الأشعة تحت الحمراء- الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشغل المنطقة الطيفية بين النهاية الحمراء للضوء المرئي (بطول موجة λ = 0.74 ميكرون وتردد 430 تيرا هرتز) وإشعاع الموجات الصغرية (λ ~ 1-2 مم ، تردد 300 جيجا هرتز).

يتم تقسيم النطاق الكامل للأشعة تحت الحمراء بشكل مشروط إلى ثلاث مناطق:

أحيانًا يتم تمييز حافة الموجة الطويلة لهذا النطاق في نطاق منفصل من الموجات الكهرومغناطيسية - إشعاع تيراهيرتز (إشعاع دون المليمتر).

يطلق على الأشعة تحت الحمراء أيضًا اسم "الإشعاع الحراري" ، حيث ينظر الجلد البشري إلى الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن الأجسام الساخنة على أنها إحساس بالدفء. في هذه الحالة ، تعتمد الأطوال الموجية المنبعثة من الجسم على درجة حرارة التسخين: فكلما ارتفعت درجة الحرارة ، كان طول الموجة أقصر وزادت شدة الإشعاع. يقع طيف الانبعاث لجسم أسود تمامًا عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (تصل إلى عدة آلاف كلفن) بشكل أساسي في هذا النطاق. تنبعث الأشعة تحت الحمراء من ذرات أو أيونات مثارة.

موسوعي يوتيوب

1 / 3

✪ 36 الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية مقياس الموجات الكهرومغناطيسية

تجارب في الفيزياء. انعكاس الأشعة تحت الحمراء

✪ تدفئة كهربائية (تسخين بالأشعة تحت الحمراء). أي نظام تدفئة تختار؟

ترجمات

تاريخ الاكتشاف والخصائص العامة

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 بواسطة عالم الفلك الإنجليزي دبليو هيرشل. من خلال الانخراط في دراسة الشمس ، كان هيرشل يبحث عن طريقة لتقليل تسخين الأداة التي يتم إجراء الملاحظات بها. باستخدام موازين الحرارة لتحديد تأثيرات أجزاء مختلفة من الطيف المرئي ، وجد هيرشل أن "الحرارة القصوى" تكمن وراء اللون الأحمر المشبع وربما "خلف الانكسار المرئي". شكلت هذه الدراسة بداية دراسة الأشعة تحت الحمراء.

في السابق ، كانت المصادر المختبرية للأشعة تحت الحمراء عبارة عن أجسام متوهجة أو تصريفات كهربائية في الغازات. الآن ، على أساس ليزر الحالة الصلبة والغاز الجزيئي ، تم إنشاء مصادر حديثة للأشعة تحت الحمراء بتردد قابل للتعديل أو ثابت. لتسجيل الإشعاع في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة (حتى 1.3 ميكرومتر) ، يتم استخدام لوحات فوتوغرافية خاصة. نطاق حساسية أوسع (يصل إلى حوالي 25 ميكرون) تمتلكه أجهزة الكشف الكهروضوئية ومقاومات الضوء. يتم تسجيل الإشعاع في منطقة الأشعة تحت الحمراء البعيدة بواسطة مقاييس بولومتر - أجهزة الكشف الحساسة للتدفئة بواسطة الأشعة تحت الحمراء.

تُستخدم معدات الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في كل من التكنولوجيا العسكرية (على سبيل المثال ، لتوجيه الصواريخ) وفي التكنولوجيا المدنية (على سبيل المثال ، في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية). العناصر البصرية في مطياف الأشعة تحت الحمراء هي إما عدسات ومنشورات ، أو حواجز شبكية ومرايا. لتجنب امتصاص الإشعاع في الهواء ، يتم تصنيع مطياف الأشعة تحت الحمراء البعيدة في إصدار فراغ.

نظرًا لأن أطياف الأشعة تحت الحمراء مرتبطة بالحركات الدورانية والاهتزازية في الجزيء ، بالإضافة إلى التحولات الإلكترونية في الذرات والجزيئات ، فإن التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء يوفر معلومات مهمة حول بنية الذرات والجزيئات ، بالإضافة إلى بنية نطاق البلورات.

عصابات الأشعة تحت الحمراء

تنبعث من الكائنات عادةً الأشعة تحت الحمراء عبر طيف الطول الموجي بأكمله ، ولكن في بعض الأحيان تكون منطقة محدودة فقط من الطيف ذات أهمية لأن المستشعرات عادةً ما تجمع الإشعاع فقط ضمن عرض نطاق معين. وبالتالي ، غالبًا ما يتم تقسيم نطاق الأشعة تحت الحمراء إلى نطاقات أصغر.

مخطط التقسيم المعتاد

التقسيم الأكثر شيوعًا إلى نطاقات أصغر هو كما يلي:

اختصار	الطول الموجي	طاقة الفوتون	صفة مميزة
قريب من الأشعة تحت الحمراء ، NIR	0.75-1.4 ميكرومتر	0.9-1.7 فولت	بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ، مقيد من جانب بالضوء المرئي ، من ناحية أخرى - بشفافية المياه ، والتي تتدهور بشكل كبير عند 1.45 ميكرومتر. تعمل مصابيح LED والليزر بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع لأنظمة الاتصالات الضوئية المحمولة جواً والألياف في هذا النطاق. تعد كاميرات الفيديو وأجهزة الرؤية الليلية القائمة على أنابيب تكثيف الصور حساسة أيضًا في هذا النطاق.
الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير ، SWIR	1.4-3 ميكرومتر	0.4-0.9 فولت	يزيد امتصاص الماء للإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل ملحوظ عند 1450 نانومتر. يهيمن النطاق 1530-1560 نانومتر على منطقة المسافات الطويلة.
الأشعة تحت الحمراء متوسطة الطول ، MWIR	3-8 ميكرومتر	150-400 ميغا فولت	في هذا النطاق ، تبدأ الأجسام المسخنة إلى عدة مئات من الدرجات المئوية بالإشعاع. في هذا النطاق ، تعتبر توجيهات الرؤوس الحرارية لأنظمة الدفاع الجوي وأجهزة التصوير الحرارية التقنية حساسة.
الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي الطويل ، LWIR	8-15 ميكرومتر	80-150 ميغاواط	في هذا النطاق ، تبدأ الأجسام ذات درجة الحرارة حوالي صفر درجة مئوية بالإشعاع. في هذا النطاق ، تكون أجهزة التصوير الحراري لأجهزة الرؤية الليلية حساسة.
الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، منطقة معلومات الطيران	15 - 1000 ميكرومتر	1.2-80 مي فولت

مخطط CIE

اللجنة الدولية للإضاءة اللجنة الدولية للإضاءة ) توصي بتقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى المجموعات الثلاث التالية:

• IR-A: 700 نانومتر - 1400 نانومتر (0.7 ميكرومتر - 1.4 ميكرومتر)
• IR-B: 1400 نانومتر - 3000 نانومتر (1.4 ميكرومتر - 3 ميكرومتر)
• IR-C: 3000 نانومتر - 1 مم (3 ميكرومتر - 1000 ميكرومتر)

مخطط ISO 20473

الإشعاع الحراري

الإشعاع الحراري أو الإشعاع هو نقل الطاقة من جسم إلى آخر على شكل موجات كهرومغناطيسية تنبعث من الأجسام بسبب طاقتها الداخلية. يقع الإشعاع الحراري بشكل أساسي في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف من 0.74 ميكرون إلى 1000 ميكرون. من السمات المميزة لانتقال الحرارة المشعة أنه يمكن إجراؤه بين الأجسام الموجودة ليس فقط في أي وسط ، ولكن أيضًا في الفراغ. مثال على الإشعاع الحراري هو الضوء من المصباح المتوهج. يوصف قانون Stefan-Boltzmann قدرة الإشعاع الحراري لجسم يلبي معايير الجسم الأسود تمامًا. نسبة القدرات الإشعاعية والامتصاصية للأجسام موصوفة في قانون الإشعاع كيرشوف. الإشعاع الحراري هو أحد الأنواع الأساسية الثلاثة لنقل الطاقة الحرارية (بالإضافة إلى التوصيل الحراري والحمل الحراري). إشعاع التوازن هو إشعاع حراري في حالة توازن ديناميكي حراري مع المادة.

طلب

جهاز الرؤية الليلية

هناك عدة طرق لتصور صورة الأشعة تحت الحمراء غير المرئية:

• تعد كاميرات الفيديو الحديثة شبه الموصلة حساسة في الأشعة تحت الحمراء القريبة. لتجنب أخطاء الألوان ، تم تجهيز كاميرات الفيديو المنزلية العادية بفلتر خاص يقطع صورة الأشعة تحت الحمراء. لا تحتوي كاميرات أنظمة الأمان ، كقاعدة عامة ، على مثل هذا المرشح. ومع ذلك ، في الليل لا توجد مصادر طبيعية للأشعة تحت الحمراء القريبة ، لذلك بدون إضاءة اصطناعية (على سبيل المثال ، مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء) ، لن تظهر هذه الكاميرات أي شيء.
• أنبوب تكثيف الصورة - جهاز إلكتروني ضوئي مفرغ يعمل على تضخيم الضوء في الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. لديها حساسية عالية وقادرة على إعطاء صورة في الإضاءة المنخفضة للغاية. تعد من الناحية التاريخية أجهزة الرؤية الليلية الأولى ، المستخدمة على نطاق واسع وهي حاليًا في أجهزة الرؤية الليلية الرخيصة. نظرًا لأنهم يعملون فقط في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، فإنهم ، مثل كاميرات الفيديو شبه الموصلة ، يحتاجون إلى الإضاءة.
• بولومتر - مستشعر حراري. تعتبر أجهزة قياس البول لأنظمة الرؤية التقنية وأجهزة الرؤية الليلية حساسة في نطاق الطول الموجي البالغ 3..14 ميكرون (منتصف الأشعة تحت الحمراء) ، والذي يتوافق مع إشعاع الأجسام المسخنة من 500 إلى -50 درجة مئوية. وبالتالي ، لا تتطلب الأجهزة البوليومترية إضاءة خارجية ، حيث تقوم بتسجيل إشعاع الكائنات نفسها وإنشاء صورة لفرق درجة الحرارة.

التصوير الحراري

يعد التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء أو الصورة الحرارية أو الفيديو الحراري طريقة علمية للحصول على مخطط حراري - صورة بالأشعة تحت الحمراء تظهر صورة لتوزيع مجالات درجة الحرارة. تكتشف الكاميرات الحرارية أو أجهزة التصوير الحرارية الإشعاع في نطاق الأشعة تحت الحمراء للطيف الكهرومغناطيسي (حوالي 900-14000 نانومتر أو 0.9-14 ميكرومتر) ، وبناءً على هذا الإشعاع ، يمكنك إنشاء صور تسمح لك بتحديد الأماكن شديدة الحرارة أو فائقة البرودة. نظرًا لأن الأشعة تحت الحمراء تنبعث من جميع الكائنات التي لها درجة حرارة ، وفقًا لصيغة بلانك لإشعاع الجسم الأسود ، فإن التصوير الحراري يسمح لك "برؤية" البيئة مع الضوء المرئي أو بدونه. تزداد كمية الإشعاع المنبعثة من جسم ما مع ارتفاع درجة حرارته ، لذلك يسمح لنا التصوير الحراري برؤية الاختلافات في درجة الحرارة. عندما ننظر من خلال جهاز تصوير حراري ، نرى الأجسام الدافئة أفضل من تلك التي يتم تبريدها لدرجة الحرارة المحيطة ؛ يمكن رؤية البشر والحيوانات ذوات الدم الحار بسهولة أكبر في البيئة ، سواء أثناء النهار أو في الليل. نتيجة لذلك ، يمكن أن يُعزى الترويج لاستخدام التصوير الحراري إلى الخدمات العسكرية والأمنية.

توجيه الأشعة تحت الحمراء

رأس صاروخ موجه بالأشعة تحت الحمراء - رأس موجه يعمل على مبدأ التقاط موجات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من هدف تم التقاطه. إنه جهاز إلكتروني بصري مصمم لتحديد هدف مقابل الخلفية المحيطة وإصدار إشارة التقاط إلى جهاز رؤية آلي (APU) ، بالإضافة إلى قياس وإصدار إشارة السرعة الزاوية لخط الرؤية إلى الطيار الآلي.

سخان الأشعة تحت الحمراء

نقل البيانات

أتاح انتشار مصابيح LED تحت الحمراء والليزر والصمامات الضوئية إمكانية إنشاء طريقة لاسلكية لنقل البيانات الضوئية تعتمد عليها. في تكنولوجيا الكمبيوتر ، تُستخدم عادةً لتوصيل أجهزة الكمبيوتر بالأجهزة الطرفية (واجهة IrDA). على عكس قناة الراديو ، فإن قناة الأشعة تحت الحمراء غير حساسة للتداخل الكهرومغناطيسي ، وهذا يسمح باستخدامها في الظروف الصناعية. تشمل عيوب قناة الأشعة تحت الحمراء الحاجة إلى نوافذ بصرية على الجهاز ، والتوجيه النسبي الصحيح للأجهزة ، ومعدلات إرسال منخفضة (عادة لا تتجاوز 5-10 ميجابت / ثانية ، ولكن عند استخدام أشعة الليزر تحت الحمراء ، يمكن الحصول على معدلات أعلى بكثير) . بالإضافة إلى ذلك ، لا يتم ضمان سرية نقل المعلومات. في ظروف خط البصر ، يمكن لقناة الأشعة تحت الحمراء توفير اتصال عبر مسافات عدة كيلومترات ، ولكنها أكثر ملاءمة لتوصيل أجهزة الكمبيوتر الموجودة في نفس الغرفة ، حيث توفر الانعكاسات من جدران الغرفة اتصالاً مستقرًا وموثوقًا. أكثر أنواع الطوبولوجيا طبيعية هنا هو "الناقل" (أي ، يتم استقبال الإشارة المرسلة في نفس الوقت من قبل جميع المشتركين). لا يمكن استخدام قناة الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع ، فقد تم استبدالها بقناة الراديو.

يستخدم الإشعاع الحراري أيضًا لاستقبال إشارات التحذير.

جهاز التحكم

تستخدم ثنائيات الأشعة تحت الحمراء والصمامات الضوئية على نطاق واسع في لوحات التحكم عن بعد وأنظمة التشغيل الآلي وأنظمة الأمان وبعض الهواتف المحمولة (منفذ الأشعة تحت الحمراء) وما إلى ذلك. لا تشتت الأشعة تحت الحمراء انتباه الشخص بسبب عدم رؤيتها.

ومن المثير للاهتمام أن الأشعة تحت الحمراء لجهاز التحكم عن بعد المنزلي يمكن التقاطها بسهولة باستخدام كاميرا رقمية.

الدواء

تم العثور على الأشعة تحت الحمراء الأكثر استخدامًا في الطب في أجهزة استشعار تدفق الدم المختلفة (PPGs).

يستخدم معدل النبض المنتشر (HR ، HR - معدل ضربات القلب) ومقاييس تشبع الأكسجين في الدم (Sp02) مصابيح إشعاعية خضراء (للنبض) وحمراء وتحت الحمراء (لـ SpO2).

تُستخدم أشعة الليزر تحت الحمراء في تقنية DLS (تشتت الضوء الرقمي) لتحديد معدل النبض وخصائص تدفق الدم.

تستخدم الأشعة تحت الحمراء في العلاج الطبيعي.

تأثير الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة:

• تحفيز وتحسين الدورة الدموية: عند التعرض لأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة على الجلد ، تتهيج مستقبلات الجلد ، ونتيجة لرد فعل منطقة ما تحت المهاد ، تسترخي العضلات الملساء للأوعية الدموية ، ونتيجة لذلك تتوسع الأوعية.
• تحسين عمليات التمثيل الغذائي. يحفز التأثير الحراري للأشعة تحت الحمراء النشاط على المستوى الخلوي ، ويحسن عمليات التنظيم العصبي والتمثيل الغذائي.

تعقيم الطعام

بمساعدة الأشعة تحت الحمراء ، يتم تعقيم المنتجات الغذائية بغرض التطهير.

الصناعات الغذائية

تتمثل إحدى ميزات استخدام الأشعة تحت الحمراء في صناعة الأغذية في إمكانية تغلغل الموجة الكهرومغناطيسية في المنتجات الشعرية المسامية مثل الحبوب والحبوب والدقيق وما إلى ذلك حتى عمق 7 مم. تعتمد هذه القيمة على طبيعة السطح والبنية وخصائص المادة واستجابة التردد للإشعاع. الموجة الكهرومغناطيسية لنطاق تردد معين ليس لها تأثير حراري فحسب ، بل تأثير بيولوجي أيضًا على المنتج ، فهي تساعد على تسريع التحولات الكيميائية الحيوية في البوليمرات البيولوجية (

حول الأشعة تحت الحمراء

من تاريخ دراسة الأشعة تحت الحمراء

إن الأشعة تحت الحمراء أو الإشعاع الحراري ليست اكتشافًا للقرن العشرين أو الحادي والعشرين. تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 بواسطة عالم فلك إنجليزي. دبليو هيرشل. وجد أن "الحرارة القصوى" تقع وراء اللون الأحمر للإشعاع المرئي. شكلت هذه الدراسة بداية دراسة الأشعة تحت الحمراء. وضع العديد من العلماء المشهورين رؤوسهم في دراسة هذا الاتجاه. هذه أسماء مثل: الفيزيائي الألماني فيلهلم وين(قانون فيينا) ، عالم فيزياء ألماني ماكس بلانك(الصيغة وثابت بلانك) ، عالم اسكتلندي جون ليزلي(جهاز قياس الاشعاع الحراري - ليزلي كيوب) فيزيائي ألماني جوستاف كيرشوف(قانون إشعاع كيرشوف) ، عالم فيزياء ورياضيات نمساوي جوزيف ستيفانوالفيزيائي النمساوي ستيفان لودفيج بولتزمان(قانون ستيفان بولتزمان).

ظهر استخدام وتطبيق المعرفة حول الإشعاع الحراري في أجهزة التدفئة الحديثة فقط في الخمسينيات من القرن الماضي. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير نظرية التسخين الإشعاعي في أعمال G.L Polyak و S.N. Shorin و M.I. Kissin و A. A. Sander. منذ عام 1956 ، تمت كتابة أو ترجمة العديد من الكتب الفنية حول هذا الموضوع إلى اللغة الروسية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ( فهرس). نظرًا للتغير في تكلفة موارد الطاقة وفي النضال من أجل كفاءة الطاقة وتوفير الطاقة ، تُستخدم سخانات الأشعة تحت الحمراء الحديثة على نطاق واسع في تدفئة المباني المنزلية والصناعية.

الإشعاع الشمسي - الأشعة تحت الحمراء الطبيعية

أشهر وأهم سخان الأشعة تحت الحمراء الطبيعي هو الشمس. في الواقع ، إنها طبيعية وأفضل طريقة للتدفئة معروفة للبشرية. داخل النظام الشمسي ، تعد الشمس أقوى مصدر للإشعاع الحراري ، والذي يحدد الحياة على الأرض. في درجة حرارة سطح الشمس من النظام 6000 كيلوالحد الأقصى للإشعاع في 0.47 ميكرومتر(يتوافق مع الأبيض المصفر). تقع الشمس على بعد عدة ملايين من الكيلومترات منا ، ولكن هذا لا يمنعها من نقل الطاقة عبر كل هذا الفضاء الشاسع ، عمليا دون إنفاقها (الطاقة) ، دون تسخينها (الفضاء). والسبب هو أن أشعة الشمس تحت الحمراء ، التي تسافر لمسافات طويلة في الفضاء ، لا تفقد طاقتها أو تفقدها على الإطلاق. عندما يتم مواجهة أي سطح على مسار الأشعة ، فإن طاقتها ، التي يتم امتصاصها ، ستتحول إلى حرارة. يتم تسخين الأرض بشكل مباشر ، حيث تسقط عليها أشعة الشمس ، والأشياء الأخرى التي تسقط عليها أشعة الشمس أيضًا. وبالفعل ، فإن الأرض والأجسام الأخرى التي تسخنها الشمس ، بدورها ، تطلق الحرارة للهواء من حولنا ، وبالتالي تسخينها.

تعتمد كل من قوة الإشعاع الشمسي بالقرب من سطح الأرض وتكوينها الطيفي بشكل كبير على ارتفاع الشمس فوق الأفق. تمر مكونات مختلفة من الطيف الشمسي عبر الغلاف الجوي للأرض بطرق مختلفة. على سطح الأرض ، طيف الإشعاع الشمسي له شكل أكثر تعقيدًا ، والذي يرتبط بالامتصاص في الغلاف الجوي. على وجه الخصوص ، يفتقر إلى الجزء عالي التردد من الأشعة فوق البنفسجية ، الضار بالكائنات الحية. عند الحدود الخارجية للغلاف الجوي للأرض ، يكون تدفق الطاقة المشعة من الشمس 1370 واط / م & sup2؛ (ثابت شمسي) ، ويسقط الحد الأقصى للإشعاع λ = 470 نانومتر(لون ازرق). التدفق الذي يصل إلى سطح الأرض أقل بكثير بسبب الامتصاص في الغلاف الجوي. في ظل أفضل الظروف (الشمس في أوجها) ، لا تتجاوز 1120 واط / م & sup2؛ (في موسكو ، في وقت الانقلاب الصيفي - 930 واط / م²) ، ويقع الحد الأقصى للانبعاثات λ = 555 نانومتر(أخضر - أصفر) ، والذي يتوافق مع أفضل حساسية للعينين ، ويسقط ربع هذا الإشعاع فقط على منطقة إشعاع الموجة الطويلة ، بما في ذلك الإشعاع الثانوي.

ومع ذلك ، فإن طبيعة الطاقة المشعة الشمسية تختلف تمامًا عن الطاقة المشعة المنبعثة من سخانات الأشعة تحت الحمراء المستخدمة لتدفئة الفضاء. تتكون طاقة الإشعاع الشمسي من موجات كهرومغناطيسية ، تختلف خصائصها الفيزيائية والبيولوجية اختلافًا كبيرًا عن خصائص الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من سخانات الأشعة تحت الحمراء التقليدية ، ولا سيما خصائص الجراثيم والشفاء (العلاج الشمسي) للإشعاع الشمسي غائبة تمامًا عن انخفاض مصادر إشعاع درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإن سخانات الأشعة تحت الحمراء تعطي نفس الشيء التأثير الحراري، باعتبارها الشمس ، كونها الأكثر راحة واقتصادية من بين جميع مصادر الحرارة الممكنة.

طبيعة الأشعة تحت الحمراء

عالم فيزياء ألماني بارز ماكس بلانكبدراسة الإشعاع الحراري (الأشعة تحت الحمراء) ، اكتشف طبيعته الذرية. الإشعاع الحراري- هذا هو الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الأجسام أو المواد وينشأ بسبب طاقته الداخلية ، بسبب حقيقة أن ذرات الجسم أو المادة تتحرك بشكل أسرع تحت تأثير الحرارة ، وفي حالة المواد الصلبة ، تتذبذب بشكل أسرع مقارنة بحالة التوازن. خلال هذه الحركة ، تتصادم الذرات ، وعندما تصطدم ، تتأثر بالصدمة ، يليها انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية. تنبعث جميع الأجسام الطاقة الكهرومغناطيسية وامتصاصها باستمرار.. هذا الإشعاع هو نتيجة للحركة المستمرة للجسيمات الأولية المشحونة داخل المادة. يقول أحد القوانين الأساسية للنظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية أن الجسيم المشحون يتحرك مع التسارع يشع الطاقة. الإشعاع الكهرومغناطيسي (الموجات الكهرومغناطيسية) هو اضطراب في المجال الكهرومغناطيسي المنتشر في الفضاء ، أي إشارة كهرومغناطيسية دورية متغيرة بمرور الوقت في الفضاء تتكون من مجالات كهربائية ومغناطيسية. هذا إشعاع حراري. يحتوي الإشعاع الحراري على مجالات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية مختلفة. نظرًا لأن الذرات تتحرك في أي درجة حرارة ، فإن جميع الأجسام عند أي درجة حرارة أكبر من درجة حرارة الصفر المطلق. (-273 درجة مئوية)تشع الحرارة. تعتمد طاقة الموجات الكهرومغناطيسية للإشعاع الحراري ، أي قوة الإشعاع ، على درجة حرارة الجسم وبنيته الذرية والجزيئية ، وكذلك على حالة سطح الجسم. يحدث الإشعاع الحراري في جميع الأطوال الموجية - من الأقصر إلى الأطول ، ومع ذلك ، يتم أخذ الإشعاع الحراري ذي الأهمية العملية فقط ، والذي يقع في نطاق الطول الموجي ، في الاعتبار: λ = 0.38 - 1000 ميكرومتر(في الأجزاء المرئية والأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي). ومع ذلك ، لا يحتوي كل ضوء على ميزات الإشعاع الحراري (على سبيل المثال ، اللمعان) ، وبالتالي ، يمكن اعتبار نطاق طيف الأشعة تحت الحمراء فقط النطاق الرئيسي للإشعاع الحراري. (λ = 0.78 - 1000 ميكرومتر). يمكنك أيضًا عمل إضافة: قسم بطول موجة λ = 100-1000 ميكرومتر، من وجهة نظر التدفئة - ليست مثيرة للاهتمام.

وبالتالي ، فإن الإشعاع الحراري هو أحد أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يحدث بسبب الطاقة الداخلية للجسم وله طيف مستمر ، أي أنه جزء من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، حيث تتسبب طاقته ، عند امتصاصه ، في حدوث حرارة حرارية. تأثير. الإشعاع الحراري متأصل في جميع الأجسام.

جميع الأجسام التي لها درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) ، حتى لو لم تتوهج بالضوء المرئي ، هي مصدر للأشعة تحت الحمراء وتنبعث منها طيف مستمر للأشعة تحت الحمراء. هذا يعني أن الإشعاع يحتوي على موجات بجميع الترددات دون استثناء ، ولا معنى مطلقًا للحديث عن الإشعاع عند أي موجة معينة.

المجالات الشرطية الرئيسية للأشعة تحت الحمراء

حتى الآن ، لا يوجد تصنيف واحد في تقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى أقسام (مناطق) مكونة. في الأدبيات الفنية المستهدفة ، هناك أكثر من عشرة مخططات لتقسيم منطقة الأشعة تحت الحمراء إلى أقسام مكونة ، وكلها تختلف عن بعضها البعض. نظرًا لأن جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي الحراري لها نفس الطبيعة ، فإن تصنيف الإشعاع حسب الطول الموجي ، اعتمادًا على التأثير الناتج ، هو فقط شرطي ويتم تحديده بشكل أساسي من خلال الاختلافات في تقنية الكشف (نوع مصدر الإشعاع ، نوع جهاز القياس وحساسيته وما إلى ذلك) وفي تقنية قياس الإشعاع. رياضيا ، باستخدام الصيغ (بلانك ، فيينا ، لامبرت ، إلخ) ، من المستحيل أيضًا تحديد الحدود الدقيقة للمناطق. لتحديد الطول الموجي (الحد الأقصى للإشعاع) ، توجد صيغتان مختلفتان (من حيث درجة الحرارة والتردد) ، والتي تعطي نتائج مختلفة ، مع اختلاف حوالي 1,8 مرات (هذا هو ما يسمى بقانون الإزاحة الخاص بـ Wien) بالإضافة إلى جميع الحسابات التي يتم إجراؤها لجسم أسود مطلق (كائن مثالي) ، وهو غير موجود في الواقع. الأجسام الحقيقية الموجودة في الطبيعة لا تخضع لهذه القوانين وتخرج عنها بدرجة أو بأخرى. تم الحصول على المعلومات بواسطة شركة ESSO من الأدبيات الفنية للعلماء الروس والأجانب "data-lightbox =" image26 "href =" images / 26.jpg "title =" (! LANG: توسيع الأشعة تحت الحمراء"> Излучение реальных тел зависит от ряда конкретных характеристик тела (состояния поверхности, микроструктуры, толщины слоя и т. д.). Это так же является причиной указания в разных источниках совершенно разных величин границ областей излучения. Всё это говорит о том, что использовать температуру для описания электромагнитного излучения надо с большой осторожностью и с точностью до порядка. Еще раз подчеркиваю, деление весьма условное!!!!}

دعونا نعطي أمثلة على التقسيم الشرطي لمنطقة الأشعة تحت الحمراء (λ = 0.78 - 1000 ميكرومتر)إلى أقسام منفصلة (المعلومات مأخوذة فقط من الأدبيات الفنية للعلماء الروس والأجانب). يوضح الشكل أدناه مدى تنوع هذا التقسيم ، لذلك لا يجب أن تكون مرتبطًا بأي منها. تحتاج فقط إلى معرفة أن طيف الأشعة تحت الحمراء يمكن تقسيمه بشكل مشروط إلى عدة أقسام ، من 2 إلى 5. عادة ما تسمى المنطقة الأقرب في الطيف المرئي: قريب ، قريب ، موجة قصيرة ، إلخ. المنطقة الأقرب لإشعاع الميكروويف بعيدة ، بعيدة ، موجة طويلة ، إلخ. وفقًا لويكيبيديا ، يبدو مخطط التقسيم المعتاد هكذا : بالقرب من المنطقة(الأشعة تحت الحمراء القريبة ، NIR) ، منطقة الموجة القصيرة(الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير ، SWIR) ، منطقة الموجة المتوسطة(الأشعة تحت الحمراء متوسطة الطول ، MWIR) ، منطقة Longwave(الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي الطويل ، LWIR) ، منطقة بعيدة(الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، FIR).

خواص الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء- هذا هو الإشعاع الكهرومغناطيسي ، الذي له نفس طبيعة الضوء المرئي ، لذلك فهو يخضع لقوانين البصريات. لذلك ، من أجل تخيل عملية الإشعاع الحراري بشكل أفضل ، يجب على المرء أن يرسم تشابهًا مع إشعاع الضوء ، والذي نعرفه جميعًا ويمكننا ملاحظته. ومع ذلك ، يجب ألا ننسى أن الخصائص البصرية للمواد (الامتصاص ، والانعكاس ، والشفافية ، والانكسار ، وما إلى ذلك) في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف تختلف اختلافًا كبيرًا عن الخصائص البصرية في الجزء المرئي من الطيف. الميزة المميزة للأشعة تحت الحمراء هي أنه ، على عكس الأنواع الأساسية الأخرى لنقل الحرارة ، ليست هناك حاجة إلى وسيط نقل. يعتبر الهواء ، وخاصة الفراغ ، شفافًا للأشعة تحت الحمراء ، على الرغم من أن هذا لا ينطبق تمامًا على الهواء. عندما يمر الأشعة تحت الحمراء عبر الغلاف الجوي (الهواء) ، يتم ملاحظة بعض التوهين للإشعاع الحراري. هذا يرجع إلى حقيقة أن الهواء الجاف والنظيف شفاف عمليًا للأشعة الحرارية ، ومع ذلك ، إذا كان يحتوي على رطوبة على شكل بخار ، فإن جزيئات الماء (H 2 O)، ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون 2)الأوزون (حوالي 3)والجزيئات الصلبة أو السائلة الأخرى المعلقة التي تعكس الأشعة تحت الحمراء وتمتصها ، لا تصبح وسيطًا شفافًا تمامًا ونتيجة لذلك ، يتناثر تدفق الأشعة تحت الحمراء في اتجاهات مختلفة ويضعف. عادة ، يكون التشتت في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف أقل مما هو في المرئي. ومع ذلك ، عندما تكون الخسائر الناجمة عن التشتت في المنطقة المرئية من الطيف كبيرة ، فإنها تكون مهمة أيضًا في منطقة الأشعة تحت الحمراء. تختلف شدة الإشعاع المتناثر عكسيًا مع القوة الرابعة للطول الموجي. إنه مهم فقط في منطقة الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير وينخفض ​​بسرعة في الجزء ذي الطول الموجي الأطول من الطيف.

لا تمتص جزيئات النيتروجين والأكسجين الموجودة في الهواء الأشعة تحت الحمراء ، ولكنها تضعفها فقط نتيجة تناثرها. تؤدي جزيئات الغبار المعلقة أيضًا إلى تشتت الأشعة تحت الحمراء ، وتعتمد كمية التشتت على نسبة حجم الجسيمات وطول موجة الأشعة تحت الحمراء ، فكلما كبرت الجسيمات ، زاد التشتت.

يمتص بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأوزون والشوائب الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي بشكل انتقائي الأشعة تحت الحمراء. فمثلا، يمتص بخار الماء الأشعة تحت الحمراء بقوة شديدة في منطقة الأشعة تحت الحمراء بأكملها من الطيف، وثاني أكسيد الكربون يمتص الأشعة تحت الحمراء في منطقة منتصف الأشعة تحت الحمراء.

أما بالنسبة للسوائل ، فيمكن أن تكون إما شفافة أو معتمة للأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال ، طبقة من الماء بسمك بضعة سنتيمترات تكون شفافة للإشعاع المرئي ومعتمة للأشعة تحت الحمراء بطول موجة يزيد عن 1 ميكرون.

المواد الصلبة(الجسم) ، بدوره ، في معظم الحالات غير شفاف للإشعاع الحراري، ولكن هناك استثناءات. على سبيل المثال ، رقاقات السيليكون ، غير الشفافة في المنطقة المرئية ، شفافة في منطقة الأشعة تحت الحمراء ، بينما الكوارتز ، على العكس من ذلك ، شفاف للإشعاع الضوئي ، ولكنه معتم للأشعة الحرارية التي يزيد طولها الموجي عن 4 ميكرون. ولهذا السبب لا يتم استخدام زجاج الكوارتز في سخانات الأشعة تحت الحمراء. الزجاج العادي ، على عكس زجاج الكوارتز ، شفاف جزئيًا للأشعة تحت الحمراء ، ويمكنه أيضًا امتصاص جزء كبير من الأشعة تحت الحمراء في نطاقات طيفية معينة ، ولكنه لا ينقل الأشعة فوق البنفسجية. الملح الصخري شفاف أيضًا للإشعاع الحراري. المعادن ، في معظمها ، لها انعكاسية للأشعة تحت الحمراء أكبر بكثير من الضوء المرئي ، والتي تزداد مع زيادة الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال ، انعكاس الألومنيوم والذهب والفضة والنحاس بطول موجة يبلغ حوالي 10 ميكرومتريصل 98% ، وهي أعلى بكثير من الطيف المرئي ، تُستخدم هذه الخاصية على نطاق واسع في تصميم سخانات الأشعة تحت الحمراء.

يكفي أن نذكر هنا كمثال الأطر الزجاجية للبيوت البلاستيكية: فالزجاج ينقل عملياً معظم الإشعاع الشمسي ، ومن ناحية أخرى ، تنبعث الأرض الساخنة موجات ذات أطوال موجية كبيرة (حسب الترتيب) 10 ميكرومتر) ، التي يتصرف فيها الزجاج كجسم معتم. بفضل هذا ، يتم الحفاظ على درجة الحرارة داخل البيوت البلاستيكية لفترة طويلة ، أعلى بكثير من درجة حرارة الهواء الخارجي ، حتى بعد توقف الإشعاع الشمسي.

يلعب انتقال الحرارة بالإشعاع دورًا مهمًا في حياة الإنسان. يعطي الإنسان البيئة الحرارة المتولدة أثناء العملية الفسيولوجية ، بشكل رئيسي من خلال نقل الحرارة المشعة والحمل الحراري. مع التسخين المشع (بالأشعة تحت الحمراء) ، يتم تقليل المكون المشع للتبادل الحراري لجسم الإنسان بسبب ارتفاع درجة الحرارة التي تحدث على سطح المدفأة وعلى سطح بعض الهياكل الداخلية المغلقة ، مع توفير نفس الشيء الإحساس بالحرارة ، يمكن أن يكون فقد الحرارة بالحمل أكبر ، هؤلاء. قد تكون درجة حرارة الغرفة أقل. وبالتالي ، يلعب انتقال الحرارة بالإشعاع دورًا حاسمًا في تشكيل الشعور بالراحة الحرارية لدى البشر.

عندما يكون الشخص في منطقة عمل سخان الأشعة تحت الحمراء ، فإن الأشعة تحت الحمراء تخترق جسم الإنسان من خلال الجلد ، بينما تعكس طبقات الجلد المختلفة وتمتص هذه الأشعة بطرق مختلفة.

الأشعة تحت الحمراء إشعاع الموجة الطويلةتغلغل الأشعة أقل بكثير بالمقارنة مع إشعاع الموجة القصيرة. قدرة امتصاص الرطوبة الموجودة في أنسجة الجلد عالية جدًا ، ويمتص الجلد أكثر من 90٪ من الإشعاع الذي يصيب سطح الجسم. تقع المستقبلات العصبية التي تستشعر الدفء في الطبقة الخارجية من الجلد. تثير الأشعة تحت الحمراء الممتصة هذه المستقبلات ، مما يسبب الشعور بالدفء لدى الشخص.

الأشعة تحت الحمراء لها تأثيرات محلية وعامة. الأشعة تحت الحمراء على الموجة القصيرةعلى عكس الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة ، يمكن أن يسبب احمرار الجلد في موقع التشعيع ، والذي ينتشر بشكل انعكاسي 2-3 سم حول المنطقة المشععة. والسبب في ذلك هو أن الأوعية الدموية تتوسع ، وتزداد الدورة الدموية. قريباً ، قد تظهر بثرة في موقع الإشعاع ، والتي تتحول فيما بعد إلى قشرة. نفس الشيء عندما ضرب الأشعة تحت الحمراء على الموجة القصيرةيمكن أن تسبب الأشعة على أعضاء الرؤية إعتام عدسة العين.

المذكورة أعلاه ، العواقب المحتملة للتعرض سخان الأشعة تحت الحمراء على الموجة القصيرة، لا ينبغي الخلط بينه وبين التأثير طويل الموجة سخان الأشعة تحت الحمراء. كما ذكرنا سابقًا ، يتم امتصاص الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة في أعلى طبقة الجلد وتسبب فقط تأثيرًا حراريًا بسيطًا.

يجب ألا يعرض استخدام التدفئة المشعة الشخص للخطر ويخلق مناخًا محليًا غير مريح في الغرفة.

مع التدفئة بالإشعاع ، يمكنك توفير ظروف مريحة عند درجة حرارة منخفضة. عند استخدام التدفئة بالإشعاع ، يكون الهواء في الغرفة أنظف ، لأن سرعة تدفق الهواء تكون أقل ، مما يقلل من تلوث الغبار. أيضًا ، مع هذا التسخين ، لا يحدث تحلل الغبار ، لأن درجة حرارة اللوحة المشعة للسخان طويل الموجة لا تصل أبدًا إلى درجة الحرارة المطلوبة لتحلل الغبار.

كلما كان باعث الحرارة أكثر برودة ، كلما زاد ضرره على جسم الإنسان ، كلما طالت مدة بقاء الشخص في منطقة تغطية المدفأة.

إن الإقامة المطولة لشخص بالقرب من مصدر حرارة عالي الحرارة (أكثر من 300 درجة مئوية) ضار بصحة الإنسان.

تأثير الأشعة تحت الحمراء على صحة الإنسان.

جسم الإنسان كما يشع الأشعة تحت الحمراءويمتصها. تخترق الأشعة تحت الحمراء جسم الإنسان عبر الجلد ، بينما تعكس طبقات الجلد المختلفة وتمتص هذه الأشعة بطرق مختلفة. إشعاع الموجة الطويلة يخترق جسم الإنسان أقل بكثير مقارنة به إشعاع الموجة القصيرة. الرطوبة في أنسجة الجلد تمتص أكثر من 90٪ من الإشعاع الذي يصيب سطح الجسم. تقع المستقبلات العصبية التي تستشعر الدفء في الطبقة الخارجية من الجلد. تثير الأشعة تحت الحمراء الممتصة هذه المستقبلات ، مما يسبب الشعور بالدفء لدى الشخص. تخترق الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة الجسم بعمق أكبر ، مما يتسبب في أقصى درجة حرارة له. نتيجة لهذا التأثير ، تزداد الطاقة الكامنة لخلايا الجسم ، ويتركها الماء غير المرتبط ، ويزداد نشاط الهياكل الخلوية المحددة ، ويزداد مستوى الغلوبولين المناعي ، ويزداد نشاط الإنزيمات والإستروجين ، وغيرها من المواد الكيميائية الحيوية تحدث ردود فعل. هذا ينطبق على جميع أنواع خلايا الجسم والدم. لكن التعرض المطول للأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة على جسم الإنسان أمر غير مرغوب فيه.ومن على هذا العقار أن تأثير المعالجة الحرارية، والتي تستخدم على نطاق واسع في غرف العلاج الطبيعي في عياداتنا والأجنبية ، ومدة الإجراءات محدودة. ومع ذلك ، فإن البيانات لا تنطبق القيود على سخانات الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة.خاصية مهمة الأشعة تحت الحمراءهو الطول الموجي (التردد) للإشعاع. أظهرت الأبحاث الحديثة في مجال التكنولوجيا الحيوية أنها كذلك الأشعة تحت الحمراء البعيدةله أهمية استثنائية في تطوير جميع أشكال الحياة على الأرض. لهذا السبب يطلق عليه أيضًا أشعة الجينات الحيوية أو أشعة الحياة. يشع جسمنا نفسه موجات الأشعة تحت الحمراء الطويلة، ولكنها في حد ذاتها تحتاج أيضًا إلى تجديد مستمر حرارة الموجة الطويلة. إذا بدأ هذا الإشعاع في الانخفاض أو لم يكن هناك إمداد مستمر به لجسم الإنسان ، فإن الجسم يتعرض للهجوم من قبل أمراض مختلفة ، وسرعان ما يتقدم الشخص في العمر على خلفية التدهور العام في الرفاهية. بالإضافة إلى ذلك الأشعة تحت الحمراءتطبيع عملية التمثيل الغذائي والقضاء على سبب المرض ، وليس فقط أعراضه.

مع مثل هذه التسخين ، لن يتأذى الرأس من الانسداد الناجم عن ارتفاع درجة حرارة الهواء تحت السقف ، كما هو الحال أثناء العمل تسخين الحمل، - عندما تريد باستمرار فتح النافذة والسماح بدخول الهواء النقي (أثناء إطلاق الهواء الساخن).

عند التعرض للأشعة تحت الحمراء بكثافة 70-100 واط / م 2 ، يزداد نشاط العمليات الكيميائية الحيوية في الجسم ، مما يؤدي إلى تحسن الحالة العامة للإنسان. ومع ذلك ، هناك قواعد يجب اتباعها. هناك معايير للتدفئة الآمنة للمباني المنزلية والصناعية ، طوال مدة الإجراءات الطبية والتجميلية ، للعمل في محلات HOT ، إلخ. لا تنسى ذلك. مع الاستخدام الصحيح لسخانات الأشعة تحت الحمراء ، لا يوجد أي تأثير سلبي على الجسم.

الأشعة تحت الحمراء ، الأشعة تحت الحمراء ، خصائص الأشعة تحت الحمراء ، طيف انبعاث سخانات الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء ، والأشعة تحت الحمراء ، وخصائص الأشعة تحت الحمراء ، وطيف الإشعاع للسخانات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، كالينينغراد

خصائص السخانات إشعاع طيف السخانات موجة الطول الموجة المتوسطة الموجة القصيرة الضوء الرمادي الداكن الضار بالصحة على الإنسان كالينينجراد

الأشعة تحت الحمراء (IR) هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشغل النطاق الطيفي بين الضوء الأحمر المرئي (INFRAred: BELOW red) وانبعاث موجات الراديو القصيرة. تولد هذه الأشعة الحرارة وتُعرف في العلم باسم الموجات الحرارية. تولد هذه الأشعة الحرارة وتُعرف في العلم باسم الموجات الحرارية.

جميع الأجسام الساخنة تحلب دراسة الأشعة تحت الحمراء ، بما في ذلك جسم الإنسان والشمس ، والتي بهذه الطريقة تدفئ كوكبنا معك ، مما يمنح الحياة لجميع الكائنات الحية عليه. إن الدفء الذي نشعر به من نار أو مدفأة أو مدفأة أو أسفلت دافئ هو نتيجة الأشعة تحت الحمراء.

ينقسم الطيف الكامل للأشعة تحت الحمراء عادة إلى ثلاثة نطاقات رئيسية تختلف في الطول الموجي الطويل:

• الموجة القصيرة ، ذات الموجة الطويلة λ = 0.74-2.5 ميكرون ؛
• موجة متوسطة ، بموجة طويلة λ = 2.5-50 ميكرون ؛
• موجة طويلة ، بموجة طويلة λ = 50-2000 ميكرون.

الأشعة تحت الحمراء القريبة أو غير ذلك من الموجات القصيرة ليست ساخنة على الإطلاق ، في الواقع نحن لا نشعر بها. يتم استخدام هذه الموجات ، على سبيل المثال ، في أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون وأنظمة التشغيل الآلي وأنظمة الأمان وما إلى ذلك. ترددها أكبر ، وبالتالي فإن طاقتها أعلى من طاقة الأشعة تحت الحمراء (الطويلة). ولكن ليس على مستوى يضر بالجسم. تبدأ الحرارة في التكون عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، ونحن نشعر بالفعل بطاقتها. يطلق على الأشعة تحت الحمراء أيضًا الإشعاع "الحراري" ، حيث ينظر جلد الإنسان إلى الإشعاع الصادر من الأجسام الساخنة على أنه إحساس بالدفء. في هذه الحالة ، تعتمد الأطوال الموجية المنبعثة من الجسم على درجة حرارة التسخين: فكلما ارتفعت درجة الحرارة ، كان طول الموجة أقصر وزادت شدة الإشعاع. على سبيل المثال ، المصدر ذو الطول الموجي 1.1 ميكرومتر يتوافق مع المعدن المنصهر ، والمصدر الذي يبلغ طوله الموجي 3.4 ميكرومتر يتوافق مع المعدن في نهاية التدحرج والتزوير.

بالنسبة لنا ، فإن الطيف الذي يبلغ طوله الموجي من 5 إلى 20 ميكرون مهم ، لأنه في هذا النطاق يقع أكثر من 90٪ من الإشعاع الناتج عن أنظمة التسخين بالأشعة تحت الحمراء مع ذروة إشعاع تبلغ 10 ميكرون. من المهم جدًا أن يصدر جسم الإنسان نفسه عند هذا التردد موجات الأشعة تحت الحمراء البالغة 9.4 ميكرون. وبالتالي ، فإن أي إشعاع عند تردد معين يعتبره جسم الإنسان مرتبطًا وله تأثير مفيد ، بل وأكثر من ذلك ، تأثير علاجي عليه.

مع مثل هذا التأثير على الجسم عن طريق الأشعة تحت الحمراء ، يحدث تأثير "امتصاص الرنين" ، والذي يتميز بالامتصاص النشط للطاقة الخارجية من قبل الجسم. نتيجة لذلك ، من الممكن ملاحظة زيادة في مستوى الهيموجلوبين لدى الشخص ، وزيادة نشاط الإنزيمات والإستروجين ، في النتيجة العامة - تحفيز النشاط الحيوي للشخص.

إن تأثير الأشعة تحت الحمراء على سطح جسم الإنسان ، كما قلنا سابقًا ، مفيد ، علاوة على ذلك ، ممتع. تذكر الأيام المشمسة الأولى في بداية الربيع ، عندما خرجت الشمس أخيرًا بعد شتاء طويل غائم! تشعر كيف أنها تغلف المنطقة المضيئة من بشرتك ووجهك وراحتك. لم أعد أرغب في ارتداء القفازات والقبعة ، على الرغم من درجة الحرارة المنخفضة مقارنةً بالحرارة "المريحة". ولكن بمجرد ظهور سحابة صغيرة ، نشعر على الفور بعدم ارتياح ملموس من انقطاع مثل هذا الإحساس اللطيف. هذا هو نفس الإشعاع الذي افتقدناه كثيرًا طوال فصل الشتاء ، عندما كانت الشمس غائبة لفترة طويلة ، وحملنا "مركز الأشعة تحت الحمراء".

نتيجة التعرض للأشعة تحت الحمراء ، يمكنك ملاحظة:

• تسريع عملية التمثيل الغذائي في الجسم.
• ترميم أنسجة الجلد.
• إبطاء عملية الشيخوخة.
• إزالة الدهون الزائدة من الجسم.
• إطلاق طاقة المحرك البشري ؛
• زيادة مقاومة الجسم لمضادات الميكروبات.
• تنشيط نمو النبات

والعديد من الآخرين. علاوة على ذلك ، يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء في العلاج الطبيعي لعلاج العديد من الأمراض ، بما في ذلك السرطان ، حيث يعزز توسع الشعيرات الدموية ، ويحفز تدفق الدم في الأوعية ، ويحسن المناعة ، وينتج تأثيرًا علاجيًا عامًا.

وهذا ليس مفاجئًا على الإطلاق ، لأن هذا الإشعاع يُعطى لنا بطبيعته كوسيلة لنقل الحرارة والحياة إلى جميع الكائنات الحية التي تحتاج إلى هذا الدفء والراحة ، متجاوزًا الفضاء الفارغ والهواء كوسطاء.

الأشعة تحت الحمراء هي إشعاع كهرومغناطيسي يقع على حدود الطيف الأحمر للضوء المرئي. لا تستطيع العين البشرية رؤية هذا الطيف ، لكننا نشعر به بجلدنا كحرارة. عندما تتعرض للأشعة تحت الحمراء ، تسخن الأجسام. كلما كان الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء أقصر ، كلما كان التأثير الحراري أقوى.

وفقًا للمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) ، يتم تقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى ثلاثة نطاقات: قريب ومتوسط ​​وبعيد. في الطب ، يستخدم علاج LED بالأشعة تحت الحمراء (LEDT) الأشعة تحت الحمراء القريبة فقط لأنه لا ينتشر على سطح الجلد ويخترق الهياكل تحت الجلد.

يقتصر طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة من 740 إلى 1400 نانومتر ، ولكن مع زيادة الطول الموجي ، تقل قدرة الأشعة على اختراق الأنسجة بسبب امتصاص الفوتونات بواسطة الماء. تستخدم أجهزة RIKTA ثنائيات الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي في حدود 860-960 نانومتر ومتوسط ​​الطاقة 60 ميغاواط (+/- 30).

إن إشعاع الأشعة تحت الحمراء ليس عميقًا مثل الليزر ، لكن له نطاقًا أوسع من التأثيرات. ثبت أن العلاج بالضوء يسرع من التئام الجروح ويقلل الالتهاب ويخفف الألم من خلال العمل على الأنسجة تحت الجلد وتعزيز تكاثر الخلايا والالتصاق في الأنسجة.

يساهم LEDT بشكل مكثف في تسخين أنسجة الهياكل السطحية ، ويحسن دوران الأوعية الدقيقة ، ويحفز تجديد الخلايا ، ويساعد على تقليل عملية الالتهاب واستعادة الظهارة.

فعالية الأشعة تحت الحمراء في العلاج البشري

يستخدم LEDT كإضافة إلى العلاج بالليزر منخفض الكثافة لأجهزة RIKTA وله تأثيرات علاجية ووقائية.

يساعد تأثير جهاز الأشعة تحت الحمراء على تسريع عمليات التمثيل الغذائي في الخلايا وتنشيط آليات التجديد وتحسين الدورة الدموية. إن عمل الأشعة تحت الحمراء معقد وله التأثيرات التالية على الجسم:

زيادة قطر الأوعية الدموية وتحسين الدورة الدموية ؛

تنشيط المناعة الخلوية.

إزالة تورم الأنسجة والالتهابات.

تخفيف متلازمات الآلام.

تحسين التمثيل الغذائي

إزالة التوتر العاطفي.

استعادة توازن الماء والملح ؛

تطبيع المستويات الهرمونية.

تؤثر الأشعة تحت الحمراء على الجلد ، وتهيج المستقبلات ، وتنقل إشارة إلى الدماغ. يستجيب الجهاز العصبي المركزي بشكل انعكاسي ، ويحفز عملية التمثيل الغذائي بشكل عام ويزيد المناعة الكلية.

تساهم الاستجابة الهرمونية في توسيع تجويف أوعية نمو الأوعية الدقيقة ، وتحسين تدفق الدم. هذا يؤدي إلى تطبيع ضغط الدم ، وتحسين نقل الأكسجين إلى الأعضاء والأنسجة.

سلامة

على الرغم من الفوائد التي يوفرها العلاج النبضي LED بالأشعة تحت الحمراء ، يجب تحديد جرعات التعرض للأشعة تحت الحمراء. يمكن أن يؤدي التعرض غير المنضبط للإشعاع إلى الحروق واحمرار الجلد وارتفاع درجة حرارة الأنسجة.

يجب أن يحدد أخصائي عدد ومدة الإجراءات ، وتواتر ومساحة الأشعة تحت الحمراء ، بالإضافة إلى ميزات العلاج الأخرى.

تطبيق الأشعة تحت الحمراء

أظهر علاج LEDT كفاءة عالية في علاج الأمراض المختلفة: الالتهاب الرئوي والأنفلونزا والتهاب اللوزتين والربو القصبي والتهاب الأوعية الدموية وتقرحات الفراش ودوالي الأوردة وأمراض القلب وعضة الصقيع والحروق وبعض أشكال التهاب الجلد وأمراض الجهاز العصبي المحيطي والأورام الخبيثة من الجلد.

الأشعة تحت الحمراء ، جنبًا إلى جنب مع الإشعاع الكهرومغناطيسي والليزر ، لها تأثير تقوي عام وتساعد في العلاج والوقاية من العديد من الأمراض. يجمع جهاز "Rikta" بين إشعاع من نوع متعدد المكونات ويسمح لك بتحقيق أقصى تأثير في وقت قصير. يمكنك شراء جهاز الأشعة تحت الحمراء من.

الأشعة تحت الحمراء (IR) هو إشعاع كهرومغناطيسي بطول موجي أطول من الضوء المرئي ، يمتد من الطرف الأحمر الاسمي للطيف المرئي بمقدار 0.74 ميكرومتر (ميكرون) إلى 300 ميكرومتر. يتوافق نطاق الطول الموجي هذا مع نطاق تردد من 1 إلى 400 THz تقريبًا ، ويتضمن معظم الإشعاع الحراري المنبعث من الأجسام القريبة من درجة حرارة الغرفة. تنبعث الأشعة تحت الحمراء أو تمتصها الجزيئات عندما تغير حركاتها الدورانية والاهتزازية. تم اكتشاف وجود الأشعة تحت الحمراء لأول مرة في عام 1800 بواسطة عالم الفلك ويليام هيرشل.

تأتي معظم الطاقة القادمة من الشمس إلى الأرض على شكل أشعة تحت الحمراء. يوفر ضوء الشمس في ذروته إضاءة تزيد قليلاً عن 1 كيلوواط لكل متر مربع فوق مستوى سطح البحر. من هذه الطاقة ، 527 واط عبارة عن أشعة تحت حمراء ، و 445 واط ضوء مرئي ، و 32 واط أشعة فوق بنفسجية.

يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء في التطبيقات الصناعية والعلمية والطبية. تسمح أجهزة الرؤية الليلية التي تستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء للناس بمراقبة الحيوانات التي لا يمكن رؤيتها في الظلام. في علم الفلك ، يتيح التصوير بالأشعة تحت الحمراء مراقبة الأشياء المخبأة بواسطة الغبار بين النجوم. تستخدم كاميرات الأشعة تحت الحمراء للكشف عن فقدان الحرارة في الأنظمة المعزولة ، ومراقبة التغيرات في تدفق الدم في الجلد ، واكتشاف ارتفاع درجة حرارة المعدات الكهربائية.

مقارنة خفيفة
اسم	الطول الموجي	التردد هرتز)	طاقة الفوتون (eV)
أشعة غاما	أقل من 0.01 نانومتر	أكثر من 10 EHZ	124 كيلو فولت - 300 + GeV
الأشعة السينية	0.01 نانومتر إلى 10 نانومتر		124 فولت إلى 124 كيلو فولت
الأشعة فوق البنفسجية	10 نانومتر - 380 نانومتر	30 PHZ - 790 هرتز	3.3 فولت إلى 124 فولت
ضوء مرئي	380 نانومتر - 750 نانومتر	790 تيراهيرتز - 405 تيراهيرتز	1.7 فولت - 3.3 فولت
الأشعة تحت الحمراء	750 نانومتر - 1 ملم	405 THz - 300 جيجا هرتز	1.24 مي فولت - 1.7 فولت
الميكروويف	1 مم - 1 متر	300 جيجا هرتز - 300 ميجا هرتز	1.24 µeV - 1.24 ميجا فولت
	1 مم - 100 كم	300 جيجاهرتز - 3 هرتز	12.4 fev - 1.24 meV

تستخدم صور الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع للتطبيقات العسكرية والمدنية. تشمل التطبيقات العسكرية المراقبة والمراقبة الليلية والتوجيه والتتبع. تشمل التطبيقات غير العسكرية تحليل الكفاءة الحرارية ، والمراقبة البيئية ، وفحص المنشآت الصناعية ، والاستشعار عن بعد لدرجة الحرارة ، والاتصالات اللاسلكية قصيرة المدى ، والتحليل الطيفي ، والتنبؤ بالطقس. يستخدم علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء مستشعرًا مزودًا بالتلسكوبات لاختراق المناطق المتربة في الفضاء مثل السحب الجزيئية واكتشاف الأشياء مثل الكواكب.

على الرغم من اعتبار منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة (780-1000 نانومتر) مستحيلة منذ فترة طويلة بسبب الضوضاء في الأصباغ البصرية ، إلا أن الإحساس بالأشعة تحت الحمراء القريبة قد نجا في الكارب وفي ثلاثة أنواع من السيكليد. تستخدم الأسماك طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة لالتقاط الفريسة وللتوجيه الضوئي أثناء السباحة. يمكن أن يكون طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة للأسماك مفيدًا في ظروف الإضاءة المنخفضة عند الغسق وفي أسطح المياه العكرة.

تعديل ضوئي

يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب ، أو التعديل الضوئي ، لعلاج القرحة التي يسببها العلاج الكيميائي وكذلك التئام الجروح. هناك عدد من الأعمال المتعلقة بعلاج فيروس الهربس. تشمل المشاريع البحثية العمل على دراسة الجهاز العصبي المركزي والتأثيرات العلاجية من خلال تنظيم السيتوكروم والأكسيدازات والآليات الأخرى الممكنة.

المخاطر الصحية

يمكن أن تكون الأشعة تحت الحمراء القوية في بعض الصناعات وظروف درجات الحرارة المرتفعة ضارة بالعينين ، مما يؤدي إلى تلف البصر أو العمى للمستخدم. نظرًا لأن الإشعاع غير مرئي ، فمن الضروري ارتداء نظارات خاصة بالأشعة تحت الحمراء في مثل هذه الأماكن.

الأرض كباعث للأشعة تحت الحمراء

يمتص سطح الأرض والغيوم الإشعاع المرئي وغير المرئي من الشمس ويعيد معظم الطاقة في شكل الأشعة تحت الحمراء إلى الغلاف الجوي. تمتص بعض المواد الموجودة في الغلاف الجوي ، وخاصة قطرات السحب وبخار الماء ، وكذلك ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتريك وسداسي فلوريد الكبريت ومركبات الكلوروفلوروكربون ، الأشعة تحت الحمراء وتعيدها مرة أخرى في جميع الاتجاهات ، بما في ذلك العودة إلى الأرض. وبالتالي ، فإن تأثير الدفيئة يحافظ على الغلاف الجوي والسطح أكثر دفئًا مما لو لم يكن هناك مخمدات الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي.

تاريخ علم الأشعة تحت الحمراء

يُنسب اكتشاف الأشعة تحت الحمراء إلى عالم الفلك ويليام هيرشل ، في أوائل القرن التاسع عشر. نشر هيرشل نتائج بحثه في عام 1800 للجمعية الملكية في لندن. استخدم Herschel المنشور لكسر الضوء من الشمس واكتشاف الأشعة تحت الحمراء ، خارج الجزء الأحمر من الطيف ، من خلال زيادة درجة الحرارة المسجلة على مقياس حرارة. تفاجأ بالنتيجة وأطلق عليها اسم "أشعة الحرارة". ظهر مصطلح "الأشعة تحت الحمراء" فقط في نهاية القرن التاسع عشر.

تشمل التواريخ المهمة الأخرى ما يلي:

• 1737: تنبأ Emilie du Chatelet بما يعرف اليوم بالأشعة تحت الحمراء في أطروحته.
• 1835: صنع ماسيدونيو ميجليوني أول قوالب حرارية بكاشف الأشعة تحت الحمراء.
• 1860: صاغ غوستاف كيرشوف نظرية الجسم الأسود.
• 1873: اكتشف ويلوبي سميث الموصلية الضوئية للسيلينيوم.
• 1879: تمت صياغة قانون ستيفان بولتزمان تجريبياً ، والذي بموجبه تكون الطاقة التي يشعها الجسم الأسود بالكامل متناسبة.
• ثمانينيات وتسعينيات القرن التاسع عشر: حل كل من اللورد رايلي وويلهلم وين جزءًا من معادلة الجسم الأسود ، لكن كلا الحلين تقريبيان. وقد سميت هذه المشكلة بـ "كارثة الأشعة فوق البنفسجية وكارثة الأشعة تحت الحمراء".
• 1901: نشر ماكس بلانك ماكس بلانك معادلة ونظرية الجسم الأسود. لقد حل مشكلة تكميم انتقالات الطاقة المسموح بها.
• 1905: طور ألبرت أينشتاين نظرية التأثير الكهروضوئي التي تحدد الفوتونات. أيضا ويليام كوبلنتز في التحليل الطيفي والقياس الإشعاعي.
• 1917: طور Theodor Case مستشعر كبريتيد الثاليوم ؛ طور البريطانيون أول جهاز بحث وتتبع بالأشعة تحت الحمراء في الحرب العالمية الأولى واكتشاف الطائرات في نطاق ميل واحد.
• 1935: أملاح الرصاص - التوجيه المبكر للصواريخ في الحرب العالمية الثانية.
• 1938: تنبأ تيو تا أنه يمكن استخدام التأثير الكهروحراري للكشف عن الأشعة تحت الحمراء.
• 1952: اكتشف ن. ويلكر Antimonides ، مركبات الأنتيمون مع المعادن.
• 1950: شكلت أدوات بول كروز وتكساس صورًا بالأشعة تحت الحمراء قبل عام 1955.
• الخمسينيات والستينيات: المواصفات والتقسيمات الإشعاعية التي حددها فريد نيكوديميناس ، روبرت كلارك جونز.
• 1958: اكتشف دبليو دي لوسون (مؤسسة الرادار الملكية ، مالفيرن) خصائص الكشف الخاصة بالديود الضوئي للأشعة تحت الحمراء.
• 1958: طور Falcon صواريخ باستخدام الأشعة تحت الحمراء وأول كتاب مدرسي عن مستشعرات الأشعة تحت الحمراء ظهر بواسطة Paul Cruz وآخرون.
• 1961: اخترع جاي كوبر نظام الكشف الكهروحراري.
• 1962: قام كروز ورودات بترويج الثنائيات الضوئية ؛ تتوفر عناصر من الإشارات ومصفوفات الخطوط.
• 1964: اكتشف دبليو جي إيفانز المستقبلات الحرارية للأشعة تحت الحمراء في خنفساء.
• 1965: أول دليل للأشعة تحت الحمراء وأول أجهزة تصوير حرارية تجارية ؛ تم تشكيل معمل الرؤية الليلية في جيش الولايات المتحدة الأمريكية (حاليًا هو مختبر التحكم في الرؤية الليلية وأجهزة الاستشعار الإلكترونية.
• 1970: اقترح ويلارد بويل وجورج إي سميث جهازًا مزدوج الشحن لهاتف التصوير.
• 1972: تم إنشاء وحدة برمجية عامة.
• 1978: علم فلك التصوير بالأشعة تحت الحمراء يأتي من العمر ، والمرصد المخطط ، والإنتاج الضخم للأنتيمونيدات والصمامات الثنائية الضوئية وغيرها من المواد.