Radiazione infrarossa. Sorgenti di radiazione infrarossa: tipologie, applicazioni

INTRODUZIONE

L'imperfezione della propria natura, compensata dalla flessibilità dell'intelletto, spingeva costantemente una persona alla ricerca. Il desiderio di volare come un uccello, nuotare come un pesce o, diciamo, vedere di notte come un gatto, si è incarnato nella realtà quando sono state raggiunte le conoscenze e la tecnologia richieste. La ricerca scientifica era spesso stimolata dalle esigenze dell'attività militare ei risultati erano determinati dal livello tecnologico esistente.

Ampliare il campo visivo per visualizzare informazioni inaccessibili all'occhio è uno dei compiti più difficili, in quanto richiede una seria formazione scientifica e una base tecnica ed economica significativa. I primi risultati positivi in ​​questa direzione furono ottenuti negli anni '30. Il problema dell'osservazione in condizioni di scarsa luminosità acquistò particolare rilevanza durante la seconda guerra mondiale.

Naturalmente, gli sforzi profusi in questa direzione hanno portato a progressi nella ricerca scientifica, nella medicina, nella tecnologia della comunicazione e in altri campi.

FISICA DELLA RADIAZIONE INFRAROSSA

Radiazione infrarossa- radiazione elettromagnetica che occupa la regione spettrale tra l'estremità rossa della luce visibile (con una lunghezza d'onda (= m) e un'emissione radio a onde corte (= m). La radiazione infrarossa fu scoperta nel 1800 dallo scienziato inglese W. Herschel. 123 anni dopo la scoperta della radiazione infrarossa, il fisico sovietico A. A. Glagoleva-Arkadyeva ha ricevuto onde radio con una lunghezza d'onda di circa 80 micron, cioè situate nella gamma di lunghezze d'onda dell'infrarosso. Ciò ha dimostrato che la luce, i raggi infrarossi e le onde radio sono della stessa natura, tutti questi sono solo varietà di onde elettromagnetiche ordinarie.

La radiazione infrarossa è anche chiamata radiazione "termica", poiché tutti i corpi, solidi e liquidi, riscaldati a una certa temperatura, irradiano energia nello spettro infrarosso.

SORGENTI IR

PRINCIPALI SORGENTI DI RADIAZIONE IR DI ALCUNI OGGETTI

Radiazione infrarossa da missili balistici e oggetti spaziali

radiazione infrarossa degli aerei

Radiazione infrarossa da navi di superficie

torcia marciante

motore, che è un flusso di gas in fiamme che trasporta particelle solide sospese di cenere e fuliggine, che si formano durante la combustione del carburante per missili.

Corpo a razzo.

Terra che riflette alcuni dei raggi del sole che la colpiscono.

La Terra stessa.

Radiazioni del Sole, della Terra, della Luna e di altre fonti riflesse dalla cellula dell'aeromobile.

Autoirraggiamento del tubo di prolunga e dell'ugello di un motore a turbogetto o dei tubi di scarico di motori alternativi.

Proprio irraggiamento termico del getto di gas di scarico.

Radiazione termica propria della pelle dell'aeromobile, che si verifica a causa del riscaldamento aerodinamico durante il volo ad alta velocità.

Rivestimento del camino.

scarico

buco del camino

PRINCIPALI PROPRIETÀ DELLA RADIAZIONE IR

1. Passa attraverso alcuni corpi opachi, anche attraverso la pioggia,

foschia, neve.

2. Produce un effetto chimico sulle lastre fotografiche.

3. Assorbito dalla sostanza, la riscalda.

4. Provoca un effetto fotoelettrico interno nel germanio.

5. Invisibile.

6. Capace di fenomeni di interferenza e diffrazione.

7. Registro con metodi termici, fotoelettrici e

fotografico.

CARATTERISTICHE IR

Attenuazione riflessa intrinseca Fisica

oggetti termici IR Caratteristiche della radiazione IR IR

radiazione di radiazione nell'atmosfera sfondi di radiazione

Specifiche

Principale concetti

Radiazione termica propria dei corpi riscaldati

Il concetto fondamentale è un corpo assolutamente nero. Un corpo assolutamente nero è un corpo che assorbe tutta la radiazione incidente su di esso a qualsiasi lunghezza d'onda. La distribuzione dell'intensità della radiazione di un corpo nero (z / n Planck): , dove è la luminosità spettrale della radiazione a una temperatura T, è la lunghezza d'onda in micron, C1 e C2 sono coefficienti costanti: C1 \u003d 1,19 * W * micron * cm * sr,

С2=1.44*μm*deg. Lunghezza d'onda massima (legge di Wien): dove T è la temperatura assoluta del corpo.

Densità di radiazione integrale - Legge di Stefan - Boltzmann:

Radiazione IR riflessa dagli oggetti

La massima radiazione solare, che determina la componente riflessa, corrisponde a lunghezze d'onda inferiori a 0,75 μm, e il 98% dell'energia totale della radiazione solare ricade sulla regione spettrale fino a 3 μm. Spesso questa lunghezza d'onda è considerata il confine che separa le componenti riflesse (solari) e intrinseche della radiazione IR degli oggetti. Pertanto, si può presumere che nella parte vicina dello spettro IR (fino a 3 μm) la componente riflessa sia determinante e la distribuzione dell'irraggiamento sugli oggetti dipenda dalla distribuzione del coefficiente di riflessione e dell'irraggiamento. Per la parte più lontana dello spettro IR, l'autoirradiazione degli oggetti è decisiva e la distribuzione della radiazione sulla loro area dipende dalla distribuzione dell'emissività e della temperatura.

Nella parte delle onde medie dello spettro IR, tutti e quattro i parametri devono essere presi in considerazione.

Attenuazione della radiazione IR nell'atmosfera

Nella gamma di lunghezze d'onda IR, ci sono diverse finestre di trasparenza e la dipendenza della trasmissione atmosferica dalla lunghezza d'onda ha una forma molto complessa. L'attenuazione della radiazione IR è determinata dalle bande di assorbimento del vapore acqueo e dei componenti gassosi, principalmente anidride carbonica e ozono, nonché dai fenomeni di scattering della radiazione. Vedere la figura "Assorbimento IR".

Caratteristiche fisiche dei fondi di radiazione IR

La radiazione IR ha due componenti: la propria radiazione termica e la radiazione riflessa (diffusa) dal Sole e da altre fonti esterne. Nella gamma di lunghezze d'onda inferiori a 3 μm, domina la radiazione solare riflessa e diffusa. In questo intervallo di lunghezze d'onda, di norma, si può trascurare l'irraggiamento termico intrinseco degli sfondi. Al contrario, nell'intervallo di lunghezza d'onda superiore a 4 μm, predomina la radiazione termica intrinseca degli sfondi, mentre la radiazione riflessa (diffusa) può essere trascurata. radiazione solare. L'intervallo di lunghezze d'onda di 3-4 micron è, per così dire, di transizione. In questo intervallo si osserva un minimo pronunciato della luminosità delle formazioni di fondo.

ASSORBIMENTO IR

Spettro di trasmissione atmosferica nella regione del vicino e medio infrarosso (1.2-40 µm) al livello del mare (curva inferiore nei grafici) e ad un'altitudine di 4000 m (curva superiore); nella gamma submillimetrica (300-500 micron), la radiazione non raggiunge la superficie terrestre.

IMPATTO SULL'UOMO

Fin dall'antichità si conosceva bene il potere benefico del calore, o, in termini scientifici, radiazione infrarossa.

Nello spettro dell'infrarosso esiste una regione con lunghezze d'onda di circa 7-14 micron (la cosiddetta parte a lunghezza d'onda lunga della gamma dell'infrarosso), che ha un effetto benefico davvero unico sul corpo umano. Questa parte della radiazione infrarossa corrisponde alla radiazione del corpo umano stesso con un massimo ad una lunghezza d'onda di circa 10 micron. Pertanto, il nostro corpo percepisce qualsiasi radiazione esterna con tali lunghezze d'onda come "proprie". La fonte naturale più famosa di raggi infrarossi sulla nostra Terra è il Sole, e la fonte artificiale più famosa di raggi infrarossi a onde lunghe in Rus' è la stufa russa, e ogni persona ha sicuramente sperimentato i loro effetti benefici. La cottura dei cibi con le onde infrarosse rende i cibi particolarmente gustosi, preserva vitamine e sali minerali e non ha nulla a che fare con i forni a microonde.

Influenzando il corpo umano nella parte delle onde lunghe della gamma dell'infrarosso, si può ottenere un fenomeno chiamato "assorbimento risonante", in cui l'energia esterna sarà attivamente assorbita dal corpo. Come risultato di questo effetto, l'energia potenziale della cellula corporea aumenta e l'acqua non legata la lascia, aumenta l'attività di specifiche strutture cellulari, aumenta il livello delle immunoglobuline, aumenta l'attività degli enzimi e degli estrogeni e si verificano altre reazioni biochimiche. Questo vale per tutti i tipi di cellule del corpo e del sangue.

CARATTERISTICHE DELLE IMMAGINI IR DEGLI OGGETTI

Le immagini all'infrarosso hanno una distribuzione insolita dei contrasti tra oggetti noti per l'osservatore a causa di una diversa distribuzione delle caratteristiche ottiche delle superfici degli oggetti nella gamma IR rispetto alla parte visibile dello spettro. La radiazione IR consente di rilevare oggetti nelle immagini IR che non sono visibili nelle normali fotografie. Puoi identificare aree di alberi e arbusti danneggiati, oltre a rivelare l'uso di vegetazione appena tagliata per mascherare oggetti. La diversa trasmissione dei toni nelle immagini ha portato alla creazione delle cosiddette riprese multizona, in cui la stessa sezione del piano degli oggetti viene fotografata contemporaneamente in diverse zone dello spettro da una telecamera multizona.

Un'altra caratteristica delle immagini IR, caratteristica delle mappe termiche, è che, oltre alla radiazione riflessa, la loro formazione coinvolge anche la radiazione intrinseca, e in alcuni casi solo questa. L'autoirradiazione è determinata dall'emissività delle superfici degli oggetti e dalla loro temperatura. Ciò consente di identificare le superfici riscaldate o le loro aree su mappe termiche completamente invisibili nelle fotografie e utilizzare le immagini termiche come fonte di informazioni sullo stato di temperatura di un oggetto.

Le immagini IR forniscono anche informazioni su oggetti che non sono più presenti al momento dello scatto. Così, ad esempio, sulla superficie del sito nel parcheggio dell'aeromobile, viene conservato per qualche tempo il suo ritratto termico, che può essere registrato su un'immagine IR.

La quarta caratteristica delle mappe di calore è la possibilità di registrare oggetti sia in assenza di radiazione incidente sia in assenza di differenze di temperatura; solo a causa delle differenze nell'emissività delle loro superfici. Questa proprietà consente di osservare gli oggetti nella completa oscurità e in tali condizioni in cui le differenze di temperatura sono uguali a impercettibili. In tali condizioni, le superfici metalliche non verniciate a bassa emissività sono particolarmente chiaramente identificate sullo sfondo di oggetti non metallici che sembrano più chiari ("scuri"), sebbene le loro temperature siano le stesse.

Un'altra caratteristica delle mappe di calore è legata al dinamismo dei processi termici che si verificano durante il giorno.In connessione con la naturale variazione di temperatura giornaliera, tutti gli oggetti su superficie terrestre partecipare a un processo di scambio termico continuo. La temperatura di ciascun corpo dipende dalle condizioni di scambio termico, Proprietà fisiche ambiente, proprietà proprie di un dato oggetto (capacità termica, conduttività termica), ecc. A seconda di questi fattori, il rapporto di temperatura degli oggetti adiacenti cambia durante il giorno, quindi le mappe di calore ottenute in momenti diversi anche dagli stessi oggetti differiscono l'una dall'altra .

APPLICAZIONE DELLA RADIAZIONE INFRAROSSA

Nel ventunesimo secolo iniziò l'introduzione della radiazione infrarossa nelle nostre vite. Ora trova applicazione nell'industria e nella medicina, nella vita quotidiana e nell'agricoltura. È versatile e può essere utilizzato per un'ampia varietà di scopi. Sono utilizzati in medicina legale, in fisioterapia, nell'industria per essiccare prodotti verniciati, murature edilizie, legno, frutta. Ottieni immagini di oggetti nell'oscurità, dispositivi per la visione notturna (binocoli notturni), nebbia.

Dispositivi per la visione notturna: la storia di generazioni

Generazione zero

"Vetro di tela"

Sistemi a tre e due elettrodi

    Fotocatodo

    Polsino

  1. Elettrodo di focalizzazione

metà degli anni '30

Centro di ricerca Philips, Olanda

All'estero - Zworykin, Farnsvord, Morton e von Ardenne; in URSS - G.A. Grinberg, AA. Artsimovich

Questo tubo intensificatore di immagine era costituito da due coppe annidate l'una nell'altra, sul cui fondo piatto erano depositati un fotocatodo e un fosforo. La tensione ad alta tensione applicata a questi strati creati

un campo elettrostatico che fornisce il trasferimento diretto di un'immagine elettronica da un fotocatodo a uno schermo con un fosforo. Come strato fotosensibile nel vetro Holst, è stato utilizzato un fotocatodo argento-ossigeno-cesio, che aveva una sensibilità piuttosto bassa, sebbene fosse utilizzabile nell'intervallo fino a 1,1 μm. Inoltre, questo fotocatodo aveva alto livello rumore, che ha richiesto un raffreddamento a meno 40 °C per essere eliminato.

I progressi nell'ottica elettronica hanno permesso di sostituire il trasferimento diretto dell'immagine con la messa a fuoco mediante un campo elettrostatico. Il più grande svantaggio di un tubo intensificatore di immagine con trasferimento dell'immagine elettrostatico è un forte calo della risoluzione dal centro del campo visivo ai bordi dovuto alla non coincidenza dell'immagine dell'elettrone curvilineo con un fotocatodo piatto e uno schermo. Per risolvere questo problema, hanno iniziato a renderli sferici, il che ha notevolmente complicato il design delle lenti, che di solito sono progettate per superfici piane.

Prima generazione

Tubi intensificatori di immagine multistadio

URSS, M.M. Bootslov

ditte RCA, ITT (USA), Philips (Paesi Bassi)

Le lenti piano-concave sono state sviluppate sulla base di lastre in fibra ottica (FOP), che sono un pacchetto di molti LED, e hanno iniziato ad essere installate al posto delle finestre di ingresso e uscita. Immagine ottica, proiettato sulla superficie piana del FOP, viene trasmesso senza distorsioni al lato concavo, che assicura la coniugazione delle superfici piane del fotocatodo e dello schermo con un campo elettronico curvilineo. Come risultato dell'uso del VOP, la risoluzione sull'intero campo visivo è diventata la stessa del centro.

Seconda generazione

Amplificatore di emissione secondaria

pseudobinoculare

1- fotocatodo

Placca a 3 microcanali

4- schermo

Negli anni '70

imprese statunitensi

ditta "Praxitronic" (Germania)

Questo elemento è un setaccio con canali regolarmente distanziati di circa 10 µm di diametro e non più di 1 mm di spessore. Il numero di canali è uguale al numero di elementi dell'immagine ed è dell'ordine di 10 6 . Entrambe le superfici della piastra a microcanali (MCP) sono lucidate e metallizzate e tra di esse viene applicata una tensione di diverse centinaia di volt.

Entrando nel canale, l'elettrone subisce collisioni con il muro e mette fuori combattimento gli elettroni secondari. In un campo elettrico tirante, questo processo si ripete molte volte, permettendo di ottenere un guadagno di NxlO di 4 volte. Per ottenere canali MCP viene utilizzata una fibra ottica di composizione chimica eterogenea.

Sono stati sviluppati tubi intensificatori di immagine con MCP dal design biplanare, cioè senza lente elettrostatica, una sorta di ritorno tecnologico al trasferimento diretto, come nel "vetro di Holst", dell'immagine. I tubi intensificatori di immagine in miniatura risultanti hanno permesso di sviluppare occhiali per la visione notturna (NVG) di un sistema pseudobinoculare, in cui l'immagine proveniente da un tubo intensificatore di immagine viene suddivisa in due oculari utilizzando un prisma di divisione del raggio. La rotazione dell'immagine qui viene eseguita in mini-lenti aggiuntive.

terza generazione

Intensificatore d'immagine P+ e SUPER II+

iniziato negli anni '70 ai nostri giorni

aziende per lo più americane

lungo sviluppo scientifico e complessa tecnologia di produzione, che determinano l'elevato costo dell'intensificatore di immagine terza generazione, è compensato dall'altissima sensibilità del fotocatodo. La sensibilità integrata di alcuni campioni raggiunge i 2000 mA/W, la resa quantica (il rapporto tra il numero di elettroni emessi e il numero di quanti incidenti sul fotocatodo con una lunghezza d'onda nella regione di massima sensibilità) supera il 30%! La risorsa di tali tubi intensificatori di immagine è di circa 3.000 ore, il costo va da $ 600 a $ 900, a seconda del design.

CARATTERISTICHE PRINCIPALI DELL'IMMAGINE

Generazioni di intensificatori d'immagine

Tipo di fotocatodo

Integrante

sensibilità,

Sensibilità a

lunghezze d'onda 830-850

Guadagno,

Conveniente

allineare

riconoscimento

figure umane dentro

condizioni di illuminazione notturna naturale, m

"Vetro di tela"

circa 1, illuminazione IR

solo al chiaro di luna o illuminatore IR

SuperII+ o II++

Radiazione infrarossa - radiazione elettromagnetica nell'intervallo di lunghezze d'onda da casa M. Qualsiasi corpo (gassoso, liquido, solido) con una temperatura superiore allo zero assoluto (-273 ° C) può essere considerato una fonte di radiazione infrarossa (IR). L'analizzatore visivo umano non percepisce i raggi nella gamma degli infrarossi. Pertanto, i segni di smascheramento specifici in questa gamma sono ottenuti utilizzando dispositivi speciali (visione notturna, termocamere) che hanno una risoluzione peggiore dell'occhio umano. Nel caso generale, le caratteristiche di smascheramento di un oggetto nel campo IR includono quanto segue: 1) caratteristiche geometriche dell'aspetto dell'oggetto (forma, dimensioni, dettagli della superficie); 2) temperatura superficiale. I raggi infrarossi sono assolutamente sicuri per il corpo umano, a differenza dei raggi X, ultravioletti o microonde. Non esiste un'area in cui il metodo naturale di trasferimento del calore non sarebbe utile. Dopotutto, tutti sanno che una persona non può diventare più intelligente della natura, possiamo solo imitarla.

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Radiazione infrarossa- radiazione elettromagnetica che occupa la regione spettrale compresa tra l'estremità rossa della luce visibile (con una lunghezza d'onda λ = 0,74 micron e una frequenza di 430 THz) e radiazione radio a microonde (λ ~ 1-2 mm, frequenza 300 GHz).

L'intera gamma di radiazioni infrarosse è condizionatamente suddivisa in tre aree:

Il bordo a onde lunghe di questo intervallo è talvolta distinto in un intervallo separato di onde elettromagnetiche: radiazione terahertz (radiazione submillimetrica).

La radiazione infrarossa è anche chiamata "radiazione termica", poiché la radiazione infrarossa proveniente da oggetti riscaldati viene percepita dalla pelle umana come una sensazione di calore. In questo caso, le lunghezze d'onda emesse dal corpo dipendono dalla temperatura di riscaldamento: maggiore è la temperatura, minore è la lunghezza d'onda e maggiore è l'intensità della radiazione. Lo spettro di emissione di un corpo assolutamente nero a temperature relativamente basse (fino a diverse migliaia di Kelvin) si trova principalmente in questo intervallo. La radiazione infrarossa viene emessa da atomi o ioni eccitati.

YouTube enciclopedico

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    Sottotitoli

Storia della scoperta e caratteristiche generali

La radiazione infrarossa fu scoperta nel 1800 dall'astronomo inglese W. Herschel. Essendo impegnato nello studio del Sole, Herschel cercava un modo per ridurre il riscaldamento dello strumento con cui venivano effettuate le osservazioni. Usando i termometri per determinare gli effetti di diverse parti dello spettro visibile, Herschel ha scoperto che il "calore massimo" si trova dietro il colore rosso saturo e, forse, "dietro la rifrazione visibile". Questo studio ha segnato l'inizio dello studio della radiazione infrarossa.

In precedenza, le fonti di radiazioni infrarosse da laboratorio erano esclusivamente corpi incandescenti o scariche elettriche nei gas. Ora, sulla base di laser a stato solido ea gas molecolare, sono state create moderne sorgenti di radiazione infrarossa con frequenza regolabile o fissa. Per registrare la radiazione nella regione del vicino infrarosso (fino a ~1,3 μm), vengono utilizzate lastre fotografiche speciali. Una gamma di sensibilità più ampia (fino a circa 25 micron) è posseduta dai rivelatori fotoelettrici e dalle fotoresistenze. La radiazione nella regione del lontano infrarosso viene registrata dai bolometri, rilevatori sensibili al riscaldamento da parte della radiazione infrarossa.

Le apparecchiature IR sono ampiamente utilizzate sia nella tecnologia militare (ad esempio, per la guida missilistica) che nella tecnologia civile (ad esempio, nei sistemi di comunicazione in fibra ottica). Gli elementi ottici negli spettrometri IR sono lenti e prismi o reticoli di diffrazione e specchi. Per evitare l'assorbimento di radiazioni nell'aria, gli spettrometri a infrarossi lontani sono prodotti in una versione sottovuoto.

Poiché gli spettri infrarossi sono associati a moti rotazionali e vibrazionali in una molecola, nonché a transizioni elettroniche in atomi e molecole, la spettroscopia IR fornisce informazioni importanti sulla struttura di atomi e molecole, nonché sulla struttura a bande dei cristalli.

Bande infrarosse

Gli oggetti in genere emettono radiazioni infrarosse attraverso l'intero spettro di lunghezze d'onda, ma a volte interessa solo una regione limitata dello spettro perché i sensori in genere raccolgono radiazioni solo entro una certa larghezza di banda. Pertanto, la gamma dell'infrarosso è spesso suddivisa in gamme più piccole.

Il solito schema di divisione

La divisione più comune in intervalli più piccoli è la seguente:

Abbreviazione Lunghezza d'onda Energia fotonica Caratteristica
Vicino infrarosso, NIR 0,75-1,4 µm 0,9-1,7 EV Vicino IR, limitato da un lato dalla luce visibile, dall'altro dalla trasparenza dell'acqua, che si deteriora significativamente a 1,45 µm. I LED e i laser a infrarossi diffusi per i sistemi di comunicazione ottica in fibra e aviotrasportata operano in questa gamma. Anche le videocamere e i dispositivi per la visione notturna basati su tubi intensificatori di immagine sono sensibili in questa gamma.
Infrarossi a onde corte, SWIR 1,4-3 µm 0,4-0,9 EV L'assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte dell'acqua aumenta significativamente a 1450 nm. La gamma 1530-1560 nm domina la regione a lunga distanza.
Infrarossi a media lunghezza d'onda, MWIR 3-8 µm 150-400 megaV In questa gamma, i corpi riscaldati a diverse centinaia di gradi Celsius iniziano a irradiare. In questa gamma, le testine termiche homing dei sistemi di difesa aerea e le termocamere tecniche sono sensibili.
Infrarossi a lunghezza d'onda lunga, LWIR 8-15 µm 80-150 megaV In questo intervallo, i corpi con temperature intorno a zero gradi Celsius iniziano a irradiare. In questa gamma, le termocamere per dispositivi di visione notturna sono sensibili.
Infrarosso lontano, FIR 15 - 1000 µm 1,2-80 megaV

Schema C.I.E

Commissione internazionale sull'illuminazione Commissione Internazionale su Illuminazione ) raccomanda la suddivisione della radiazione infrarossa nei seguenti tre gruppi:

  • IR-A: 700 nm - 1400 nm (0,7 µm - 1,4 µm)
  • IR-B: 1400 nm - 3000 nm (1,4 µm - 3 µm)
  • IR-C: 3000 nm - 1 mm (3 µm - 1000 µm)

Schema ISO 20473

radiazione termica

La radiazione termica o radiazione è il trasferimento di energia da un corpo all'altro sotto forma di onde elettromagnetiche emesse dai corpi a causa della loro energia interna. La radiazione termica è principalmente nella regione infrarossa dello spettro da 0,74 micron a 1000 micron. Caratteristica distintiva il trasferimento di calore radiante è che può essere effettuato tra corpi che non sono solo in qualsiasi mezzo, ma anche nel vuoto. Un esempio di radiazione termica è la luce di una lampada a incandescenza. La potenza della radiazione termica di un oggetto che soddisfa i criteri di un corpo assolutamente nero è descritta dalla legge di Stefan-Boltzmann. Il rapporto tra le capacità radiative e assorbenti dei corpi è descritto dalla legge radiazione Kirchhoff. La radiazione termica è uno dei tre tipi elementari di trasferimento di energia termica (oltre alla conducibilità termica e alla convezione). La radiazione di equilibrio è la radiazione termica che è in equilibrio termodinamico con la materia.

Applicazione

Dispositivo per la visione notturna

Esistono diversi modi per visualizzare un'immagine a infrarossi invisibile:

  • Le moderne videocamere a semiconduttore sono sensibili nel vicino infrarosso. Per evitare errori di colore, le normali videocamere domestiche sono dotate di uno speciale filtro che taglia l'immagine IR. Le telecamere per i sistemi di sicurezza, di norma, non dispongono di tale filtro. Tuttavia, dentro tempo oscuro Non ci sono sorgenti naturali di IR vicini per un giorno, quindi senza illuminazione artificiale (ad esempio LED a infrarossi), tali telecamere non mostreranno nulla.
  • Tubo intensificatore di immagini: un dispositivo fotoelettronico a vuoto che amplifica la luce nello spettro visibile e nel vicino infrarosso. Ha un'elevata sensibilità ed è in grado di restituire un'immagine in condizioni di scarsa luminosità. Sono storicamente i primi dispositivi per la visione notturna, ampiamente utilizzati e attualmente in dispositivi per la visione notturna economici. Poiché funzionano solo nel vicino IR, come le videocamere a semiconduttore, richiedono illuminazione.
  • Bolometro - sensore termico. I bolometri per sistemi di visione tecnica e dispositivi per la visione notturna sono sensibili nell'intervallo di lunghezze d'onda di 3..14 micron (IR medio), che corrisponde alla radiazione di corpi riscaldati da 500 a -50 gradi Celsius. Pertanto, i dispositivi bolometrici non richiedono illuminazione esterna, registrando la radiazione degli oggetti stessi e creando un'immagine della differenza di temperatura.

termografia

Termografia a infrarossi, imaging termico o video termico- questo è un modo scientifico per ottenere un termogramma - un'immagine nei raggi infrarossi, che mostra un'immagine della distribuzione dei campi di temperatura. Le termocamere o le termocamere rilevano le radiazioni nella gamma infrarossa dello spettro elettromagnetico (circa 900-14000 nanometri o 0,9-14 µm) e, sulla base di queste radiazioni, creano immagini che consentono di determinare i luoghi surriscaldati o superraffreddati. Poiché la radiazione infrarossa viene emessa da tutti gli oggetti che hanno una temperatura, secondo la formula di Planck per la radiazione del corpo nero, la termografia consente di "vedere" l'ambiente con o senza luce visibile. La quantità di radiazione emessa da un oggetto aumenta all'aumentare della sua temperatura, quindi la termografia ci permette di vedere le differenze di temperatura. Quando guardiamo attraverso una termocamera, gli oggetti caldi vengono visti meglio di quelli raffreddati a temperatura ambiente; l'uomo e gli animali a sangue caldo sono più facilmente visibili nell'ambiente, sia di giorno che di notte. Di conseguenza, la promozione dell'uso della termografia può essere attribuita ai servizi militari e di sicurezza.

homing a infrarossi

Testa di riferimento a infrarossi: una testa di riferimento che funziona secondo il principio della cattura delle onde a infrarossi emesse da un bersaglio catturato. È un dispositivo ottico-elettronico progettato per identificare un bersaglio sullo sfondo circostante ed emettere un segnale di cattura a un dispositivo di avvistamento automatico (APU), nonché per misurare ed emettere un segnale della velocità angolare della linea di mira al autopilota.

Riscaldatore a infrarossi

Trasferimento dati

La diffusione di LED a infrarossi, laser e fotodiodi ha permesso di creare un metodo di trasmissione dati ottico senza fili basato su di essi. IN informatica solitamente utilizzato per collegare computer con dispositivi periferici (interfaccia IrDA) A differenza del canale radio, il canale infrarosso è insensibile alle interferenze elettromagnetiche, e questo ne consente l'utilizzo in condizioni industriali. Gli svantaggi del canale a infrarossi includono la necessità di finestre ottiche sull'apparecchiatura, il corretto orientamento relativo dei dispositivi, basse velocità di trasmissione (di solito non superano i 5-10 Mbps, ma sono possibili velocità significativamente più elevate quando si utilizzano laser a infrarossi). Inoltre, non è garantita la segretezza del trasferimento delle informazioni. In condizioni di visibilità diretta, un canale a infrarossi può fornire comunicazioni su distanze di diversi chilometri, ma è più conveniente per collegare computer situati nella stessa stanza, dove i riflessi dalle pareti della stanza forniscono una connessione stabile e affidabile. Il tipo più naturale di topologia qui è il "bus" (ovvero, il segnale trasmesso viene ricevuto simultaneamente da tutti gli abbonati). Il canale a infrarossi non poteva essere ampiamente utilizzato, è stato sostituito dal canale radio.

La radiazione termica viene utilizzata anche per ricevere segnali di avviso.

Telecomando

I diodi e i fotodiodi a infrarossi sono ampiamente utilizzati nei pannelli di controllo remoto, nei sistemi di automazione, nei sistemi di sicurezza, in alcuni telefoni cellulari (porta a infrarossi), ecc. I raggi infrarossi non distraggono l'attenzione di una persona a causa della loro invisibilità.

È interessante notare che la radiazione infrarossa di un telecomando domestico viene catturata facilmente utilizzando una fotocamera digitale.

La medicina

La radiazione infrarossa più utilizzata in medicina si trova in vari sensori di flusso sanguigno (PPG).

I misuratori diffusi della frequenza cardiaca (HR, HR - Heart Rate) e della saturazione di ossigeno nel sangue (Sp02) utilizzano LED di radiazione verde (per il polso) e rosso e infrarosso (per SpO2).

La radiazione laser a infrarossi viene utilizzata nella tecnica DLS (Digital Light Scattering) per determinare la frequenza del polso e le caratteristiche del flusso sanguigno.

I raggi infrarossi sono utilizzati in fisioterapia.

Influenza della radiazione infrarossa a onde lunghe:

  • Stimolazione e miglioramento della circolazione sanguigna Se esposto a radiazioni infrarosse a onde lunghe copertura della pelle si verifica l'irritazione dei recettori della pelle e, a causa della reazione dell'ipotalamo, si rilassa muscoli lisci vasi sanguigni Di conseguenza, i vasi sanguigni si dilatano.
  • Miglioramento dei processi metabolici. L'effetto termico della radiazione infrarossa stimola l'attività a livello cellulare, migliora i processi di neuroregolazione e metabolismo.

Sterilizzazione degli alimenti

Sterilizzato utilizzando la radiazione infrarossa prodotti alimentari ai fini della disinfezione.

industria alimentare

Una caratteristica dell'uso della radiazione IR in Industria alimentareè la possibilità di penetrazione di un'onda elettromagnetica in prodotti porosi capillari come grano, cereali, farina, ecc. Fino a una profondità di 7 mm. Questo valore dipende dalla natura della superficie, dalla struttura, dalle proprietà del materiale e dalla risposta in frequenza della radiazione. Un'onda elettromagnetica di una certa gamma di frequenze ha non solo un effetto termico, ma anche biologico sul prodotto, aiuta ad accelerare le trasformazioni biochimiche nei polimeri biologici (

La luce infrarossa è visivamente inaccessibile alla visione umana. Nel frattempo, le lunghe onde infrarosse vengono percepite dal corpo umano come calore. La luce infrarossa ha alcune proprietà della luce visibile. La radiazione di questa forma si presta alla messa a fuoco, viene riflessa e polarizzata. Teoricamente, la luce IR è più interpretata come radiazione infrarossa (IR). Space IR occupa la gamma spettrale della radiazione elettromagnetica 700 nm - 1 mm. Le onde IR sono più lunghe della luce visibile e più corte delle onde radio. Di conseguenza, le frequenze IR sono superiori alle frequenze delle microonde e inferiori alle frequenze della luce visibile. La frequenza IR è limitata alla gamma di 300 GHz - 400 THz.

Le onde infrarosse furono scoperte dall'astronomo britannico William Herschel. La scoperta è stata registrata nel 1800. Utilizzando prismi di vetro nei suoi esperimenti, lo scienziato ha esplorato in questo modo la possibilità di dividere la luce solare in componenti separate.

Quando William Herschel dovette misurare la temperatura dei singoli fiori, scoprì un fattore nell'aumento della temperatura quando passava attraverso la seguente serie in successione:

  • Viola,
  • blu,
  • verdi,
  • tuorlo,
  • arancia,
  • rosso.

Gamma di onde e frequenze della radiazione IR

Sulla base della lunghezza d'onda, gli scienziati dividono condizionatamente la radiazione infrarossa in diverse parti spettrali. Tuttavia, non esiste un'unica definizione dei confini di ogni singola parte.

Scala della radiazione elettromagnetica: 1 - onde radio; 2 - microonde; 3 - Onde IR; 4 - luce visibile; 5 - ultravioletto; 6 - raggi X; 7 - raggi gamma; B è l'intervallo di lunghezze d'onda; E - energia

Teoricamente, sono designati tre intervalli di onde:

  1. Vicino
  2. Media
  3. Ulteriore

La gamma del vicino infrarosso è contrassegnata da lunghezze d'onda vicine alla fine dello spettro della luce visibile. Il segmento d'onda approssimativo calcolato è qui indicato dalla lunghezza: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 micron). La frequenza di radiazione è di circa 215-400 Hz. Il corto raggio IR emetterà un minimo di calore.

Intervallo IR medio (intermedio), copre lunghezze d'onda di 1300-3000 nm (1,3 - 3 micron). Le frequenze sono misurate qui nell'intervallo di 20-215 THz. Il livello di calore irradiato è relativamente basso.

La gamma del lontano infrarosso è la più vicina alla gamma delle microonde. Allineamento: 3-1000 micron. Intervallo di frequenza 0,3-20 THz. Questo gruppo è costituito da lunghezze d'onda corte all'intervallo di frequenza massimo. È qui che viene emesso il massimo calore.

Applicazione della radiazione infrarossa

I raggi IR sono stati utilizzati in vari campi. Tra i dispositivi più famosi ci sono termocamere, apparecchiature per la visione notturna, ecc. Apparecchiature di comunicazione e di rete La luce IR viene utilizzata sia nelle operazioni cablate che wireless.

Un esempio del funzionamento di un dispositivo elettronico: una termocamera, il cui principio si basa sull'uso della radiazione infrarossa. E questo è solo un esempio tra tanti altri.

I telecomandi sono dotati di un sistema di comunicazione IR a corto raggio, in cui il segnale viene trasmesso tramite LED IR. Esempio: familiare Elettrodomestici- Televisori, condizionatori d'aria, lettori. La luce a infrarossi trasmette i dati su sistemi di cavi in ​​fibra ottica.

Inoltre, la radiazione infrarossa viene utilizzata attivamente dall'astronomia di ricerca per studiare lo spazio. È grazie alla radiazione infrarossa che è possibile rilevare oggetti spaziali, invisibile agli occhi persona.

Fatti poco noti sulla luce IR

Gli occhi umani non possono davvero vedere i raggi infrarossi. Ma la pelle del corpo umano è in grado di “vederli”, reagendo ai fotoni, e non solo alle radiazioni termiche.

La superficie della pelle sporge effettivamente bulbo oculare". Se esci in una giornata di sole, chiudi gli occhi e allunghi i palmi verso il cielo, puoi facilmente trovare la posizione del sole.

In inverno, in una stanza dove la temperatura dell'aria è di 21-22ºС, vestiti in modo caldo (maglione, pantaloni). In estate, nella stessa stanza, alla stessa temperatura, anche le persone si sentono a proprio agio, ma con abiti più leggeri (pantaloncini, maglietta).

È facile spiegare questo fenomeno: nonostante la stessa temperatura dell'aria, le pareti e il soffitto della stanza si irradiano in estate Di più onde del lontano infrarosso trasportate dalla luce solare (FIR - Far Infrared). Pertanto, il corpo umano alla stessa temperatura, in estate percepiva più calore.

Il calore IR è riprodotto da qualsiasi organismo vivente e oggetto inanimato. Sullo schermo della termocamera, questo momento è notato più che chiaramente.

Coppie di persone che dormono nello stesso letto sono involontariamente trasmettitori e ricevitori di onde FIR in relazione l'una con l'altra. Se una persona è sola a letto, funge da trasmettitore di onde FIR, ma non riceve più le stesse onde in cambio.

Quando le persone parlano tra loro, inviano e ricevono involontariamente vibrazioni di onde FIR l'una dall'altra. Gli abbracci amichevoli (d'amore) attivano anche la trasmissione della radiazione FIR tra le persone.

In che modo la natura percepisce la luce infrarossa?

Gli esseri umani non sono in grado di vedere la luce infrarossa, ma i serpenti della famiglia delle vipere oi serpenti a sonagli (come i serpenti a sonagli) hanno "fosse" sensoriali che vengono utilizzate per visualizzare la luce infrarossa.

Questa proprietà consente ai serpenti di rilevare gli animali a sangue caldo nella completa oscurità. Si pensa che i serpenti con due fosse sensoriali abbiano una percezione della profondità a infrarossi.

Proprietà del serpente IR: 1, 2 - zone sensibili della cavità sensoriale; 3 - cavità della membrana; 4 - cavità interna; 5 - fibra MG; 6 - cavità esterna

I pesci usano con successo la luce del vicino infrarosso (NIR) per catturare la preda e navigare nelle aree acquatiche. Questo senso di NIR aiuta il pesce a navigare con precisione in condizioni di scarsa illuminazione, al buio o in acque torbide.

La radiazione infrarossa svolge un ruolo importante nel modellare il tempo e il clima della Terra, proprio come la luce solare. La massa totale di luce solare assorbita dalla Terra, in una pari quantità di radiazione IR, deve viaggiare dalla Terra verso lo spazio. Altrimenti inevitabile il riscaldamento globale o raffreddamento globale.

C'è un'ovvia ragione per cui l'aria si raffredda rapidamente in una notte secca. Basso livello l'umidità e l'assenza di nuvole nel cielo aprono la strada alla radiazione infrarossa. I raggi infrarossi entrano nello spazio più velocemente e, di conseguenza, portano via il calore più velocemente.

Una parte significativa di ciò che arriva sulla Terra è la luce infrarossa. Qualsiasi organismo o oggetto naturale ha una temperatura, il che significa che rilascia energia a infrarossi. Anche gli oggetti a priori freddi (come i cubetti di ghiaccio) emettono luce infrarossa.

Potenziale tecnico della zona infrarossa

Il potenziale tecnico dei raggi IR è illimitato. Molti esempi. Il tracciamento a infrarossi (homing) viene utilizzato nei sistemi di controllo missilistico passivo. In questo caso viene utilizzata la radiazione elettromagnetica proveniente dal bersaglio, ricevuta nella parte infrarossa dello spettro.

Sistemi di tracciamento del bersaglio: 1, 4 - camera di combustione; 2, 6 - scarico della fiamma relativamente lungo; 5 - flusso freddo che bypassa la camera calda; 3, 7 - assegnato firma IR importante

I satelliti meteorologici dotati di radiometri a scansione producono immagini termiche, che consentono quindi ai metodi analitici di determinare l'altezza e il tipo di nuvole, calcolare le temperature della terraferma e delle acque superficiali e determinare le caratteristiche della superficie oceanica.

La radiazione infrarossa è il modo più comune per controllare a distanza vari dispositivi. Sulla base della tecnologia FIR, molti prodotti vengono sviluppati e prodotti. I giapponesi eccellevano qui. Ecco solo alcuni esempi popolari in Giappone e nel mondo:

  • tamponi e riscaldatori speciali FIR;
  • Piastre FIR per mantenere freschi a lungo pesce e verdure;
  • carta ceramica e ceramica FIR;
  • tessuto FIR guanti, giacche, seggiolini auto;
  • asciugacapelli FIR da parrucchiere, che riduce i danni ai capelli;

La riflettografia a infrarossi (conservazione artistica) viene utilizzata per studiare i dipinti, aiutando a rivelare gli strati sottostanti senza distruggere la struttura. Questa tecnica aiuta a rivelare i dettagli nascosti sotto il disegno dell'artista.

In questo modo si determina se il dipinto attuale è un'opera d'arte originale o solo una copia realizzata professionalmente. Sono inoltre determinate le modifiche connesse ai lavori di restauro delle opere d'arte.

Raggi IR: impatto sulla salute umana

Gli effetti benefici della luce solare sulla salute umana sono stati scientificamente provati. Tuttavia, l'eccessiva esposizione alla radiazione solare è potenzialmente pericolosa. La luce solare contiene raggi ultravioletti, la cui azione brucia la pelle del corpo umano.

Le saune a infrarossi di uso di massa sono molto diffuse in Giappone e Cina. E la tendenza allo sviluppo di questo metodo di guarigione si sta solo intensificando.

Nel frattempo, il lontano infrarosso fornisce tutti i benefici per la salute della luce solare naturale. Questo elimina completamente gli effetti pericolosi della radiazione solare.

Applicando la tecnologia di riproduzione del raggio IR, il controllo completo della temperatura (), si ottiene una luce solare illimitata. Ma non è tutto fatti noti vantaggi della radiazione infrarossa:

  • I raggi infrarossi lontani rafforzano il sistema cardiovascolare, stabilizzano battito cardiaco aumentare la gittata cardiaca diminuendo la pressione arteriosa diastolica.
  • Stimolazione funzione cardiovascolare la luce infrarossa lontana è il modo ideale per mantenere la normalità del sistema cardiovascolare. C'è un'esperienza di astronauti americani durante un lungo volo spaziale.
  • I raggi IR del lontano infrarosso con temperature superiori a 40°C indeboliscono e alla fine uccidono le cellule tumorali. Questo fatto è stato confermato dall'American Cancer Association e Istituto Nazionale cancro.
  • Le saune a infrarossi sono spesso utilizzate in Giappone e Corea (terapia dell'ipertermia o terapia Waon) per il trattamento malattia cardiovascolare, soprattutto in termini di insufficienza cardiaca cronica e malattie arteriose periferiche.
  • I risultati della ricerca pubblicati sulla rivista Neuropsychiatric Disease and Treatment mostrano i raggi infrarossi come una "svolta medica" nel trattamento delle lesioni cerebrali traumatiche.
  • La sauna a infrarossi è considerata sette volte più efficace nella rimozione di metalli pesanti, colesterolo, alcol, nicotina, ammoniaca, acido solforico e altre tossine dal corpo.
  • Infine, la terapia FIR in Giappone e Cina si è classificata al primo posto modi efficaci trattamento di asma, bronchite, raffreddore, influenza, sinusite. Si noti che la terapia FIR rimuove l'infiammazione, il gonfiore, i blocchi delle mucose.

Luce infrarossa e una durata di 200 anni

Cos'è la radiazione infrarossa? La definizione dice che i raggi infrarossi sono radiazioni elettromagnetiche che obbediscono alle leggi ottiche e hanno la natura della luce visibile. I raggi infrarossi hanno una banda spettrale compresa tra la luce visibile rossa e l'emissione radio a onde corte. Per la regione infrarossa dello spettro, c'è una divisione in onde corte, onde medie e onde lunghe. L'effetto di riscaldamento di tali raggi è elevato. L'abbreviazione di radiazione infrarossa è IR.

Radiazione IR

I produttori riportano informazioni diverse sui dispositivi di riscaldamento progettati secondo il principio di irraggiamento in questione. Alcuni potrebbero indicare che il dispositivo è a infrarossi, dall'altro che è a onde lunghe o scuro. In pratica, tutto ciò vale per la radiazione infrarossa, i riscaldatori a onde lunghe hanno la temperatura più bassa della superficie radiante e le onde vengono emesse in una massa maggiore nella zona dello spettro delle onde lunghe. Hanno anche ricevuto il nome scuro, poiché a una temperatura non emettono luce e non brillano, come in altri casi. I riscaldatori a onde medie hanno una temperatura superficiale più elevata e sono chiamati grigi. Il dispositivo a onde corte appartiene a quelli leggeri.

Le caratteristiche ottiche di una sostanza nelle regioni infrarosse dello spettro differiscono dalle proprietà ottiche nella normale vita quotidiana. I dispositivi di riscaldamento che vengono utilizzati da una persona ogni giorno emettono raggi infrarossi, ma non puoi vederli. L'intera differenza sta nella lunghezza d'onda, varia. Un radiatore convenzionale emette raggi, ecco come avviene il riscaldamento nella stanza. Le onde della radiazione infrarossa sono presenti nella vita umana in modo naturale, il sole le dà esattamente.

La radiazione infrarossa appartiene alla categoria degli elettromagnetici, cioè non può essere vista con gli occhi. La lunghezza d'onda è compresa tra 1 millimetro e 0,7 micrometri. La più grande fonte di raggi infrarossi è il sole.

Raggi IR per il riscaldamento

La presenza del riscaldamento basato su questa tecnologia consente di eliminare gli svantaggi del sistema di convezione, associato alla circolazione del flusso d'aria nei locali. La convezione solleva e trasporta polvere, detriti, crea correnti d'aria. Se metti un riscaldatore elettrico a infrarossi, funzionerà secondo il principio della luce solare, l'effetto sarà simile al calore solare quando fa freddo.

Un'onda infrarossa è una forma di energia, è un meccanismo naturale mutuato dalla natura. Questi raggi sono in grado di riscaldare non solo gli oggetti, ma anche lo spazio aereo stesso. Le onde penetrano negli strati d'aria e riscaldano oggetti e tessuti viventi. La localizzazione della sorgente della radiazione in esame non è così importante, se l'apparecchio è a soffitto i raggi di riscaldamento raggiungeranno perfettamente il pavimento. È importante che la radiazione infrarossa permetta di mantenere l'aria umida, non la secchi, come fanno altri tipi di dispositivi di riscaldamento. Le prestazioni dei dispositivi basati sulla radiazione infrarossa sono estremamente elevate.

La radiazione infrarossa non richiede grandi costi energetici, quindi ci sono risparmi per l'uso domestico di questo sviluppo. I raggi IR sono adatti per lavorare in spazi ampi, l'importante è scegliere la giusta lunghezza del raggio e configurare correttamente i dispositivi.

Il danno e i benefici della radiazione infrarossa

I lunghi raggi infrarossi che cadono sulla pelle provocano una reazione dei recettori nervosi. Questo fornisce calore. Pertanto, in molte fonti, la radiazione infrarossa è chiamata termica. La maggior parte delle radiazioni viene assorbita dall'umidità contenuta nello strato superiore della pelle umana. Pertanto, la temperatura della pelle aumenta e, a causa di ciò, l'intero corpo viene riscaldato.

C'è un'opinione secondo cui la radiazione infrarossa è dannosa. Questo non è vero.

Gli studi dimostrano che le radiazioni a onde lunghe sono sicure per il corpo, inoltre, ci sono benefici da esse.

Rafforzano il sistema immunitario, stimolano la rigenerazione e migliorano la condizione degli organi interni. Questi fasci da 9,6 µm sono utilizzati in pratica medica per scopi medicinali.

La radiazione infrarossa a onde corte funziona in modo diverso. Penetra in profondità nei tessuti e riscalda gli organi interni, scavalcando la pelle. Se irradi la pelle con tali raggi, la rete capillare si espande, la pelle diventa rossa e possono comparire segni di ustione. Tali raggi sono pericolosi per gli occhi, portano alla formazione di cataratta, interrompono l'equilibrio salino dell'acqua e provocano convulsioni.

Il colpo di calore è causato da radiazioni a onde corte. Se alzi la temperatura del cervello di almeno un grado, allora ci sono già segni di colpo o avvelenamento:

  • nausea;
  • polso frequente;
  • oscuramento negli occhi.

Se il surriscaldamento si verifica di due o più gradi, si sviluppa la meningite, che è pericolosa per la vita.

L'intensità della radiazione infrarossa dipende da diversi fattori. La distanza dalla posizione delle fonti di calore e l'indicatore del regime di temperatura sono importanti. La radiazione infrarossa a onde lunghe è importante nella vita ed è impossibile farne a meno. Il danno può verificarsi solo quando la lunghezza d'onda è sbagliata e il tempo che colpisce una persona è lungo.

Come proteggere una persona dai danni delle radiazioni infrarosse?

Non tutte le onde infrarosse sono dannose. Dovresti stare attento all'energia infrarossa a onde corte. Dove si incontra Vita di ogni giorno? È necessario evitare corpi con una temperatura superiore a 100 gradi. Questa categoria comprende attrezzature per la produzione di acciaio, forno elettrico ad arco. Nella produzione, i dipendenti indossano uniformi appositamente progettate, ha uno schermo protettivo.

Lo strumento di riscaldamento a infrarossi più utile era la stufa russa, il calore che ne derivava era curativo e benefico. Tuttavia, ora nessuno usa tali dispositivi. I riscaldatori a infrarossi sono entrati saldamente in uso e le onde a infrarossi sono ampiamente utilizzate nell'industria.

Se la bobina di rilascio del calore nel dispositivo a infrarossi è protetta da un isolante termico, la radiazione sarà morbida e di lunghezza d'onda lunga, e questo è sicuro. Se il dispositivo ha un elemento riscaldante aperto, la radiazione infrarossa sarà dura, a onde corte e questo è pericoloso per la salute.

Per comprendere il design del dispositivo, è necessario studiare la scheda tecnica. Ci saranno informazioni sui raggi infrarossi utilizzati in un caso particolare. Prestare attenzione alla lunghezza d'onda.

La radiazione infrarossa non è sempre inequivocabilmente dannosa, solo le fonti aperte emettono pericolo, raggi brevi e una lunga permanenza sotto di esse.

Dovresti proteggere gli occhi dalla fonte delle onde, se si verifica disagio, uscire dall'influenza dei raggi IR. Se sulla pelle appare una secchezza insolita, significa che i raggi asciugano lo strato lipidico, e questo è molto buono.

La radiazione infrarossa in intervalli utili viene utilizzata come trattamento, i metodi di fisioterapia si basano sul lavoro con raggi ed elettrodi. Tuttavia, tutta l'esposizione viene eseguita sotto la supervisione di specialisti, non vale la pena trattarsi con dispositivi a infrarossi. Il tempo di azione dovrebbe essere rigorosamente determinato da indicazioni mediche, è necessario procedere dagli scopi e dagli obiettivi del trattamento.

Si ritiene che la radiazione infrarossa sia sfavorevole per l'esposizione sistematica dei bambini piccoli, quindi è consigliabile scegliere con cura i dispositivi di riscaldamento per la camera da letto e le stanze dei bambini. Avrai bisogno dell'aiuto di specialisti per creare una rete a infrarossi sicura ed efficace in un appartamento o in una casa.

Non dovresti arrenderti moderne tecnologie a causa di pregiudizi per ignoranza.

> Onde infrarosse

Che è successo onde infrarosse: lunghezza d'onda dell'infrarosso, gamma di lunghezze d'onda dell'infrarosso e frequenza. Studia i modelli e le fonti dello spettro infrarosso.

luce infrarossa(IR) - raggi elettromagnetici, che in termini di lunghezza d'onda supera il visibile (0,74-1 mm).

Compito di apprendimento

  • Comprendere le tre gamme dello spettro IR e descrivere i processi di assorbimento ed emissione da parte delle molecole.

Mette in risalto

  • La luce IR accoglie la maggior parte della radiazione termica generata dai corpi a circa temperatura ambiente. Viene emesso e assorbito se si verificano cambiamenti nella rotazione e nella vibrazione delle molecole.
  • La parte IR dello spettro può essere suddivisa in tre regioni per lunghezza d'onda: lontano infrarosso (300-30 THz), medio (30-120 THz) e vicino (120-400 THz).
  • IR è anche indicato come radiazione termica.
  • È importante comprendere il concetto di emissività per comprendere l'IR.
  • I raggi IR possono essere utilizzati per determinare a distanza la temperatura degli oggetti (termografia).

Termini

  • Termografia - calcolo remoto delle variazioni della temperatura corporea.
  • La radiazione termica è la radiazione elettromagnetica prodotta da un corpo a causa della temperatura.
  • L'emissività è la capacità di una superficie di irradiare.

onde infrarosse

Luce infrarossa (IR) - raggi elettromagnetici, che in termini di lunghezze d'onda sono superiori alla luce visibile (0,74-1 mm). La banda delle onde infrarosse converge con la gamma di frequenza di 300-400 THz e accoglie un'enorme quantità di radiazione termica. La luce IR viene assorbita ed emessa dalle molecole mentre cambiano in rotazione e vibrazione.

Ecco le principali categorie di onde elettromagnetiche. Le linee di divisione differiscono in alcuni punti, mentre altre categorie possono sovrapporsi. Le microonde occupano la sezione ad alta frequenza della sezione radio dello spettro elettromagnetico

Sottocategorie di onde IR

La parte infrarossa dello spettro elettromagnetico copre la gamma da 300 GHz (1 mm) a 400 THz (750 nm). Esistono tre tipi di onde infrarosse:

  • IR lontano: da 300 GHz (1 mm) a 30 THz (10 µm). La parte inferiore può essere chiamata microonde. Questi raggi vengono assorbiti a causa della rotazione nelle molecole in fase gassosa, dei movimenti molecolari nei liquidi e dei fotoni nei solidi. L'acqua nell'atmosfera terrestre è così fortemente assorbita da renderla opaca. Ma ci sono determinate lunghezze d'onda (finestre) utilizzate per la trasmissione.
  • Mid-IR: da 30 a 120 THz (da 10 a 2,5 µm). Le fonti sono oggetti caldi. Assorbito dalle vibrazioni delle molecole (vari atomi vibrano in posizioni di equilibrio). A volte questa gamma viene definita impronta digitale perché è un fenomeno specifico.
  • IR più vicino: da 120 a 400 THz (2500-750 nm). Questi processi fisici assomigliano a quelli che si verificano nella luce visibile. Le frequenze più elevate si possono trovare con alcuni tipi di pellicole fotografiche e sensori per infrarossi, fotografia e video.

Calore e radiazione termica

La radiazione infrarossa è anche chiamata radiazione termica. La luce IR del Sole copre solo il 49% del riscaldamento terrestre e il resto è luce visibile (assorbita e rimbalzata a lunghezze d'onda maggiori).

Il calore è energia in una forma transitoria che fluisce a causa delle differenze di temperatura. Se il calore viene trasferito per conduzione o convezione, la radiazione può propagarsi nel vuoto.

Per comprendere i raggi IR occorre considerare attentamente il concetto di emissività.

Sorgenti di onde IR

Gli esseri umani e la maggior parte dell'ambiente planetario creano raggi di calore a 10 micron. Questo è il confine che separa le regioni del medio e lontano infrarosso. Molti corpi astronomici emettono una quantità rilevabile di IR a lunghezze d'onda non termiche.

I raggi IR possono essere utilizzati per calcolare la temperatura di oggetti a distanza. Questo processo è chiamato termografia ed è utilizzato più attivamente nell'uso militare e industriale.

Immagine termografica di cane e gatto

Le onde IR sono utilizzate anche nel riscaldamento, nelle comunicazioni, nella meteorologia, nella spettroscopia, nell'astronomia, nella biologia e nella medicina e nell'analisi artistica.

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