá trình lão hóa diễn ra nhanh hơn. Nhưng trong trường hợp này, ranh giới giữa lợi ích và tác hại của bức xạ hồng ngoại đối với con người là rất mỏng. Vì vậy, điều quan trọng là phải biết cách không bước qua nó và phải làm gì nếu tia hồng ngoại đã dẫn đến hậu quả tiêu cực.

Bức xạ hồng ngoại là gì?

Nghiên cứu Mặt trời vào năm 1800, nhà khoa học người Anh W. Herschel đã đo nhiệt độ của các phần khác nhau của quang phổ khả kiến. Ông phát hiện ra rằng đằng sau màu đỏ bão hòa là điểm tỏa nhiệt cao nhất. Sau đó, khái niệm bức xạ hồng ngoại (bức xạ IR) xuất hiện trong khoa học.

Tia hồng ngoại không nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng da cảm nhận được dưới dạng nhiệt. Chúng đề cập đến bức xạ điện từ nằm giữa điểm cuối màu đỏ của ánh sáng nhìn thấy và phát xạ vô tuyến vi sóng. Bức xạ IR còn được gọi là bức xạ nhiệt.

Nó được phát ra bởi các nguyên tử có năng lượng dư thừa và các ion. Mọi vật có nhiệt độ trên 0 đều là nguồn bức xạ hồng ngoại. Mặt trời là một nguồn tia hồng ngoại tự nhiên nổi tiếng.

Bước sóng trong bức xạ IR phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng. Nhiệt độ cao nhất dành cho sóng ngắn có cường độ bức xạ cao. Phạm vi của tia hồng ngoại rộng. Nó được chia thành các loại:

sóng ngắn - nhiệt độ trên 800 độ C,
sóng trung bình - lên đến 600 độ C,
sóng dài - lên đến 300 độ C.

Ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại đối với cơ thể con người được xác định bởi độ dài của các sóng này, cũng như khoảng thời gian tiếp xúc.

Lợi ích của tia hồng ngoại đối với con người

Tia hồng ngoại sóng dài có lợi cho sức khỏe con người. Nó thường được sử dụng trong y học, đặc biệt là trong các thủ tục vật lý trị liệu, giúp cải thiện lưu thông máu, chuyển hóa và điều hòa thần kinh.

Tác động tích cực của bức xạ hồng ngoại đối với cơ thể con người như sau:

cải thiện trí nhớ và chức năng não,
bình thường hóa huyết áp,
cân bằng nội tiết tố được bình thường hóa,
muối, chất độc và kim loại nặng được loại bỏ,
ngăn chặn sự sinh sản của nấm và vi sinh vật có hại,
sự cân bằng nước-muối được khôi phục,
giảm đau xảy ra
quá trình chống viêm diễn ra
tế bào ung thư bị ức chế
kết quả của bức xạ phóng xạ được trung hòa,
tăng insulin ở bệnh nhân tiểu đường,
chứng loạn dưỡng được chữa khỏi
bệnh vẩy nến biến mất
khả năng miễn dịch được tăng cường.

Sưởi ấm, sử dụng tia hồng ngoại, tiêu diệt vi khuẩn có hại và giúp tăng cường hệ thống miễn dịch. Ion hóa không khí bảo vệ chống lại các biểu hiện dị ứng. Sóng dài của nhiệt hồng ngoại có tác dụng làm dịu mệt mỏi, cáu kỉnh, căng thẳng, thúc đẩy quá trình chữa lành vết thương và giúp phục hồi sau bệnh cúm.

Tác hại từ bức xạ hồng ngoại

Mặc dù các đặc tính có lợi của tia hồng ngoại, chúng cũng có chống chỉ định. Sóng ngắn đặc biệt nguy hiểm. Tác hại của chúng có thể được thể hiện qua mẩn đỏ da và bỏng, đột quỵ nhiệt và viêm da, xuất hiện co giật và vi phạm cân bằng nước-muối. Sóng ngắn cho màng nhầy của mắt. Nó không chỉ làm khô mà còn có thể gây ra các bệnh nghiêm trọng về mắt.

Ảnh hưởng của sóng ngắn đối với cơ thể con người được biểu hiện bằng những dấu hiệu nhất định:

chóng mặt,
buồn nôn,
thâm quầng trong mắt
tim đập nhanh,
suy giảm khả năng phối hợp các chuyển động,
mất ý thức.

Các triệu chứng như vậy xảy ra nếu nhiệt độ của não tăng lên dù chỉ một độ C. Với mức tăng hai độ C, bệnh viêm màng não và viêm não xuất hiện.

Chống chỉ định sử dụng tia hồng ngoại là:

bệnh máu,
sự chảy máu,
các quá trình viêm,
biểu hiện mủ cấp tính,
các khối u ác tính.

Bức xạ hồng ngoại được tìm thấy ở đâu?

Bức xạ hồng ngoại được sử dụng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người. Chúng bao gồm: đo nhiệt độ, thiên văn học, y học, công nghiệp thực phẩm và những ngành khác.

Bộ phát hồng ngoại có thể là các thiết bị khác nhau:

cắm đầu vào thiết bị ngắm,
thiết bị nhìn ban đêm,
thiết bị vật lý trị liệu,
hệ thông sưởi âm,
máy sưởi,
các thiết bị điều khiển từ xa.

Bất kỳ cơ thể nào được đốt nóng đều là nguồn bức xạ hồng ngoại.

Còn đối với máy sưởi, khi mua, bạn nên chú ý đến tính chất bức xạ của thiết bị, thông số này thường được ghi trong bảng thông số kỹ thuật. Nếu vòng xoắn tỏa nhiệt có tác dụng bảo vệ cách nhiệt, điều này có nghĩa là tác động của sóng dài của nó sẽ có tác động tích cực đến cơ thể. Nếu bộ phận làm nóng không được cách nhiệt thì thiết bị sẽ phát ra sóng ngắn gây hại cho sức khỏe.

Quan trọng! Nếu thiết bị phát ra bức xạ sóng ngắn, không ở gần thiết bị trong thời gian dài và giữ khoảng cách với bạn.

Giúp nạn nhân đột quỵ nhiệt

Tiếp xúc với nhiệt hồng ngoại có thể dẫn đến say nắng. Trong trường hợp này, cần hỗ trợ nạn nhân bằng các biện pháp sau:

đặt nó ở một nơi mát mẻ
không mặc quần áo chật,
chườm lạnh vùng cổ, đầu, vùng tim, cột sống và đáy chậu,
quấn một người trong một tấm khăn ngâm trong nước lạnh,
bật quạt và hướng nó vào vùng không khí bị ảnh hưởng,
thường uống lạnh
thực hiện hô hấp nhân tạo, nếu cần,
gọi xe cấp cứu.

Sự kết luận

Hiểu được bản chất của tia hồng ngoại, chúng ta nhận thức được tính không thể thiếu của chúng đối với sự sống và hoạt động bình thường của cơ thể con người. Mặc dù bức xạ hồng ngoại mang lại lợi ích cho con người nhưng nó cũng có thể gây ra những tác hại không thể khắc phục được nếu hoạt động trong dải sóng ngắn. Do đó, hãy cẩn thận khi bị ảnh hưởng của ánh sáng hồng ngoại. Xem xét các chống chỉ định có sẵn cho anh ta. Và nếu tình trạng say nắng xảy ra với ai đó xung quanh bạn, hãy cung cấp cho họ sự trợ giúp cần thiết.

BỨC XẠ HỒNG NGOẠI (bức xạ hồng ngoại, tia hồng ngoại), bức xạ điện từ có bước sóng λ từ khoảng 0,74 micrômét đến khoảng 1-2 mm, tức là bức xạ chiếm vùng phổ giữa điểm cuối màu đỏ của bức xạ nhìn thấy và bức xạ vô tuyến sóng ngắn (dưới milimét). Bức xạ hồng ngoại đề cập đến bức xạ quang học, nhưng không giống như bức xạ nhìn thấy, nó không được mắt người cảm nhận. Tương tác với bề mặt của các vật thể, nó nóng lên, vì vậy nó thường được gọi là bức xạ nhiệt. Thông thường, vùng bức xạ hồng ngoại được chia thành gần (λ = 0,74-2,5 microns), giữa (2,5-50 microns) và xa (50-2000 microns). Bức xạ hồng ngoại được phát hiện bởi W. Herschel (1800) và W. Wollaston (1802) một cách độc lập.

Quang phổ hồng ngoại có thể là vạch (quang phổ nguyên tử), liên tục (quang phổ vật chất ngưng tụ) hoặc sọc (quang phổ phân tử). Các tính chất quang học (truyền, phản xạ, khúc xạ, v.v.) của các chất trong bức xạ hồng ngoại, theo quy luật, khác biệt đáng kể với các đặc tính tương ứng trong bức xạ nhìn thấy hoặc tử ngoại. Nhiều chất trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy thì mờ đục đối với bức xạ hồng ngoại có bước sóng nhất định và ngược lại. Ví dụ, một lớp nước dày vài cm bị mờ đục đối với bức xạ hồng ngoại có λ> 1 µm, vì vậy nước thường được sử dụng như một bộ lọc che nhiệt. Các tấm Ge và Si, trong suốt đối với bức xạ nhìn thấy, trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại có bước sóng nhất định, giấy đen trong suốt ở vùng hồng ngoại xa (những chất này được dùng làm bộ lọc ánh sáng khi bức xạ hồng ngoại bị cô lập).

Hệ số phản xạ của hầu hết các kim loại trong bức xạ hồng ngoại cao hơn nhiều so với trong bức xạ nhìn thấy, và tăng khi bước sóng tăng (xem Quang học kim loại). Như vậy, độ phản xạ các bề mặt Al, Au, Ag, Cu của bức xạ hồng ngoại có λ = 10 μm đạt 98%. Các phi kim ở thể lỏng và rắn có phản xạ tia hồng ngoại có chọn lọc (phụ thuộc vào bước sóng), vị trí của cực đại phụ thuộc vào thành phần hóa học của chúng.

Khi đi qua bầu khí quyển của trái đất, bức xạ hồng ngoại bị suy giảm do các nguyên tử và phân tử không khí bị tán xạ và hấp thụ. Nitơ và oxy không hấp thụ bức xạ hồng ngoại và chỉ làm suy yếu nó do hiện tượng tán xạ, bức xạ hồng ngoại ít hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy. Các phân tử H 2 O, O 2, O 3, v.v., có trong khí quyển, hấp thụ một cách có chọn lọc (chọn lọc) bức xạ hồng ngoại, và bức xạ hồng ngoại của hơi nước đặc biệt bị hấp thụ mạnh. Các dải hấp thụ H 2 O được quan sát thấy trong toàn bộ vùng IR của quang phổ, và các dải CO 2 - ở phần giữa của nó. Trong các lớp bề mặt của khí quyển chỉ có một số nhỏ "cửa sổ trong suốt" cho bức xạ hồng ngoại. Sự hiện diện của các hạt khói, bụi, các giọt nước nhỏ trong khí quyển dẫn đến sự suy giảm thêm bức xạ hồng ngoại do sự tán xạ của nó trên các hạt này. Ở kích thước hạt nhỏ, bức xạ hồng ngoại bị phân tán ít hơn bức xạ nhìn thấy, được sử dụng trong chụp ảnh hồng ngoại.

Các nguồn bức xạ hồng ngoại. Nguồn bức xạ hồng ngoại tự nhiên mạnh mẽ là Mặt trời, khoảng 50% bức xạ của nó nằm trong vùng hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại chiếm 70 đến 80% năng lượng bức xạ của đèn sợi đốt; nó được phát ra bởi hồ quang điện và các loại đèn phóng điện khác nhau, tất cả các loại máy sưởi điện. Trong nghiên cứu khoa học, các nguồn bức xạ hồng ngoại là đèn băng vonfram, pin Nernst, quả địa cầu, đèn thủy ngân cao áp, v.v ... Bức xạ của một số loại laze cũng nằm trong vùng hồng ngoại của quang phổ (ví dụ: bước sóng của laser thủy tinh neodymium là 1,06 μm, laser helium-neon - 1,15 và 3,39 microns, laser CO 2 - 10,6 microns).

Máy thu bức xạ hồng ngoại dựa trên sự chuyển đổi năng lượng bức xạ thành các dạng năng lượng khác có sẵn để đo. Trong máy thu nhiệt, bức xạ hồng ngoại bị hấp thụ gây ra sự gia tăng nhiệt độ của phần tử nhạy cảm với nhiệt độ, được ghi lại. Trong máy thu quang điện, sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại dẫn đến sự xuất hiện hoặc thay đổi cường độ của dòng điện hoặc hiệu điện thế. Máy thu quang điện (không giống như máy thu nhiệt) có tính chọn lọc, nghĩa là chúng chỉ nhạy cảm với bức xạ từ một vùng nhất định của quang phổ. Việc đăng ký ảnh của bức xạ hồng ngoại được thực hiện với sự trợ giúp của các nhũ ảnh đặc biệt, tuy nhiên, chúng chỉ nhạy cảm với nó đối với các bước sóng lên đến 1,2 micron.

Việc sử dụng bức xạ hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và để giải quyết các vấn đề thực tế khác nhau. Phổ phát xạ và hấp thụ của phân tử và chất rắn nằm trong vùng IR, chúng được nghiên cứu trong quang phổ hồng ngoại, trong các bài toán cấu trúc, và cũng được sử dụng trong phân tích quang phổ định tính và định lượng. Trong vùng IR xa là bức xạ xảy ra trong quá trình chuyển đổi giữa các cấp độ Zeeman của nguyên tử, phổ IR của nguyên tử giúp cho việc nghiên cứu cấu trúc của lớp vỏ electron của chúng có thể được thực hiện. Ảnh của cùng một đối tượng được chụp trong phạm vi nhìn thấy và hồng ngoại, do sự khác biệt về hệ số phản xạ, truyền dẫn và tán xạ, có thể thay đổi đáng kể; Trong chụp ảnh IR, bạn có thể nhìn thấy các chi tiết không thể nhìn thấy trong chụp ảnh thông thường.

Trong công nghiệp, bức xạ hồng ngoại được sử dụng để làm khô và sưởi ấm các vật liệu và sản phẩm, trong cuộc sống hàng ngày - để sưởi ấm không gian. Trên cơ sở các tế bào quang điện nhạy cảm với bức xạ hồng ngoại, bộ chuyển đổi quang điện tử đã được tạo ra, trong đó hình ảnh hồng ngoại của một vật thể không nhìn thấy bằng mắt được chuyển thành một vật thể nhìn thấy được. Trên cơ sở các bộ chuyển đổi như vậy, các thiết bị nhìn đêm khác nhau (ống nhòm, ống ngắm, v.v.) được chế tạo, giúp phát hiện các vật thể trong bóng tối hoàn toàn, để quan sát và nhắm mục tiêu, chiếu tia bức xạ hồng ngoại của chúng bằng bức xạ hồng ngoại từ các nguồn đặc biệt. Với sự trợ giúp của máy thu hồng ngoại có độ nhạy cao, các vật thể được định vị bằng bức xạ hồng ngoại của chính chúng và hệ thống dẫn đường cho đạn và tên lửa được tạo ra. Bộ định vị IR và máy đo khoảng cách IR cho phép bạn phát hiện trong các vật thể tối có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh và đo khoảng cách đến chúng. Bức xạ mạnh của laser hồng ngoại được sử dụng trong nghiên cứu khoa học, cũng như thông tin liên lạc trên mặt đất và không gian, để đo âm thanh bằng laser của bầu khí quyển, v.v. Bức xạ hồng ngoại được sử dụng để tái tạo tiêu chuẩn của đồng hồ.

Lit .: Schreiber G. Tia hồng ngoại trong điện tử. M., 2003; Tarasov VV, Yakushenkov Yu G. Hệ thống hồng ngoại loại "nhìn". M., 2004.

Bản dịch của Dmitry Viktorov

Viết tắt: bức xạ hồng ngoại
Định nghĩa: Bức xạ không nhìn thấy có bước sóng từ xấp xỉ 750 nm đến 1 mm.

Bức xạ hồng ngoại- đây là bức xạ có bước sóng lớn hơn 700 - 800 nm, giới hạn trên của dải bước sóng nhìn thấy. Giới hạn này không xác định độ nhạy của mắt đối với bức xạ nhìn thấy trong một vùng quang phổ nhất định giảm như thế nào.

Mặc dù độ nhạy của mắt đối với ánh sáng nhìn thấy, ví dụ ở bước sóng 700 nm, đã rất yếu, nhưng vẫn có thể nhìn thấy sự phát xạ từ một số điốt laze có bước sóng trên 750 nm nếu sự phát xạ đủ mạnh. Bức xạ như vậy có thể gây hại cho mắt, ngay cả khi nó không được coi là rất sáng. Giới hạn trên của vùng hồng ngoại của quang phổ về bước sóng cũng không được xác định rõ ràng, thường vào khoảng 1 µm.

Để "nhìn thấy" trong ánh sáng hồng ngoại, người ta sử dụng kính nhìn ban đêm.

Đối với các vùng của quang phổ hồng ngoại, cách phân loại sau được sử dụng:

- hồng ngoại gần (còn gọi là IR-A) là ~ từ 700 đến 1400 nm. Tia laze phát ra trong dải bước sóng này đặc biệt nguy hiểm cho mắt, vì bức xạ hồng ngoại gần được truyền đi và tập trung vào võng mạc nhạy cảm theo cách giống như ánh sáng nhìn thấy, đồng thời không gây ra phản xạ chớp mắt bảo vệ. Cần có biện pháp bảo vệ mắt thích hợp.
- tia hồng ngoại sóng ngắn (IR-B) mở rộng từ 1,4 đến 3 µm. Phạm vi này tương đối an toàn cho mắt, vì bức xạ như vậy sẽ được chất của mắt hấp thụ trước khi nó có thể đến võng mạc. Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium cho truyền thông sợi quang hoạt động trong phạm vi này.
- dải hồng ngoại sóng trung (IR-C) từ 3 đến 8 µm. Bầu khí quyển bị hấp thụ mạnh trong phạm vi này. Có nhiều đường hấp thụ, ví dụ đối với khí cacbonic (CO2) và hơi nước (H2O). Nhiều chất khí có các vạch hấp thụ giữa IR mạnh và đặc trưng, làm cho vùng này trở thành vùng phổ được quan tâm đối với quang phổ khí có độ nhạy cao.
- IR sóng dài thay đổi từ 8 đến 15 µm, theo sau tia hồng ngoại xa, kéo dài tới 1 mm, trong tài liệu, đôi khi nó bắt đầu sớm nhất là 8 µm. Vùng hồng ngoại sóng dài của quang phổ được sử dụng để chụp ảnh nhiệt.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng định nghĩa của các thuật ngữ này khác nhau đáng kể trong tài liệu. Hầu hết các loại kính đều trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại gần, nhưng chúng hấp thụ mạnh bức xạ có bước sóng dài, trong khi các photon của bức xạ này có thể chuyển đổi trực tiếp thành phonon. Đối với thủy tinh silica được sử dụng trong sợi silica, sự hấp thụ mạnh xảy ra sau 2 µm.

Bức xạ hồng ngoại còn được gọi là bức xạ nhiệt, vì bức xạ nhiệt từ các vật bị nung nóng hầu hết nằm trong vùng hồng ngoại. Ngay cả ở nhiệt độ phòng trở xuống, các vật thể phát ra một lượng đáng kể bức xạ hồng ngoại tầm trung và xa, có thể được sử dụng để chụp ảnh nhiệt.
Ví dụ, hình ảnh hồng ngoại của một ngôi nhà được sưởi ấm vào mùa đông có thể tiết lộ rò rỉ nhiệt (ví dụ như tại cửa sổ, mái nhà hoặc trong các bức tường cách nhiệt kém phía sau bộ tản nhiệt) và do đó giúp đưa ra các biện pháp cải thiện hiệu quả.

Theo tư liệu của cổng thông tin điện tử