2. С зеркальным покрытием – благодаря созданию зеркального светоотражателя появляется возможность формирования конкретного направления светового потока, что значительно повышает эффективность обогревателя.
Характерные свойства инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение является разновидностью электромагнитных волн, частотный диапазон которых заметно ниже, чем у видимого света. Длина волн, относящихся к этому излучению, находится в пределах от 0.7 мкм до 1 мм. Таким образом, инфракрасное излучение занимают позицию в электромагнитном спектре между радиоволнами и видимой частью света.
Истоки открытия инфракрасного излучения относятся к 1800 году, когда оно было впервые обнаружено немецким астрономом Фредериком Уильямом Гершелем во время его исследований. Гершель выяснил, что изменение температуры может оказывать влияние на свет, излучаемый объектами. Он заметил, что объекты, нагретые до определенной температуры, начинают испускать свет, который недоступен для человеческого глаза.
Солнечное тепло является наиболее наглядным примером инфракрасного излучения. Хотя это излучение невозможно увидеть, человек неизменно ощущает его воздействие в виде тепла на коже.
Важно отметить, что если преподаватель обнаружит плагиат в вашей работе, это может привести к серьезным последствиям, включая возможность отчисления. В случае отсутствия возможности самостоятельно подготовить материал, вы можете заказать его создание здесь.
Варианты применения инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение можно успешно применять в различных аспектах человеческой жизни. Например, термометры, работающие на основе инфракрасного излучения, используются для точного измерения температуры человеческого тела. Кроме того, они могут эффективно контролировать температурный режим на промышленных объектах. Инфракрасные датчики движения находят применение для автоматического включения света в помещении, а камеры, работающие на основе инфракрасных технологий, позволяют видеть объекты в условиях недостаточной освещенности или при наличии дыма.
Инфракрасное излучение активно применяется для передачи тепла. К примеру, инфракрасные обогреватели эффективно используются для создания комфортной температуры в помещениях и для сушки различных материалов. Кроме того, эта технология находит применение в медицине, в том числе для лечения различных заболеваний и ускорения заживления ран.
Использование в научной и технологической сферах
Инфракрасное излучение имеет важное значение в научных исследованиях и технологических разработках. Его используют для обнаружения и изучения объектов, которые невозможно увидеть с помощью традиционных методов, например, в астрономии. Кроме того, инфракрасное излучение применяется для анализа различных материалов, таких как краски и пластиковые изделия.
Кто и в каком году открыл инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским ученым немецкого происхождения Уильямом Гершелем.
Так выглядел Гершель:
Гершель родился в Ганновере, Германия, в 1738 году. В 1757 году он переехал в Англию, где начал свою карьеру как музыкант и композитор. В 1781 году он открыл планету Уран, что способствовало его избранию членом Королевского общества. Он также был известен своими исследованиями солнечной системы и звезд.
Вот как выглядит Уран:
В 1800 году Гершель начал исследования теплового излучения, возникающего при различных температурах. В этом эксперименте он применял термометр, состоящий из тонких стеклянных пластин, покрытых тонким слоем меди. Во время нагрева эти пластины излучали инфракрасное излучение, которое затем отражалось обратно на другую сторону пластины. В результате эксперимента Гершель смог продемонстрировать, что инфракрасное излучение имеет значительно более длинные волны, чем видимый человеку свет.
Открытие инфракрасного излучения открыло путь для разработки новых инструментов и технологий. В наши дни инфракрасное излучение активно используется во многих областях жизни, включая медицину, промышленность и науку. Оно применяется для мониторинга температурных показателей, диагностики различных заболеваний и обнаружения скрытых дефектов в материалах. Например, инфракрасные аппараты полезны для ранней диагностики рака кожи или выявления утечек тепла в зданиях.
Работы Гершеля стали ключевым этапом в развитии науки и технологий, благодаря его открытиям инфракрасное излучение используется в множестве приложений, без которых мы не могли бы обойтись в современном мире.
Исторические исследования научных открытий помогают нам глубже понять основы современных технологий. Без вкладов ученых, таких как Гершель, многие важные изобретения, на которых мы основываем нашу повседневную жизнь, были бы невозможны.
Польза и вред инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение может как приносить пользу, так и иметь отрицательное влияние на здоровье человека. Это связано с разнообразием длины волн, находящихся в инфракрасном спектре, которые обладают различным воздействием на организм. Давайте рассмотрим основные различия по поддиапазонам:
Дальний инфракрасный диапазон
- Способствует повышению температуры тела до 38°C-40°C, вызывая искусственный жар. Это является стимулом для иммунной системы и катализатором выработки таких элементов, как лейкоциты, антитела и интерферон (антивирусный белок);
- Повышается активность сердечно-сосудистой системы, что приводит к ускорению циркуляции крови и, следовательно, улучшению доставки кислорода и питательных веществ к внутренним органам;
- Ускоряются процессы детоксикации. За счет потоотделения и ускоренного кровообращения организму легче избавиться от токсинов и шлаков, в том числе из жировых тканей;
- Снижается уровень болевых ощущений при ушибах и старых переломах.
Длинноволновые инфракрасные лучи способны подавлять болезнетворные микроорганизмы и ионизировать воздух, тем самым снижая аллергическую реакцию на пыль. К тому же, кожа становится более гладкой и эластичной.
Ближний и средний инфракрасный диапазоны
Инфракрасные световые волны в ближнем и среднем диапазонах могут негативно сказываться на здоровье. Наиболее опасно воздействие ближнего спектра, так как он имеет более высокую частоту и интенсивность теплового потока. Такие лучи не проникают глубоко в ткани, воздействуя, в основном, на верхние слои кожи. При длительном облучении может возникать покраснение и даже ожоги. При воздействии на глаза существует риск развития катаракты.
Исходя из этого, следует внимательно подходить к выбору инфракрасных обогревателей, удостоверяясь в безопасности их излучения, а также в соответствующей мощности. Оптимальная норма не должна превышать 150 Вт/м2, кроме того, температура поверхности, которую обогреватель может нагревать, не должна быть выше 36°C.
Где используется инфракрасный свет?
Медицина
Инфракрасная физиотерапия эффективно используется для лечения различных заболеваний и в процессе реабилитации после операций. Доказана ее действенность в лечении ожогов и обморожений различных стадий. После сеансов дозированного облучения отмечается активизация окислительно-восстановительных процессов, стимуляция функций эндокринных желез, а также улучшение кровообращения в поврежденных тканях.
Тромболитическое действие инфракрасной терапии предотвращает развитие некрозов из-за тромбоза мелких сосудов. Также отмечается выраженный болеутоляющий и успокаивающий эффект. В клинической практике широко применяется низкочастотное инфракрасное излучение для бактерицидной обработки открытых ран.
Исследования показывают, что инфракрасный свет способен улучшать регионарный кровоток на патологических участках, усиливать хемотаксис лейкоцитов и активизировать выделение протеолитических ферментов. Инфракрасное облучение эффективно в лечении следующих заболеваний:
- фурункулеза;
- абсцесса;
- нагноившейся кисты;
- панариция;
- трофической язвы;
- острого поверхностного тромбофлебита;
- герпеса;
- переломов и травм.
Промышленность
- Управление автоматическими производственными линиями и системами автоматики (ИК-сенсоры, пульты);
- Сушка древесины и лакокрасочных покрытий;
- Спектроскопия – анализ структуры и состава образцов;
- Стерилизация и пастеризация пищевых продуктов;
- Использование в обогревательных системах.
Сельское хозяйство
- Обогрев молодняка животных и птицы;
- Просушивание и обезвоживание фруктов;
- Сушка зерна на элеваторе с одновременной дезинфекцией от вредителей.
Другие сферы применения
- Термография – создание изображений объектов на основе их теплового излучения. Это включает в себя приборы ночного видения, тепловизоры и прицелы;
- Фотография – получение изображений, отражающих термическое излучение пейзажей;
- Оптическая связь на основе лазерных устройств;
- Охранные сигнализации;
- Обогрев жилых и нежилых помещений;
- Дистанционные пульты управления для различных устройств.
Польза инфракрасного излучения
Со времени античности человечество предполагало существование инфракрасного излучения и знало о его лечебных свойствах. Наши предки использовали такие методы, как нагрета глина, песок и другие нагретые вещества, которые никогда не подводили в лечении различных недугов. Современные исследования подтвердили, что инфракрасное излучение можно эффективно применять в области медицины.
Лечебные свойства
Когда-то существовало мнение, что инфракрасные волны не оказывают значительного воздействия на человеческий организм. Однако случайные улучшения состояния пациентов, вызванные действием исцеления тепла, объяснялись только этим тепловым воздействием. Последствия недавних исследований полностью опровергли это мнение. Доказано, что инфракрасное излучение оказывает значительное положительное влияние на здоровье человека, и при правильном применении может лечить много заболеваний:
- С помощью инфракрасного излучения можно ускорить заживление переломов;
- Доказано его положительное воздействие на пациентов, страдающих параличом;
- Регулирует обмен веществ в организме и помогает в борьбе с жировыми отложениями;
- Способствует улучшению заживления ран;
- Способствует нормализации кровообращения;
- Имеет положительное влияние на суставы и мышцы.
Применение в медицине
Инфракрасное излучение уже давно находит применение в ходе оперативных вмешательств. Существуют подтверждения того, что воздействие инфракрасных лучей в послеоперационный период значительно снижает боль у пациентов или, по крайней мере, их выраженность. Кроме того, этот процесс реабилитации происходит гораздо быстрее. Однако это лишь малая часть положительного воздействия инфракрасного излучения на здоровье человека. Фактически, его потенциал оказывается намного шире, если использовать технологии с высоким уровнем компетенции.
Согласно заявлениям экспертов, инфракрасная терапия значимо ускоряет восстановление организма после болезни. Особенно впечатляющим проявляется эффект при использовании инфракрасного излучения для лечения следующих групп заболеваний:
- Хронические воспалительные заболевания;
- Плохо заживающие пролежни, раны и язвы;
- Ожоги и обморожения;
- Ушибы и травмы суставов;
- Невралгия, радикулит и другие подобные заболевания.
Ученый Рустам Рахимов
Множество специалистов на протяжении долгих лет подтверждали положительное влияние инфракрасных волн на здоровье человека. Однако наивысших успехов в этом направлении достиг узбекский ученый Рустам Рахимов, который работает в Ташкенте. Он является признанным геофизиком и физиком-химиком, который посвятил около 30 лет своей жизни изучению этого явления, активно используя достижения других ученых. В конечном итоге ему удалось разработать методы применения инфракрасного излучения.
Разработанный им метод стал успешным в лечении множества заболеваний. Научная деятельность Рахимова была признана и сейчас ее положения входят в образовательные программы российских вузов. Более того, его методы известны и за пределами России и широко применяются в клиниках США, Европы, Таиланда и других стран.
Вред от инфракрасного излучения
Необходимо еще раз подчеркнуть, что инфракрасные волны могут излучаться в длинном, среднем и коротком диапазонах. В то время как длинные и средние волны приносят пользу организму, короткие могут оказаться вредными. Человек также сам по себе является источником инфракрасных волн длиной от 2,5 до 20-25 мкм. Если на человека воздействуют излучения той же длины, что и его собственные, то это не вызывает вреда.
Вред от инфракрасного излучения
Однако эффект при воздействии кратковолнового инфракрасного излучения на мозговую ткань говорит о серьезных последствиях, таких как солнечный удар. Это может проявляться ухудшением самочувствия: головная боль, головокружение, ускоренный пульс и дыхание, потемнение в глазах, и в тяжелых случаях, потеря сознания. Если воздействие продолжится, организму просто не хватит сил, чтобы справляться с ним, что приводит к отекам тканей головного мозга и может привести к развитию энцефалита и менингита. Эти состояния могут существенно ухудшать качество жизни.
Особенно вредно воздействие инфракрасных коротких волн на глаза. При длительном облучении может возникнуть риск развития катаракты. Многочисленные исследования подтверждают, что инфракрасные волны могут оказать негативное влияние и на сердечно-сосудистую систему, особенно это актуально для работников горячих цехов, которые подвергаются длительному воздействию инфракрасного излучения. Это может привести к различным заболеваниям сердечно-сосудистой системы и органов пищеварения.
Согласно статистике, около 23,6% работников металлургической отрасли становятся инвалидами в результате заболеваний сердца. Лишь одного года работы в таких условиях бывает достаточно для значительного снижения иммунитета. В результате многие работники начинают испытывать симптомы простуды и нарушения здоровья.
Инфракрасное зондирование
Одним из наиболее полезных применений инфракрасного спектра является обнаружение объектов. Все предметы на Земле излучают инфракрасное излучение в виде тепла, которое можно обнаружить с помощью электронных датчиков, таких как те, что используются в ночных очках и инфракрасных камерах.
Примером такого датчика служит болометр, представляющий собой телескоп с термочувствительным резистором или термистором в фокусе, как сообщает Калифорнийский университет в Беркли. Когда теплый объект попадает в поле зрения этого прибора, тепло вызывает заметные изменения напряжения на термисторе.
Камеры ночного видения используют более продвинутую версию болометра. Они обычно содержат детекторы формирования изображений с зарядовой связью (ПЗС), которые чувствительны к ИК-излучению. Сформированное ПЗС изображение затем может быть преобразовано в видимый свет. Эти системы могут быть достаточно компактными, чтобы они использовались в портативных устройствах или ночных очках. Камеры можно применять и для прицелов с использованием ИК-лазера для наведения или без его применения.
Инфракрасная спектроскопия позволяет измерять ИК-излучение материалов на определенных длинах волн. ИК-спектр вещества показывает характерные пиковые и впадные значения, когда фотоны (квант света) поглощаются или излучаются электронами в молекулах при переходе между орбитами или энергетическими уровнями. Эта спектроскопическая информация далее может быть использована для идентификации веществ и мониторинга химических реакций.
Специалист в области охраны труда
- В настоящее время обучается 50 человек из 22 регионов
- Этот курс уже прошли 241 человек
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд: Инфракрасные лучи и их применение
Курсовая работа по общей физике
3 слайд: Введение
Несмотря на обширный спектр изученных на данный момент электромагнитных волн, все они имеют общие характеристики. Однако проявления этих свойств, в зависимости от длины волны, обладают своей спецификой. С древних времён человечество знало о целебной силе тепла или, другими словами, инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение занимает участок в спектре электромагнитных волн между красной частью видимого излучения (λ = 760 нм) и началом миллиметрового радиодиапазона (λ = 1-2 мм). Человеческий глаз не способен воспринимать эту часть спектра, но мы ощущаем тепло. Инфракрасные лучи были открыты в 1800 году английским физиком Уильямом Гершелем. Инфракрасное излучение подразделяется на три области в зависимости от длины волны: ближний (0,75—1,5 мкм), средний (1,5 – 5,6 мкм) и дальний (5,6—100 мкм).
4 слайд: Инфракрасное излучение широко применяется в промышленности, научных исследованиях, медицине и военной технике. Это требует более глубокого исследования свойств инфракрасного излучения и его природы. В данной курсовой работе я уделяю внимание специфическим свойствам электромагнитных волн данного диапазона и их применению в различных областях.
5 слайд: Глава 1: История открытия инфракрасных лучей
Зависимость человека от Солнца побуждала к постоянному наблюдению за ним и поиску закономерностей его поведения. На протяжении многих веков теория и природа света являлась предметом изучения многих известных ученых. Только в XVII веке в взглядах на природу света появились две четкие и научные теории: волновая и корпускулярная. Инфракрасный диапазон электромагнитного спектра был открыт в 1800 году английским астрономом Уильямом Гершелем, который проводил ряд экспериментов, чтобы определить нагревающую способность различных участков солнечного спектра.
6 слайд: Опыт В. Гершеля
Ученый исследовал оптический спектр, проецируя его на поверхность стола с помощью призмы. Поднося чувствительный ртутный термометр к различным участкам спектра, он наблюдал разные уровни нагрева термометра. Нагрев термометра увеличивался при его перемещении за красную границу оптического диапазона. Гершель пришел к выводу о существовании излучения, ни зрительно, ни зафиксированного глазом, но зарегистрированного с помощью термометра. Это излучение он назвал инфракрасным или тепловым.
