СОДЕРЖАНИЕ:
Что такое инфракрасный свет?
Инфракрасный свет – это электромагнитное излучение, занимающее участок спектра в частотной полосе от 3 до 380 Терагерц, с длинами волн 0,78-1000 микрометров. Оно соседствует с областью видимого света и радиоволновым диапазоном.
Биосфера Земли получает максимум естественного инфракрасного света от Солнца. Но много и других, вполне земных источников.
Все теплокровные живые существа, в том числе и человек, излучают ИК волны. Любые физические тела в нагретом состоянии также светятся в инфракрасном диапазоне. Например, раскаленная кузнечная заготовка, дуга электросварки или расплавленный металл, вытекающий из доменной печи. А у ламп, освещающих наши квартиры, доля ИК свечения составляет 60-70 % от общего светового потока.
Приведем разделение на поддиапазоны в соответствии с методикой ISO (Международной организации по стандартизации):
| Наименование | Длины волн, мкм | Частоты, ТГц | Особенности |
| Дальний (длинноволновый) | 50-1000 | 6-3 | Граничит с микроволновым поддиапазоном. Проявляет характерные свойства радиоволн (прохождение через препятствия, поглощение определенными материалами). Полезен для всех живых организмов |
| Средний (средневолновый) | 3-50 | 100-6 | Сочетает особенности длинноволнового и в большей степени коротковолнового поддиапазона |
| Ближний (коротковолновый) | 0,78-3 | 384-100 | Граничит с видимым спектральным участком, проявляя его свойства (прямолинейное распространение, отражение, преломление) |
Инфракрасное излучение способно нагревать окружающие объекты, поскольку излучаемые фотоны поглощаются атомами и передают им свою энергию. Происходит переход электромагнитного излучения в тепловую энергию.
Человеческое зрение не воспринимает инфракрасный свет, но есть небольшое исключение. Ученые из США (Сент-Луисский университет), проводящие исследование с применением с ИК лазеров, обнаружили интересный эффект. В процессе работы лазерных излучателей на длинах волн 800-900 нм периодически наблюдались световые вспышки. Проведенные эксперименты позволили сделать вывод о способности глаза воспринимать ИК свет высокочастотного поддиапазона в импульсном режиме мощного лазера.
Польза и вред инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение способно принести пользу и навредить человеческому организму. Это объясняется наличием в ИК спектре составляющих с различными длинами волн, отличающихся своим воздействием на человека.
Рассмотрим имеющиеся различия по поддиапазонам:
Дальний
Сотрудники НИИ медицины труда при российской Академии наук России пришли к выводу о положительном действии длинноволнового излучения. Важным условием является его соответствие волновому спектру, излучаемому живым организмом – 70-200 мкм с максимумом на участке 90-115 мкм. При совпадении наблюдается «резонансное поглощение», то есть энергия поглощается активнее.
Входя в резонанс, длинноволновые лучи глубоко сквозь кожный покров и мышечные ткани. При этом отмечается несколько важных терапевтических эффектов:
- повышается температура тела до 38°C-40°C, вызывающая искусственный жар. Этот процесс служит стимулятором иммунной системы и катализатором выработки лейкоцитов, антител, интерферона (антивирусного белка);
- возрастает активность сердечно-сосудистой системы, способствующая ускорению циркуляции крови и, соответственно, доставки питательных веществ и кислорода к внутренним органам;
- интенсифицируется процесс детоксикации. Потение и ускоренное кровообращение эффективно очищают организм от накопившихся шлаков и токсинов, в том числе, выводя их из жировой ткани;
- уменьшаются болевые ощущения от ушибов, застарелых переломов и т.п.
Длинноволновые ИК лучи подавляют болезнетворные микроорганизмы и ионизируют воздух, снижая аллергическую реакцию на пыль. Кожный покров разглаживается, становится более мягким и эластичным.
Ближний и средний
ИК свет на коротких и средних волнах может причинить вред здоровью. Наиболее опасно воздействие ближнего диапазона, который отличается более высокой частотой и интенсивностью теплового потока. Лучи не проникают на большую глубину, воздействуя на верхний слой кожи. При длительном облучении возникает покраснение и образуются ожоги. А при воздействии на глаза есть риск развития катаракты.
Поэтому необходимо с осторожностью подходить к выбору инфракрасных обогревателей. Следует убедиться в безопасности генерируемого излучения, а также выдаваемой мощности. Норма – не свыше 150 Вт/м2. Обогреватель не должен нагревать поверхность окружающих объектов более 36°С.
Где используется инфракрасный свет?
Медицина
Инфракрасная физиотерапия успешно используется при лечении различных заболеваний, а также послеоперационной реабилитации. Доказана ее эффективность для борьбы с ожогами и обморожениями разных стадий. После сеансов дозированного облучения наблюдается активизация окислительно-восстановительных процессов, стимуляция функций эндокринных желез, быстрое восстановление капилляров в поврежденной ткани и улучшение коллатерального кровообращения.
Тромболитическое действие терапии препятствует развитию некрозов из-за тромбоза мелких сосудов. Отмечается явно выраженное болеутоляющее и седативное действие. В клинической практике широко применяется низкочастотное ИК излучение для бактерицидной и бактериостатической обработки открытых ран.
По результатам исследований установлено, что инфракрасный свет вызывает улучшение регионарного кровотока в патологическом очаге, усиление хемотаксиса лейкоцитов, активизацию выработки протеолитических ферментов. ИК облучение показано при лечении:
- фурункулеза;
- абсцесса;
- нагноившейся кисты;
- панариция;
- трофической язвы;
- острого поверхностного тромбофлебита;
- герпеса;
- переломов и травм.
Промышленность
- управление автоматическими линиями и системами автоматики (ИК сенсоры, пульты);
- сушка древесины и лакокрасочного покрытия;
- спектроскопия – определение структуры и состава образцов;
- стерилизация и пастеризация пищевой продукции;
- обогревательные системы.
Сельское хозяйство
- обогрев молодняка животных и птиц;
- просушивание и обезвоживание фруктов;
- просушка зерна на элеваторе с одновременной дезинфекцией от вредителей.
Другие сферы применения
- термография – создание изображения объектов за счет преобразования их теплового излучения в видимую часть спектра. Это приборы ночного видения, прицелы и тепловизоры;
- фотография – получение фото, отображающее пейзаж по уровню теплоотдачи;
- оптическая связь на основе лазерных устройств;
- охранная сигнализация;
- обогрев жилых и нежилых помещений;
- дистанционные пульты для управления различным оборудованием.
Чем интересен инфракрасный обогрев?
Главным преимуществом использования ИК источников для обогрева является прохождение излучаемых ими волн через воздух без потери тепловой энергии. В результате происходит прямое нагревание окружающих предметов, стен, пола и потолка помещений. Эти объекты аккумулируют тепло и постепенно отдают его в окружающее пространство. Можно обогревать значительные площади при небольших затратах электроэнергии. А также разнообразные уличные площадки, например, на стройках, складах или концертах под открытым небом.
Важные характеристики ИК излучателей
- излучающая способность – это количество энергии, выделяемой одним устройством в течение установленного времени. Единица измерения Вт/м2. На этот параметр влияет температура излучающей поверхности и длина волны;
- интенсивность излучения – это отношение излучающей способности к волновому периоду. Единица измерения Вт/(м2 х мкм);
- потребляемая мощность;
- температура разогрева излучающего элемента;
- рабочий волновой диапазон.
Виды инфракрасных ламп
В отличие от обычных электролампочек, используемых для освещения, ИК лампы предназначены исключительно для обогрева. Они излучают в любом из трех поддиапазонов от 1 до 1000 микрометров. Конструкция большинства изделий сходна с классической лампочкой накаливания. Основным отличием является работа в режиме «недонакала», позволяющем сместить излучаемый спектр в инфракрасный диапазон.
Разновидности ИК ламп:
1. Без зеркального покрытия – наиболее простая модификация. Красное стекло не пропускает большую часть видимого света;
2. С зеркальным покрытием – за счет зеркального светоотражателя появляется возможность создания заданного направления светового потока. Такая технология улучшает эффективность обогревателя;
3. С зеркальным напылением синего цвета – именно эти лампы используются в рефлекторе Минина. Синяя колба пропускает тепловые ИК лучи и задерживает видимый свет, позволяя избежать ослепления зрения во время физиотерапии;
4. С рефлектором – при помощи рефлектора создается узконаправленный тепловой поток, позволяющий увеличить дальность действия;
5. Керамические – для изготовления корпуса/отражателя применяется специальная керамика, которая пропускает только инфракрасное излучение. Нить накаливания изготавливается из нихрома или фехраля. Это очень прочная и влагостойкая конструкция;
6. Галогенные – отличаются от классической продукции лишь спиралью, работающей с «недонакалом» для формирования требуемого частотного спектра. Комплектуются стеклянной колбой: прозрачной или имеющей темно-красный цвет;
7. Карбоновые – оригинальное исполнение с трубчатым корпусом из кварцевого стекла и нитью накаливания из карбона (особое углеродное волокно). Впечатляет срок службы, достигающий 90-100 000 часов;
8. Светодиодные – лучшее решение по энергоэффективности и экологичности. Возможен выбор моделей с длинно-, средне- и коротковолновым термоизлучением.
Для чего нужны ИК прожекторы?
ИК прожекторы применяются, в основном, для вечерней/ночной подсветки территории в составе систем видеонаблюдения.
Кроме того, их устанавливают совместно с оборудованием видеофиксации на автомагистралях. Это позволяет качественно осветить транспортное средство и избежать аварийной ситуации из-за ослепляющего эффекта, характерного для обычных направленных светильников.
На сегодняшний день большинство инфракрасных прожекторов производится на базе светодиодов. Светодиодное оборудование выгодно отличается от ламповых конкурентов экономичностью, надежностью и безопасностью в эксплуатации, экологичностью и долговечностью.
Выпускаются модели, обеспечивающие дальность прохождения направленного светового пучка от 5 до 300 метров и сектором обзора от 15 до 160 градусов. Световой поток генерируется сборкой или матрицей из мощных светодиодов с нормированной длиной волны.