Існують природні явища, які непомітні для людського ока, хоча ми відчуваємо силу їх дії. Вони здатні робити не менший вплив, ніж видимі процеси. Ми не бачимо інфрачервоні промені, але можемо відчувати їх тепло. Дія інфрачервоного випромінювання благотворно для живих організмів на Землі і грає важливу роль в розвитку життя. Все живе знаходиться під впливом інфрачервоного світла.
Особливість інфрачервоного випромінювання в тому, що без нього в людському організмі з’являються різні хвороби, прискорюється старіння. Але в даному випадку межа між користю і шкодою інфрачервоного випромінювання для людини тонка. Тому важливо знати, її не переступити і що робити, якщо інфрачервоні промені привели до негативних наслідків.
Що таке інфрачервоне випромінювання?
Вивчаючи в 1800 році Сонце, англійський учений У. Гершель вимірював температуру різних ділянок видимого спектру. Їм було виявлено, що за насиченим червоним кольором знаходиться найвища точка тепла. Тоді в науці і з’явилося поняття інфрачервоного випромінювання (ІЧ-випромінювання).
Інфрачервоні промені недоступні неозброєному погляду, але ощущаеми шкірою як тепло. Вони відносяться до електромагнітного випромінювання, яке розташовується між червоним кінцем видимого світла і мікрохвильовим радіовипромінювання. ІЧ-випромінювання ще прийнято називати тепловим.
Воно випромінюється атомами, які володіють надлишковою енергією, і іонами. Кожне тіло з температурою вище нуля — це джерело інфрачервоного випромінювання. Сонце — відомий природний джерело ІЧ-променів.
Довжина хвиль в ІК-випромінюванні залежить від температури нагрівання. Найвища температура у коротких хвиль з великою інтенсивністю випромінювання. Діапазон інфрачервоних променів широкий. Він ділиться на різновиди:
Читайте також: Вапняна вода в домашній аптечці, косметології та кулінарії
- короткі хвилі — температура вище 800 градусів Цельсія,
- середні хвилі — до 600 градусів Цельсія,
- довгі хвилі — до 300 градусів Цельсія.
Вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини визначається довжиною цих хвиль, а також тимчасовим відрізком впливу.
Властивості
Спектр ІЧ випромінювання в залежності від агрегатного стану нагрітого речовини може мати безперервним або дискретним (лінійчатим спектром). Це означає, що рідини або тверді матеріали, які нагріті до певних температур здатні випускати відразу кілька хвиль з різною довжиною в певному діапазоні ІК спектру, в той час, як газоподібні субстанції найчастіше випромінюють світіння певної довжини хвилі. Це і дає лінійчатий спектр.
ІК хвилі випромінюються не кожен нагрітим предметом, для прикладу можна розглянути полум’я від газового пальника і лампи люмінесцентної. У першому випадку основна частка тепла припадає на синій колір полум’я, а в другому — практично не випромінюється ІК світло, оскільки світіння відбувається за рахунок фотолюмінесценції (холодного денного світла) лампи.
Необхідно розуміти, що всі предмети можуть поглинати , відображати або пропускати ІК хвилі, що залежить від їх індивідуальних фізичних властивостей. Навіть при внесенні визначеного матеріалу в потік інфрачервоних променів необов’язково буде спостерігатися нагрівання або охолодження. Навіть тонкі плівки води всього в кілька сантиметрів хвилю з довжиною від 1 мкм не пропускають, хоча видиме світло прекрасно проникає крізь товщу води і відбивається від дна або непрозорих предметів.
Користь інфрачервоних променів для людини
інфрачервоні промені сприятливі для здоров’я людини. Це часто використовується в медицині, зокрема в фізіотерапевтичних процедурах, за допомогою яких можна поліпшити кровообіг, метаболізм і нейрорегуляціі.
Позитивний вплив ІЧ-випромінювання на людський організм позначається наступним чином:
- поліпшується пам’ять і функції мозку,
- наводиться в норму артеріальний тиск,
- нормалізується гормональний баланс,
- виводяться солі, токсини і важкі метали,
- зупиняється розмноження грибків і шкідливих мікроорганізмів,
- відновлюється водно-сольовий баланс,
- відбувається знеболювання,
- відбувається протизапальний процес,
- придушуються ракові клітини,
- нейтралізуються результати радіоактивного випромінювання,
- підвищується інсулін у хворих на діабет,
- виліковується дистрофія,
- проходить псоріаз ,
- зміцнюється імунітет.
Опалення, в якому використовуються ІК-промені, вбиває шкідливі бактерії і допомагає зміцнити імуно тет. Іонізація повітря захищає від алергічних проявів. довгі хвилі інфрачервоного тепла діють заспокійливо при втоми, дратівливості, стресі, сприяють загоєнню ран, призводять до одужання при грипі.
Протипоказання до застосування інфрачервоного випромінювання
Користь інфрачервоного випромінювання цінна для людини при відсутності патологій або окремих симптомів, при яких неприпустимо вплив інфрачервоних променів:
- системні захворювання крові, схильність до частих кровотеч.
- гострі і хронічні запальні захворювання.
- наявність гнійної інфекції в організмі.
- злоякісні новоутворення.
- серцева недостатність в стадії декомпенсації.
- вагітність.
- епілепсія та інші важкі неврологічні розлади.
- дитячий вік до трьох років.
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 і опіку, тепловому ударі і дерматиті, появі судом і порушення водно-сольового балансу. Короткохвильове випромінювання особливо небезпечно для слизової оболонки очей. Воно не просто пересушує її, а й здатне викликати серйозні очні недуги.
Короткохвильове дію на організм людини виражається в 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 один градус Цельсія. При підвищенні на два градуси Цельсія — з’являється менінгіт і енцефаліт.
Протипоказаннями до застосування інфрачервоних променів служать:
- захворювання крові,
- кровотечі,
- островоспалітельние процеси,
- гострі гнійні прояви,
- злоякісні пухлини.
Користь і шкода
Інфрачервоні промені по-різному впливають на живі організми. Наприклад, довгі хвилі надають оздоровчу дію на стан здоров’я людини, тому їх часто використовують у лікувальних цілях. Саме на такому принципі заснована робота обладнання для проведення фізіотерапевтичних процедур.
Читайте також: Алюмінієва посуд шкідливий для здоров’я — чергова брехня або все-таки правда?
Довгохвильові ІК промені роблять наступне позитивний вплив на людину:
- покращують мозковий кровообіг і пам’ять.
- зміцнюють імунну систему.
- нормалізують водно-сольовий баланс.
- покращують гормональний фон.
- нормалізують артеріальний тиск.
- очищають організм від токсинів Исола важких металів.
- перешкоджають розмноженню бактерій, грибків і хвороботворних мікробів.
Також промені допомагають при запальних процесах в організмі, підвищують вміст інсуліну у хворих на цукровий діабет і навіть знижують рівень радіоактивного випромінювання.
Таким чином, довгохвильове інфрачервоне випромінювання не тільки корисно для людини, але і необхідно йому. При нестачі таких променів страждає імунітет і запускається процес прискореного старіння.
В цьому відео ви дізнаєтеся, що таке інфрачервоне тепло:
Обігрівачі на основі інфрачервоних променів усувають різні шкідливі і небезпечні бактерії, а спеціальні ІК лампи допомагають при:
- радикуліті.
- порушення роботи яєчників.
- бронхіальній астмі.
- остеохондрозі.
- порушення слизової оболонки.
Також за допомогою такого опромінювача можна вилікувати пневмонію, простатит в стадії загострення, риніт, тонзиліт і отит без гнійних утворень.
Незважаючи на велику кількість корисних і лікувальних властивостей, у цього приладу є протипоказання. Шкідливо інфрачервоне випромінювання для людини, якщо у нього спостерігаються гострі запальні захворювання.
Не можна використовувати такі промені і при злоякісних утвореннях, гострих гнійних захворюваннях і кровотечі.
Великої шкоди інфрачервоного випромінювання на організм людини багатодітній родині і короткі хвилі. Під їх впливом можуть з’явитися такі симптоми:
- нудота.
- сильне запаморочення.
- потемніння в очах.
- непритомність.
- порушення координації рухів.
- прискорене серцебиття.
Зазвичай під впливом таких променів починає червоніти шкіра, можуть з’явитися опіки, судоми. Тривале перебування поруч з короткими хвилями призводить до порушення водно-сольового балансу або теплового удару. Таке випромінювання становить велику небезпека і для слизової оболонки очей, так як воно може привести до розвитку світлобоязні, катаракті та інших проблем із зором.
Детальніше про інфрачервоному обігрівачі:
Де зустрічається інфрачервоне випромінювання?
Інфрачервоне випромінювання застосовується в різних областях людської діяльності. Сюди відносяться: термографія, астрономія, медицина, харчова промисловість та інші.
ІК-випромінювачами можуть бути різні прилади:
- головка самонаведення в прицільний пристрій,
- прилади нічного бачення,
- обладнання для фізіотерапії,
- системи опалення,
- обігрівачі,
- пристрої з дистанційним управлінням.
Будь-які нагріті тіла — це джерела інфрачервоного випромінювання.
Читайте також: Наскільки мікрохвильовка (без) небезпечна для вашого здоров’я
Що стосується обігрівачів, при їх покупці варто звернути увагу на характер випромінювання приладу, який зазвичай вказується в технічному паспорті. Якщо спіраль, що виділяє тепло, має теплоізолюючу захист, це означає, що дія її довгих хвиль буде позитивно позначатися на організмі. Якщо ж нагрівальний елемент не ізольований, то пристрій виділяє короткі хвилі, що викликають проблеми зі здоров’ям.
Важливо! Якщо прилад виділяє короткохвильове випромінювання, не перебуваєте біля нього довго і тримайте його на відстані від себе.
Користь і вплив на організм людини
Для людського організму випромінювання ІК спектру представляє безліч корисних якостей , а саме:
- сприяє розслабленню м’язів.
- знижує артеріальний тиск.
- лікує інфекції бактеріального походження.
- має загальнозміцнювальну вплив.
- в результаті точкового впливу теплових коливань на певні органи і області організму знижується розвиток захворювань і досягається позитивна динаміка в загальній терапії.
Крім перерахованих областей застосування ІК випромінювання широко увійшло в технічних розробках навіть побутового застосування. Яскравим прикладом можна вважати ІК-датчики в системах сигналізації, пульти дистанційного керування для систем освітлення та управління різними побутовими приладами, пристрої нічного бачення і т.п.
Допомога потерпілому від теплового удару
Вплив на людину інфрачервоного тепла може призвести до теплового удару. При цьому необхідно надати потерпілому такі заходи допомоги:
- помістити його в прохолодне місце,
- вивільнити від тісного одягу,
- прикласти холод на шию, голову , область серця, хребет і пахові промежини,
- обернути людини в намочену холодною водою простирадло,
- включити вентилятор і направити на потерпілого повітря,
- часто поїти холодним,
- провести штучне дихання, якщо виникла потреба,
- викликати швидку допомогу.
Як запобігти шкідливому впливу ІК-променів?
Як говорилося раніше, негативний вплив на людський організм надає короткий теплове випромінювання. Розглянемо приклади, в яких ІК-випромінювання небезпечно.
На сьогоднішній день шкодити здоров’ю можуть інфрачервоні нагрівачі, що випромінюють температуру вище 100 ° С. Серед них виділяють такі:
- Промислове устаткування, яке випромінює променисту енергію. Щоб запобігти негативному впливу, слід використовувати спецодяг і теплозахисні елементи, а також проводити профілактичні заходи серед працюючого персоналу.
- Інфрачервоний прилад. Найвідомішим обігрівачем є піч. Однак вона вже давно вийшла з ужитку. Все частіше в квартирах, заміських будинках і дачах стали використовувати електричні інфрачервоні нагрівачі. У його конструкції передбачений нагрівальний елемент (у вигляді спіралі), який захищений спеціальним теплоізоляційним матеріалом. Такий вплив променів не шкодить людському організму. Повітря в обігрівається зоні не сушиться. Нагріти приміщення можна за 30 хвилин. Спочатку інфрачервоне випромінювання нагріває предмети, а вже вони і всю квартиру.
Інфрачервоне випромінювання широко застосовується в різних сферах, починаючи з промислової і закінчуючи медициною.
Отже, ми з’ясували, які існують джерела інфрачервоного випромінювання.
Джерела випромінювання
Земля поглинає її, і більшу частину повертає в атмосферу. У всіх об’єктів різні випромінюють властивості, які можуть мати залежність від декількох тел.
До штучним похідним відноситься безліч предметів, оснащених світлодіодами. Це лампа розжарювання, шляхом утворення, обігрівачі, деякі лазери. Практично всі що нас оточує є одночасно джерелом і поглиначем ІК. Будь-яке нагріте тіло випромінює невидиме світло.
Інфрачервоне зір
Сюди перенаправляється запит «Інфрачервоне зір». На цю тему потрібна окрема стаття.
Органи сприйняття людини та інших вищих приматів не пристосовані під інфрачервоне випромінювання (простіше кажучи, людське око його не бачить), проте, деякі біологічні види здатні сприймати органами зору інфрачервоне випромінювання. Так, наприклад, зір деяких змій дозволяє їм бачити в інфрачервоному діапазоні і полювати на теплокровних видобуток вночі (коли її силует володіє найбільш вираженим контрастом на фоні остигнула місцевості). Більш того, у звичайних удавів ця здатність є одночасно з нормальним зором, в результаті чого вони здатні бачити навколишній одночасно в двох діапазонах: нормальному видимому (як і більшість тварин) і інфрачервоному. Серед риб здатністю бачити під водою в інфрачервоному діапазоні відрізняються такі риби як піранья, що полює на зайшли в воду теплокровних тварин, і золота рибка. Серед комах інфрачервоним зором володіють комарі, що дозволяє їм з великою точністю орієнтуватися на найбільш насичені кровоносними судинами ділянки тіла видобутку [8].
Земне застосування
Прилад нічного бачення
В основі приладу лежить електронно-оптичний перетворювач (ЕОП), що дозволяє значно (від 100 до 50 тисяч разів) посилювати слабкий видимий або інфрачервоне світло.
Об’єктив створює зображення на фотокатоде, з якого, як і в разі ФЕУ, вибиваються електрони. Далі вони розганяються високою напругою (10-20 кВ
), фокусуються електронною оптикою (електромагнітним полем спеціально підібраною конфігурації) і падають на флуоресцентне екран, подібний телевізійному. На ньому зображення розглядають в окуляр.
Розгін фотоелектронів дає можливість в умовах низької освітленості використовувати для отримання зображення буквально кожен квант світла, проте в повній темряві потрібно підсвічування. Щоб не видати присутність спостерігача, для цього користуються прожектором ближнього інфрачервоного діапазону (760-3000 нм
).
Існують також прилади, які вловлюють власне теплове випромінювання предметів в середньому ІЧ-діапазоні (8-14 мкм
). Такі прилади називаються тепловізорами, вони дозволяють помітити людину, тварина або нагріте двигун за рахунок їх теплового контрасту з навколишнім фоном.
Радіатор
Вся енергія, споживана електричним обігрівачем, в кінцевому рахунку, переходить в тепло. Значна частина тепла несеться повітрям, який стикається з гарячою поверхнею, розширюється і піднімається вгору, так що обігрівається в основному стелю.
Читайте також: Як і навіщо використовувати господарське мило для обличчя?
Щоб уникнути цього обігрівачі забезпечують вентиляторами, які направляють тепле повітря, наприклад, на ноги людини і сприяють перемішуванню повітря в приміщенні. Але є й інший спосіб передачі тепла навколишніх предметів: інфрачервоне випромінювання обігрівача. Воно тим сильніше, ніж гаряче поверхню і більше її площа.
Для збільшення площі радіатори роблять плоскими. Однак при цьому температура поверхні не може бути високою. В інших моделях обігрівачів використовується спіраль, розігрівається до кількох сотень градусів (червоне каління), і увігнутий металевий рефлектор, який створює спрямований потік інфрачервоного випромінювання.
Далі: Радіовипромінювання і мікрохвилі
Властивості інфрачервоних променів
Відмінні характеристики:
- специфічною рисою є відсутність необхідності проміжної ланки при передачі тепла.
- можливість проходити через деякі непрозорі тіла.
- нагріває речовину, поглинаючись ім.
- невидимий.
- надає хімічне дію на фотопластинки.
- викликає внутрішній фотоефект у германію.
- здатний до волновойоптіке (інтерференції і дифракції).
- фіксується фотографічним методам.
Теплове випромінювання
Основна стаття: Теплове випромінювання
Теплове випромінювання або радіаційний — передача енергії від одних тіл до іншим в вигляді електромагнітних хвиль, випромінюваних тілами за рахунок їх внутрішньої енергії. Теплове випромінювання в основному доводиться на інфрачервоний ділянку спектра від 0,74 мкм до 1000 мкм. Відмінною особливістю променистого теплообміну є те, що він може здійснюватися між тілами, що знаходяться не тільки в якому-небудь середовищі, а й вакуумі. Прикладом теплового випромінювання є світло від лампи розжарювання. Потужність теплового випромінювання об’єкта, який відповідає критеріям абсолютно чорного тіла, описується законом Стефана — Больцмана. Ставлення випромінювальної і поглощательной здібностей тел описується законом випромінювання Кірхгофа. Теплове випромінювання є одним з трьох елементарних видів перенесення теплової енергії (крім теплопровідності і конвекції). Рівноважне випромінювання — теплове випромінювання, що знаходиться в термодинамічній рівновазі з речовиною.