Инфракрасное излучение: влияние на организм человека, действие лучей, их свойства, польза и вред, возможные последствия

Доброго времени, многим будет интересно разобраться в своем здоровье и близких, и поведую Вам свой опыт, и поговорим мы о Инфракрасные лучи: свойства, области применения, влияние на человека. Скорее всего какие-то детали могут отличаться, как это было с Вами. Внимание, что всегда нужно консультироваться у узкопрофильных специалистов и не заниматься самолечением. Естественно на самые простые вопросы, можно быстро найти ответ и продиагностировать себя. Пишите свои вопросы/пожелания в комменты, совместными усилиями улучшим и дополним качество предоставляемого материала.

Обозначения в системах связи

Оптическая связь в ближней ИК-области технически подразделяется на ряд полос частот. Это связано с различными источниками света, поглощающими и передающими материалами (волокнами) и детекторами. К ним относятся:

• О-диапазон 1,260-1,360 нм.
• Е-диапазон 1,360-1,460 нм.
• S-диапазон 1,460-1,530 нм.
• C-диапазон 1,530-1,565 нм.
• L-диапазон 1,565-1,625 нм.
• U-диапазон 1,625-1,675 нм.

Термография

Термография, или тепловидение – это тип инфракрасного изображения объектов. Поскольку все тела излучают в ИК-диапазоне, а интенсивность радиации увеличивается с температурой, для ее обнаружения и получения снимков можно использовать специализированные камеры с ИК-датчиками. В случае очень горячих объектов в ближней инфракрасной или видимой области, этот метод называется пирометрией.

Термография не зависит от освещения видимым светом. Следовательно, можно «видеть» окружающую среду даже в темноте. В частности, теплые предметы, в том числе люди и теплокровные животные, хорошо выделяются на более холодном фоне. Инфракрасная фотография ландшафта улучшает отображение объектов в зависимости от их теплоотдачи: голубое небо и вода кажутся почти черными, а зеленая листва и кожа ярко проявляются.

Исторически термография широко использовалась военными и службами безопасности. Кроме того, она находит множество других применений. Например, пожарные используют ее, чтобы видеть сквозь дым, находить людей и локализовать горячие точки во время пожара. Термография может выявить патологический рост тканей и дефекты в электронных системах и схемах из-за их повышенного выделения тепла. Электрики, обслуживающие линии электропередач, могут обнаружить перегревающиеся соединения и детали, что сигнализирует о нарушении их работы, и устранить потенциальную опасность. При нарушении теплоизоляции специалисты-строители могут увидеть утечки тепла и повысить эффективность систем охлаждения или обогрева. В некоторых автомобилях высокого класса тепловизоры устанавливаются для помощи водителю. С помощью термографических изображений можно контролировать некоторые физиологические реакции у людей и теплокровных животных.

Внешний вид и способ работы современной термографической камеры не отличаются от таковых у обычной видеокамеры. Возможность видеть в инфракрасном спектре является настолько полезной функцией, что возможность записи изображений часто является опциональной, и модуль записи не всегда доступен.

Связь

ИК-длины волн применяются для передачи данных на небольшие расстояния, например, между компьютерной периферией и персональными цифровыми помощниками. Эти устройства обычно соответствуют стандартам IrDA.

ИК-связь обычно используется внутри помещений в районах с высокой плотностью населения. Это наиболее распространенный способ дистанционного управления устройствами. Свойства инфракрасных лучей не позволяют им проникать сквозь стены, и поэтому они не взаимодействуют с техникой в соседних помещениях. Кроме того, ИК-лазеры используются в качестве источников света в оптоволоконных системах связи.

Земля как источник инфракрасного излучения

Поверхность нашей планеты и облака поглощают солнечную энергию, большую часть которой в виде ИК-радиации отдают в атмосферу. Определенные вещества в ней, в основном пар и капли воды, а также метан, углекислый газ, оксид азота, хлорфторуглероды и гексафторид серы, поглощают в инфракрасной области спектра и переизлучают во всех направлениях, в том числе на Землю. Поэтому из-за парникового эффекта земная атмосфера и поверхность намного теплее, чем если бы вещества, поглощающие ИК-лучи, в воздухе отсутствовали.

Это излучение играет важную роль в теплопередаче и является неотъемлемой частью так называемого парникового эффекта. В глобальном масштабе влияние инфракрасных лучей распространяется на радиационный баланс Земли и затрагивает почти всю биосферную активность. Практически каждый объект на поверхности нашей планеты испускает электромагнитное излучение в основном в этой части спектра.

Оптическая связь в ближней ИК-области технически подразделяется на ряд полос частот. Это связано с различными источниками света, поглощающими и передающими материалами (волокнами) и детекторами. К ним относятся:

В повседневной жизни мы встречаем различные источники инфракрасного излучения. Они могут быть как природным явлением, так и результатом деятельности человека. Солнечное излучение наполовину является инфракрасным излучением. Этот вид лучей невидим для глаза человека. Но существуют различные виды животных, зрение которых восприимчиво к такому излучению, что позволяет им ориентироваться в темноте. Человек же может почувствовать его своей кожей в виде тепла.

Эти электромагнитные волны еще называются тепловыми. Все потому, что при этом излучении выделяется тепло. Именно на основе этого явления работают различные измерители, в том числе и тепловизор. Он измеряет разницу в излучении, которая также соответствует разнице температур различных объектов.

Такое излучение можно разделить на:

• Длинноволновое;
• Средневолновое;
• Коротковолновое.

В данном случае длинна волны зависит от того, какую температуру излучает сам источник. Чем выше температура, тем короче будет волна излучения, но при этом она будет и интенсивнее. Для человеческого организма наиболее опасным считается коротковолновое излучение. Температура такого излучения превышает 800 градусов по Цельсию.

Твердые тела являются источником этого вида излучения и формируют длинноволновое ИК-излучение. Чем выше температура, тем светлее будет казаться предмет. Так при температуре выше 5 тысяч Кельвинов цвет предмета становится совершенно белым, а при более низких показателях он может достигать темно-красного. Это явление можно заметить при нагревании различных предметов. Например, при нагревании металлической проволоки она меняет свой цвет, что свидетельствует о повышении температуры. Но максимально в домашних условиях можно получить только насыщенный красный цвет, потому что нет подходящих условий для последующего повышения температуры.

Человек часто использует инфракрасное излучение в своих нуждах. Необходимо знать о том, что из себя оно представляет, в каких дозах безопасно для человека и какие последствия может вызывать. Также ИК-лучи могут быть и естественными. Солнечный свет представляет собой такое излучение. В зависимости от дозы он может быть как полезным для человека, так и вызывать многие проблемы, частая из которых солнечные ожоги.

Польза инфракрасного излучения

Оно используется не только в производственных и бытовых целях, но и в медицине. При правильном использовании и дозировке излучение способно решать множество проблем, и улучшать качество жизни человека.

О том, чем полезно инфракрасное излучение для человека может сказать медицина. Уже доказано, что излучение способно оказывать лечебное действие на такие проблемы как:

• Пневмония;
• Бронхиальная астма;
• Различные хронические заболевания яичников;
• Хронический гастродуоденит;
• Гипермоторика желудочно-кишечного тракта;
• Полиневропатия нижних конечностей;
• Остеохондроз;
• Абстинентный синдром;
• Холецистит;
• Хронический цистит.

Но не только в этом заключается польза инфракрасного излучения для человека. Сейчас распространено применение данного вида излучения для различных профилактических мероприятий. Так часто можно встретить его как способ укрепления иммунной системы, улучшения памяти, улучшения баланса гормонов, восстановления водно-солевого баланса. Для предупреждения грибковых заболеваний или микробов тоже используется этот вид излучения. Длинные волны способны оказывать успокаивающее воздействие на человека и поэтому их используют для уменьшения усталости, стресса и раздражительности. Инфракрасные лучи могут оказывать и обезболивающее действие, а также подавлять раковые клетки в организме.

Из этого видно какое широкое применение в медицинских целях имеет инфракрасное излучение. В правильных дозах оно способно улучшить состояние организма человека и является прекрасным способом профилактики многих проблем. Но тут имеются различные противопоказания, и поэтому для некоторых людей такое излучение даже в медицинских дозах может быть опасно.

Как в медицине, так и при изготовлении различных приборов, человек строго соблюдает нормы допустимого ИК-излучения. Также следует следить и за тем, какой вид лучей используется в той или иной ситуации, потому что не все виды этого излучения одинаково безопасны для человека. Так для отопления помещений необходимо использовать только обогреватели, использующие длинные волны. Короткие волны при близком контакте с человеком представляют для него опасность. Зачастую они провоцируют покраснение кожи и различные заболевания глаз.

Сферы использования инфракрасного излучения

Прежде чем говорить о том, как влияет инфракрасное излучение на организм человека, необходимо понять, где и для чего его используют. Такое излучение может быть не только вредным, но и наоборот полезным. Именно поэтому человек использует его в различных целях, которые улучшают жизнь человека.

Этот тип излучения часто используется в различных приборах, к ним относятся различные приборы ночного видения. Они работают по принципу фиксации ИК-лучей, которые излучают предметы. Распространено использование инфракрасного излучения в производственных целях. Изготовление телекоммуникационных предметов, пультов дистанционного управления, систем охраны и многого другого не обходится без использования данного вида излучения.

Часто можно встретить использование этого излучения в обогревательных системах и обогревателях. Обогреватели, работающие при помощи ИК-излучения являются экономным и удобным способом обогрева помещения и позволяют осуществлять его максимально быстро. Все потому, что такое излучение выделяет и тепло, которое быстро распространяется по всему помещению.

Так как существует и вред инфракрасного излучения на организм человека, необходимо тщательно выбирать приборы, которые работают с этим видом излучения. Хотя эти приборы являются экономными и качественными, следует обращать внимание на различные характеристики и контролировать чтобы не было превышения норм.

Вред инфракрасного излучения

Но такое излучение может приносить не только пользу, но и вред. Чем опасно инфракрасное излучение для человека?

Самое распространенное явление, с которым может столкнуться человек — это солнечные ожоги. Именно инфракрасное излучение становится причиной покраснения кожных покровов или же ожогов, полученных от пребывания на солнце. Использование различных защитных средств предотвращает нанесение вредя инфракрасными лучами.

Негативное действие инфракрасного излучения на организм человека также вызывает различные симптомы. Так человек начинает испытывать проблемы с координацией, потемнение в глазах, учащенное сердцебиение и тошноту. В отдельных случаях он может потерять сознание.

Для глаз большую опасность представляет тип излучения с короткими волнами. Коротковолновое свечение в 0,75-1,5 мкм способно провоцировать не только ухудшение зрения, но и катаракту или боязнь света. Следует избегать длительного контакта с сильными излучениями с такими короткими волнами. Чаще всего его можно встретить в различных обогревателях для улицы. Поэтому жилые помещения должны использовать обогреватели на основе длинных волн, которые не несут такой опасности для человека.

Даже в медицинских целях не всегда можно использовать ИК-излучение. Так не рекомендуется такой тип лечения при злокачественных опухолях, заболеваниях крови и кровотечениях. Поэтому даже при использовании обогревателей, работающих по такой технологии, следует удостовериться о том, какой тип излучения используется, чтобы предотвратить вред для человека. Ведь такие лучи не для всех одинаково полезны.

Мы ежедневно сталкивается с различными источниками такого излучения. Воздействие инфракрасного излучения на человека может быть как положительным, так и отрицательным. Множество приборов используют его для своей работы и также оно широко применяется в медицине. Знание о том, где и как встречается этот тип излучения поможет избежать многих проблем. Ведь даже солнечный свет может нанести вред организму, не говоря уже о различных приборах с инфракрасным излучением, которые используются не по назначению.

• Длинноволновое;
• Средневолновое;
• Коротковолновое.

Инфракрасное излучение, присущее любому нагретом телу, является составной солнечного излучения. Характер его воздействия на организм человека в значительной степени определяется длиной волны.

Коротковолновое инфракрасное излучение способно проникать в ткани тела на 2-3 см, в то время как длинноволновое практически полностью поглощается эпидермисом кожи. Глубоко проникает инфракрасное излучение с длиной волны 0,76-0,85 мкм. По мере увеличения длины волны проникающая способность инфракрасного излучения снижается и начиная с длины волны 2,4 мкм оно полностью задерживается кожей.

Воздействие ИКИ на организм человека проявляется как общими, так и местными реакциями. Местная выражается сильнее при длин­новолновом облучении, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости в этом случае меньше, чем при коротковолновой радиации. За счет большой глубины проникновения в ткани тела коротковолновая область спектра ИКИ вызывает повышение температуры глубоколежащих тканей. Например, длительное облучение глаза может привести к помутнению хрусталика (профессиональная катаракта). Под влиянием ИКИ в организме человека возникают биохимические сдвиги и изменения функционального состояния центральной нервной системы: образуются специфические биологически активные вещества типа гистамина, холина, повышается уровень фосфора и натрия в крови, усиливается секреторная функция желудка, поджелудочной и слюнной желез, в центральной нервной системе развиваются тормозные процессы, уменьшается нервно-мышечная возбудимость, понижается общий обмен веществ. При инфракрасном облучении кожи повышается ее температура, изменяется тепловое ощущение. При интенсивном облучении возни­ кают ощущения жжения, боль. Время переносимости тепловой радиации уменьшается с увеличением длины волны и ее интенсивности.

Инфракрасное излучение, присущее любому нагретом телу, является составной солнечного излучения. Характер его воздействия на организм человека в значительной степени определяется длиной волны.

Области ИК-диапазона

ИК-диапазон часто разделяется на более узкие участки спектра. Немецкий институт стандартов DIN определил такие области длин волн инфракрасных лучей:

• ближний (0,75-1,4 мкм), обычно используемый в волоконно-оптической связи;
• коротковолновой (1,4-3 мкм), начиная с которого значительно возрастает поглощение ИК-излучения водой;
• средневолновой, также называемый промежуточным (3-8 мкм);
• длинноволновый (8-15 мкм);
• дальний (15-1000 мкм).

Однако эта схема классификации не используется повсеместно. Например, в некоторых исследованиях указываются следующие диапазоны: ближний (0,75-5 мкм), средний (5-30 мкм) и длинный (30-1000 мкм). Длины волн, используемые в телекоммуникации, подразделяются на отдельные полосы из-за ограничений детекторов, усилителей и источников.

Общая система обозначений оправдана реакциями человека на инфракрасные лучи. Ближняя ИК-область наиболее близка к длине волны, видимой человеческим глазом. Среднее и дальнее ИК-излучение постепенно удаляются от видимой части спектра. Другие определения следуют различным физическим механизмам (таким как пики эмиссии и поглощение воды), а самые новые основаны на чувствительности используемых детекторов. Например, обычные кремниевые сенсоры чувствительны в области около 1050 нм, а арсенид индий-галлия — в диапазоне от 950 нм до 1700 и 2200 нм.

Четкая граница между инфракрасным и видимым светом не определена. Глаз человека значительно менее чувствителен к красному свету, превышающему длину волны 700 нм, однако интенсивное свечение (лазера) можно видеть примерно до 780 нм. Начало ИК-диапазона определяется в разных стандартах по-разному — где-то между этими значениями. Обычно это 750 нм. Поэтому видимые инфракрасные лучи возможны в диапазоне 750-780 нм.

Изучение влияния ИК-лучей на организм

В ходе такого прогревания происходит усиление кровообращения, расширяются сосуды органов дыхания, подкожной клетчатки и кожи. Вместе с тем длительное воздействие инфракрасного излучения на человека способно вызвать тепловой удар, а сильное ИК-излучение приводит к появлению ожогов различной степени.

Основные моменты

• ИК-свет вмещает большую часть теплового излучения, создаваемого телами примерно комнатной температуры. Излучается и поглощается, если во вращении и колебании молекул происходят изменения.
• ИК часть спектра можно разбить на три области по длине волн: дальний инфракрасный (300-30 ТГц), средний (30-120 ТГц) и ближний (120-400 ТГц).
• ИК также именуют тепловым излучением.
• Важно разобраться в концепции излучательной способности, чтобы понять ИК.
• ИК-лучи можно применить для дистанционного определения температуры объектов (термография).

Подкатегории ИК-волн

ИК-часть электромагнитного спектра занимает диапазон от 300 ГГц (1 мм) до 400 ТГц (750 нм). Можно выделить три вида инфракрасных волн:

может помочь при дистрофии;

Задача обучения

Природа возникновения инфракрасных лучей

Выдающийся немецкий физик Макс Планк , изучая тепловое излучение (инфракрасное излучение), открыл его атомный характер. Тепловое излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое телами или веществами и возникающее за счет его внутренней энергии, обусловленное тем, что атомы тела или вещества под действием теплоты движутся быстрее, а в случае твердого материала быстрее колеблются по сравнению с состоянием равновесия. При этом движении атомы сталкиваются, а при их столкновении происходит их ударное возбуждение с последующим излучением электромагнитных волн.
Все предметы непрерывно излучают и поглощают электромагнитную энергию . Это излучение является следствием непрерывного движения элементарных заряженных частиц внутри вещества. Один из основных законов классической электромагнитной теории гласит, что движущаяся с ускорением заряженная частица излучает энергию. Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) это распространяющееся в пространстве возмущение электромагнитного поля, то есть изменяющийся во времени периодический электромагнитный сигнал в пространстве, состоящем из электрических и магнитных полей. Это и есть тепловое излучение. Тепловое излучение содержит электромагнитные поля различных длин волн. Поскольку атомы движутся при любой температуре, все тела при любой температуре, больше чем температура абсолютного нуля (-273°С) , излучают тепло. Энергия электромагнитных волн теплового излучения, то есть сила излучения, зависит от температуры тела, его атомной и молекулярной структуры, а также от состояния поверхности тела. Тепловое излучение происходит по всем длинам волн — от самых коротких до предельно длинных, однако принимают во внимание лишь то тепловое излучение, имеющее практическое значение, которое приходится в диапазоне длин волн: λ = 0,38 – 1000 мкм (в видимой и инфракрасной части электромагнитного спектра). Однако не всякий свет имеет особенности теплового излучения (на пример люминесценция), поэтому в качестве основного диапазона теплового излучения можно принять только диапазон инфракрасного спектра (λ = 0,78 – 1000 мкм) . Еще можно сделать дополнение: участок с длиной волны λ = 100 – 1000 мкм , с точки зрения отопления — не интересен.

Таким образом, тепловое излучение, представляет собой одну из форм электромагнитного излучения, возникающее за счёт внутренней энергии тела и имеющего сплошной спектр, то есть это часть электромагнитного излучения, энергия которого при поглощении вызывает тепловой эффект. Тепловое излучение присуще всем телам.

Все тела, имеющие температуру больше чем температура абсолютного нуля (-273°С), даже если они не светятся видимым светом, являются источником инфракрасных лучей и испускают непрерывный инфракрасный спектр. Это означает, что в излучении присутствуют волны со всеми без исключения частотами, и говорить об излучении на какой-либо определенной волне, совершенно бессмысленно.

Другие изображения

В ИК-фотографии ближний инфракрасный диапазон захватывается с помощью специальных фильтров. Цифровые фотоаппараты, как правило, блокируют ИК-излучение. Однако дешевые камеры, у которых нет соответствующих фильтров, способны «видеть» в ближнем ИК-диапазоне. При этом обычно невидимый свет выглядит ярко-белым. Особенно это заметно во время съемки вблизи освещенных инфракрасных объектов (например, лампы), где возникающие помехи делают снимок блеклым.

Также стоит упомянуть Т-лучевую визуализацию, которая представляет собой получение изображения в дальнем терагерцовом диапазоне. Отсутствие ярких источников делает такие снимки технически более сложными, чем большинство других методов ИК-визуализации.

Связь

ИК-длины волн применяются для передачи данных на небольшие расстояния, например, между компьютерной периферией и персональными цифровыми помощниками. Эти устройства обычно соответствуют стандартам IrDA.

ИК-связь обычно используется внутри помещений в районах с высокой плотностью населения. Это наиболее распространенный способ дистанционного управления устройствами. Свойства инфракрасных лучей не позволяют им проникать сквозь стены, и поэтому они не взаимодействуют с техникой в соседних помещениях. Кроме того, ИК-лазеры используются в качестве источников света в оптоволоконных системах связи.

Тепло – энергия в переходной форме, которая течет из-за разницы в температурных показателях. Если тепло передается теплопроводностью или конвекцией, то излучение способно распространяться в вакууме.

Давайте будем совместно делать уникальный материал еще лучше, и после его прочтения, просим Вас сделать репост в удобную для Вас соц. сеть.