Über Infrarotstrahlung. Was ist Infrarotstrahlung?

Um das Funktionsprinzip zu verstehen Infrarotstrahler, Sie müssen sich das Wesentliche davon vorstellen physikalisches Phänomen wie Infrarotstrahlung.

Infrarotbereich und Wellenlänge

Infrarotstrahlung- Das ist eine Vielfalt elektromagnetische Strahlung, das Spektrum besetzend Elektromagnetische Wellen reichen von 0,77 bis 340 µm. In diesem Fall gilt der Bereich von 0,77 bis 15 Mikrometer als kurzwellig, von 15 bis 100 Mikrometer als Mittelwelle und von 100 bis 340 als Langwelle.

Der kurzwellige Teil des Spektrums grenzt an das sichtbare Licht und der langwellige Teil geht in den Bereich der ultrakurzen Radiowellen über. Daher hat Infrarotstrahlung beide Eigenschaften sichtbares Licht(breitet sich geradlinig aus, wird reflektiert und gebrochen wie sichtbares Licht) und die Eigenschaften von Radiowellen (sie können einige Materialien durchdringen, die für sichtbare Strahlung undurchlässig sind).

Infrarotstrahler mit einer Oberflächentemperatur von 700 °C bis 2500 °C haben eine Wellenlänge von 1,55–2,55 Mikrometern und werden „Licht“ genannt – in der Wellenlänge liegen sie näher am sichtbaren Licht, Strahler mit einer niedrigeren Oberflächentemperatur haben eine längere Wellenlänge und werden „Licht“ genannt. dunkel".

Infrarotstrahlungsquellen

Im Allgemeinen gibt jeder auf eine bestimmte Temperatur erhitzte Körper Wärmeenergie im Infrarotbereich des elektromagnetischen Wellenspektrums ab und kann diese Energie durch Strahlungswärmeaustausch auf andere Körper übertragen. Die Energieübertragung erfolgt von einem Körper mit höherer Temperatur auf einen Körper mit niedrigerer Temperatur verschiedene Körper haben unterschiedliche Emissions- und Absorptionsfähigkeiten, die von der Beschaffenheit der beiden Körper, dem Zustand ihrer Oberfläche usw. abhängen.

Elektromagnetische Strahlung hat einen quantenphotonischen Charakter. Bei der Wechselwirkung mit Materie wird ein Photon von den Atomen der Substanz absorbiert und überträgt seine Energie auf diese. Gleichzeitig nimmt die Energie der thermischen Schwingungen der Atome in den Molekülen der Substanz zu, d.h. Strahlungsenergie wird in Wärme umgewandelt.

Das Wesen der Strahlungsheizung besteht darin, dass der Brenner als Strahlungsquelle Wärmestrahlung erzeugt, im Raum bildet und in die Heizzone lenkt. Es fällt auf umschließende Strukturen (Böden, Wände), technische Geräte und Personen im Bestrahlungsbereich, wird von diesen absorbiert und erwärmt diese. Der von Oberflächen, Kleidung und menschlicher Haut absorbierte Strahlungsfluss sorgt für thermische Behaglichkeit, ohne die Umgebungstemperatur zu erhöhen. Die Luft in beheizten Räumen bleibt zwar für Infrarotstrahlung nahezu transparent, wird aber durch „Sekundärwärme“, d. h. Konvektion von durch Strahlung erhitzten Strukturen und Objekten.

Eigenschaften und Anwendungen der Infrarotstrahlung

Es wurde festgestellt, dass die Einwirkung von Infrarotstrahlung auf den Menschen eine positive Wirkung hat. Wenn Wärmestrahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 2 Mikrometern hauptsächlich von der Haut wahrgenommen wird und die entstehende Wärmeenergie ins Innere geleitet wird, dringt Strahlung mit einer Wellenlänge von bis zu 1,5 Mikrometern in die Hautoberfläche ein, erwärmt sie teilweise und gelangt in das Netzwerk von Blutgefäße und erhöht direkt die Temperatur des Blutes. Ab einer bestimmten Intensität des Wärmeflusses verursacht dessen Einwirkung ein angenehmes Wärmegefühl. Mit Strahlungsheizung menschlicher Körper gibt den Großteil der überschüssigen Wärme durch Konvektion an die Umgebungsluft ab, die mehr hat niedrige Temperatur. Diese Form der Wärmeübertragung wirkt erfrischend und wirkt sich positiv auf das Wohlbefinden aus.

In unserem Land wird seit den 30er Jahren das Studium der Infrarot-Heiztechnologie in ihrer Anwendung durchgeführt Landwirtschaft, und für die Industrie.

Durch durchgeführte medizinische und biologische Studien konnte festgestellt werden, dass Infrarot-Heizsysteme den Besonderheiten von Tierhaltungsgebäuden besser gerecht werden als Konvektionssysteme zentraler oder zentraler Art Luftheizung. Erstens aufgrund der Tatsache, dass wann Infrarotheizung Die Temperatur der Innenflächen der Zäune, insbesondere des Bodens, übersteigt die Lufttemperatur im Raum. Dieser Faktor wirkt sich positiv auf den Wärmehaushalt der Tiere aus und verhindert so starke Wärmeverluste.

Für eine Reduzierung sorgen Infrarotsysteme in Verbindung mit natürlichen Lüftungssystemen relative Luftfeuchtigkeit Luft auf Standardwerte (in Schweinefarmen und Kälberställen bis zu 70-75 % und darunter).

Durch den Betrieb dieser Systeme erreichen die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in den Räumlichkeiten günstige Parameter.

Der Einsatz von Strahlungsheizsystemen für landwirtschaftliche Gebäude ermöglicht nicht nur die Schaffung die notwendigen Voraussetzungen Mikroklima, sondern auch zur Intensivierung der Produktion. In vielen Betrieben in Baschkirien (Lenin-Kollektivhof, Nurimanow-Kollektivhof) stieg die Produktion von Nachkommen nach der Einführung der Infrarotheizung deutlich an (verstärkte Abferkelleistung). Winterzeit 4-fach) erhöhte sich die Sicherheit der Jungtiere (von 72,8 % auf 97,6 %).

Derzeit ist das Infrarot-Heizsystem im Chuvash Broiler-Unternehmen in einem Vorort von Tscheboksary installiert und seit einer Saison in Betrieb. Den Rückmeldungen von Betriebsleitern zufolge arbeitete das System während der Zeit mit minimalen Wintertemperaturen von -34–36 °C ununterbrochen und lieferte 48 Tage lang die erforderliche Wärme für die Aufzucht von Fleischgeflügel (Bodenhaltung). Derzeit wird darüber nachgedacht, die verbleibenden Geflügelställe mit Infrarotsystemen auszustatten.

Infrarotstrahlung- elektromagnetische Strahlung, die den Spektralbereich zwischen dem roten Ende des sichtbaren Lichts (mit einer Wellenlänge λ = 0,74 μm und einer Frequenz von 430 THz) und Mikrowellenradiostrahlung (λ ~ 1-2 mm, Frequenz 300 GHz) einnimmt.

Der gesamte Bereich der Infrarotstrahlung wird herkömmlicherweise in drei Bereiche unterteilt:

Der langwellige Rand dieses Bereichs wird manchmal in einen separaten Bereich elektromagnetischer Wellen unterteilt – Terahertz-Strahlung (Submillimeterstrahlung).

Infrarotstrahlung wird auch „Wärmestrahlung“ genannt, da Infrarotstrahlung von erhitzten Gegenständen von der menschlichen Haut als Wärmeempfindung wahrgenommen wird. Dabei hängen die vom Körper emittierten Wellenlängen von der Erwärmungstemperatur ab: Je höher die Temperatur, desto kürzer die Wellenlänge und desto höher die Strahlungsintensität. Das Strahlungsspektrum eines absoluten schwarzen Körpers bei relativ niedrigen Temperaturen (bis zu mehreren tausend Kelvin) liegt hauptsächlich in diesem Bereich. Infrarotstrahlung wird von angeregten Atomen oder Ionen emittiert.

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Untertitel

Entdeckungsgeschichte und allgemeine Merkmale

Infrarotstrahlung wurde 1800 vom englischen Astronomen W. Herschel entdeckt. Während Herschel die Sonne untersuchte, suchte er nach einer Möglichkeit, die Erwärmung des Instruments, mit dem die Beobachtungen durchgeführt wurden, zu reduzieren. Mithilfe von Thermometern zur Bestimmung der Auswirkungen verschiedener Teile des sichtbaren Spektrums entdeckte Herschel, dass das „Maximum an Wärme“ hinter der gesättigten roten Farbe und möglicherweise „jenseits der sichtbaren Brechung“ liegt. Diese Studie markierte den Beginn der Erforschung der Infrarotstrahlung.

Bisher waren Laborquellen für Infrarotstrahlung ausschließlich heiße Körper oder elektrische Entladungen in Gasen. Heutzutage werden moderne Infrarotstrahlungsquellen mit einstellbarer oder fester Frequenz auf Basis von Festkörper- und Molekulargaslasern entwickelt. Zur Aufzeichnung von Strahlung im nahen Infrarotbereich (bis ~1,3 μm) werden spezielle Fotoplatten verwendet. Fotoelektrische Detektoren und Fotowiderstände haben einen größeren Empfindlichkeitsbereich (bis zu etwa 25 Mikrometer). Strahlung im fernen Infrarotbereich wird von Bolometern aufgezeichnet – Detektoren, die empfindlich auf Erwärmung durch Infrarotstrahlung reagieren.

IR-Geräte werden sowohl in der Militärtechnik (z. B. zur Raketenlenkung) als auch in der Ziviltechnik (z. B. in faseroptischen Kommunikationssystemen) häufig eingesetzt. IR-Spektrometer nutzen als optische Elemente entweder Linsen und Prismen oder Beugungsgitter und Spiegel. Um die Absorption von Strahlung in der Luft zu eliminieren, werden Spektrometer für den Ferninfrarotbereich in einer Vakuumversion hergestellt.

Da Infrarotspektren mit Rotations- und Schwingungsbewegungen im Molekül sowie mit elektronischen Übergängen in Atomen und Molekülen verbunden sind, ermöglicht die IR-Spektroskopie die Gewinnung wichtige Informationenüber den Aufbau von Atomen und Molekülen sowie die Bandstruktur von Kristallen.

Infrarotstrahlungsbereiche

Objekte emittieren normalerweise Infrarotstrahlung über das gesamte Wellenlängenspektrum, manchmal ist jedoch nur ein begrenzter Bereich des Spektrums von Interesse, da Sensoren normalerweise nur Strahlung innerhalb einer bestimmten Bandbreite erfassen. Daher wird der Infrarotbereich häufig in kleinere Bänder unterteilt.

Konventionelles Teilungsschema

Am häufigsten erfolgt die Aufteilung in kleinere Bereiche wie folgt:

Abkürzung	Wellenlänge	Photonenenergie	Charakteristisch
Nahinfrarot, NIR	0,75–1,4 Mikrometer	0,9–1,7 eV	Nahes Infrarot, begrenzt auf der einen Seite durch sichtbares Licht, auf der anderen Seite durch die Wassertransparenz, die sich bei 1,45 µm deutlich verschlechtert. In diesem Bereich arbeiten weit verbreitete Infrarot-LEDs und Laser für faser- und luftgestützte optische Kommunikationssysteme. Auch Videokameras und Nachtsichtgeräte auf Basis von Bildverstärkerröhren sind in diesem Bereich empfindlich.
Kurzwelliges Infrarot, SWIR	1,4-3 Mikrometer	0,4–0,9 eV	Die Absorption elektromagnetischer Strahlung durch Wasser nimmt bei 1450 nm deutlich zu. Im Fernkommunikationsbereich überwiegt der Bereich 1530–1560 nm.
Mittelwelliges Infrarot, MWIR	3-8 Mikrometer	150-400 meV	In diesem Bereich beginnen auf mehrere hundert Grad Celsius erhitzte Körper zu emittieren. In diesem Bereich sind thermische Zielsuchköpfe von Flugabwehrsystemen und technischen Wärmebildkameras empfindlich.
Langwelliges Infrarot, LWIR	8-15 Mikrometer	80-150 meV	In diesem Bereich beginnen Körper mit Temperaturen um null Grad Celsius zu strahlen. Wärmebildkameras für Nachtsichtgeräte sind in diesem Bereich empfindlich.
Ferninfrarot, FIR	15 - 1000 µm	1,2-80 meV

CIE-Schema

Internationale Beleuchtungskommission Internationale Kommission für Beleuchtung ) empfiehlt die Einteilung der Infrarotstrahlung in die folgenden drei Gruppen:

• 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)

ISO 20473-Diagramm

Wärmestrahlung

Wärmestrahlung oder Strahlung ist die Übertragung von Energie von einem Körper auf einen anderen in Form elektromagnetischer Wellen, die Körper aufgrund ihrer inneren Energie aussenden. Wärmestrahlung fällt hauptsächlich in den Infrarotbereich des Spektrums von 0,74 Mikrometer bis 1000 Mikrometer. Besonderheit Der Strahlungswärmeaustausch besteht darin, dass er zwischen Körpern durchgeführt werden kann, die sich nicht nur in einem beliebigen Medium, sondern auch im Vakuum befinden. Ein Beispiel für Wärmestrahlung ist das Licht einer Glühlampe. Die Stärke der Wärmestrahlung eines Objekts, das die Kriterien eines absolut schwarzen Körpers erfüllt, wird durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz beschrieben. Der Zusammenhang zwischen der Emissions- und Absorptionsfähigkeit von Körpern wird durch das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz beschrieben. Wärmestrahlung ist (neben Wärmeleitfähigkeit und Konvektion) eine der drei elementaren Arten der Wärmeenergieübertragung. Gleichgewichtsstrahlung ist Wärmestrahlung, die mit Materie im thermodynamischen Gleichgewicht steht.

Anwendung

Nachtsichtgerät

Es gibt mehrere Möglichkeiten, ein unsichtbares Infrarotbild zu visualisieren:

• Moderne Halbleiter-Videokameras sind im nahen Infrarot empfindlich. Um Farbwiedergabefehler zu vermeiden, sind gewöhnliche Haushaltsvideokameras mit einem speziellen Filter ausgestattet, der das IR-Bild abschneidet. Kameras für Sicherheitssysteme verfügen in der Regel nicht über einen solchen Filter. Allerdings in dunkle Zeit Tagsüber gibt es keine natürlichen Nahinfrarotlichtquellen, sodass solche Kameras ohne künstliche Beleuchtung (z. B. Infrarot-LEDs) nichts anzeigen.
• Der elektronenoptische Wandler ist ein fotoelektronisches Vakuumgerät, das Licht im sichtbaren Spektrum und im nahen Infrarotbereich verstärkt. Es verfügt über eine hohe Empfindlichkeit und ist in der Lage, Bilder bei sehr schlechten Lichtverhältnissen zu erzeugen. Sie waren historisch gesehen die ersten Nachtsichtgeräte und werden auch heute noch häufig in billigen Nachtsichtgeräten verwendet. Da sie nur im nahen Infrarot arbeiten, benötigen sie wie Halbleiter-Videokameras eine Beleuchtung.
• Bolometer - Wärmesensor. Bolometer für Systeme technische Vision und Nachtsichtgeräte sind im Wellenlängenbereich 3..14 Mikrometer (mittleres IR) empfindlich, was der Strahlung von Körpern entspricht, die auf 500 bis −50 Grad Celsius erhitzt werden. Bolometrische Geräte benötigen daher keine externe Beleuchtung, registrieren die Strahlung der Objekte selbst und erstellen ein Bild der Temperaturdifferenz.

Thermografie

Infrarot-Thermografie, Wärmebildgebung oder Wärmevideo ist eine wissenschaftliche Methode zur Erstellung eines Thermogramms – eines Bildes in Infrarotstrahlen, das ein Verteilungsmuster von Temperaturfeldern zeigt. Thermografiekameras oder Wärmebildkameras erfassen Strahlung im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums (ca. 900–14.000 Nanometer oder 0,9–14 µm) und erstellen anhand dieser Strahlung Bilder, die dabei helfen, überhitzte oder unterkühlte Bereiche zu identifizieren. Da Infrarotstrahlung von allen Objekten emittiert wird, die eine Temperatur haben, ermöglicht die Thermografie gemäß Plancks Formel für Schwarzkörperstrahlung, die Umgebung mit oder ohne sichtbares Licht zu „sehen“. Die Menge der von einem Objekt emittierten Strahlung nimmt mit steigender Temperatur zu, sodass wir mit der Thermografie Temperaturunterschiede erkennen können. Wenn wir durch eine Wärmebildkamera schauen, sind warme Objekte besser sichtbar als auf Umgebungstemperatur abgekühlte; Menschen und Warmblüter sind darin besser zu erkennen Umfeld, sowohl Tag als auch Nacht. Daher ist die Weiterentwicklung der Thermografie-Nutzung dem Militär und den Sicherheitsdiensten zuzuschreiben.

Infrarot-Referenzierung

Infrarot-Zielsuchkopf – ein Zielsuchkopf, der nach dem Prinzip des Wellenfangens arbeitet Infrarotbereich, emittiert vom erfassten Ziel. Es handelt sich um ein optisch-elektronisches Gerät, das dazu dient, ein Ziel vor dem umgebenden Hintergrund zu identifizieren und ein Zielsignal an ein automatisches Zielgerät (ADU) auszugeben sowie ein Winkelgeschwindigkeitssignal in Sichtweite zu messen und an den Autopiloten auszugeben.

Infrarotheizung

Datentransfer

Die Verbreitung von Infrarot-LEDs, Lasern und Fotodioden hat es ermöglicht, ein darauf basierendes drahtloses optisches Verfahren zur Datenübertragung zu schaffen. In der Computertechnik dient es meist der Verbindung von Computern mit Peripheriegeräten (IrDA-Schnittstelle). Im Gegensatz zum Funkkanal ist der Infrarotkanal unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und kann daher auch im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Zu den Nachteilen des Infrarotkanals gehören die Notwendigkeit optischer Fenster an den Geräten, die korrekte relative Ausrichtung der Geräte und niedrige Übertragungsgeschwindigkeiten (normalerweise nicht mehr als 5-10 Mbit/s, bei Verwendung von Infrarotlasern sind jedoch deutlich höhere Geschwindigkeiten möglich). Darüber hinaus ist die Vertraulichkeit der Informationsübermittlung nicht gewährleistet. Unter direkten Sichtbedingungen kann der Infrarotkanal eine Kommunikation über Entfernungen von mehreren Kilometern ermöglichen. Am praktischsten ist er jedoch für die Verbindung von Computern, die sich im selben Raum befinden, wo Reflexionen von den Wänden des Raums für eine stabile und zuverlässige Kommunikation sorgen. Die natürlichste Art der Topologie ist hier ein „Bus“ (d. h. das gesendete Signal wird von allen Teilnehmern gleichzeitig empfangen). Der Infrarotkanal konnte sich nicht durchsetzen, er wurde durch den Funkkanal verdrängt.

Wärmestrahlung wird auch zum Empfang von Warnsignalen genutzt.

Fernbedienung

Infrarotdioden und Fotodioden werden häufig in Fernbedienungstafeln, Automatisierungssystemen usw. verwendet. Sicherheitssysteme, manche Mobiltelefone(Infrarotanschluss) usw. Infrarotstrahlen lenken aufgrund ihrer Unsichtbarkeit die Aufmerksamkeit einer Person nicht ab.

Interessant ist die Infrarotstrahlung einer Haushaltsfernbedienung Fernbedienung leicht mit einer Digitalkamera festzuhalten.

Medizin

Die häufigsten Anwendungen von Infrarotstrahlung in der Medizin finden sich in verschiedenen Blutflusssensoren (PPGs).

Weit verbreitete Messgeräte für Herzfrequenz (HR – Heart Rate) und Blutsauerstoffsättigung (Sp02) verwenden grüne (für Puls) und rote und infrarote (für SpO2) LEDs.

Bei der DLS-Technik (Digital Light Scattering) wird Infrarot-Laserstrahlung zur Bestimmung der Herzfrequenz und der Blutflusseigenschaften eingesetzt.

In der Physiotherapie werden Infrarotstrahlen eingesetzt.

Wirkung langwelliger Infrarotstrahlung:

• Anregung und Verbesserung der Durchblutung. Bei Einwirkung langwelliger Infrarotstrahlung auf die Haut kommt es zu einer Reizung der Hautrezeptoren und durch die Reaktion des Hypothalamus kommt es zu einer Entspannung der glatten Muskulatur der Blutgefäße, wodurch sich die Gefäße erweitern .
• Verbesserung der Stoffwechselprozesse. Bei Hitzeeinwirkung stimuliert Infrarotstrahlung die Aktivität auf zellulärer Ebene und verbessert so die Prozesse der Neuroregulation und des Stoffwechsels.

Lebensmittelsterilisation

Sterilisiert mit Infrarotstrahlung Lebensmittel zum Zweck der Desinfektion.

Lebensmittelindustrie

Eine Besonderheit des Einsatzes von IR-Strahlung in der Lebensmittelindustrie ist die Möglichkeit des Eindringens einer elektromagnetischen Welle in kapillarporöse Produkte wie Getreide, Cerealien, Mehl usw. bis zu einer Tiefe von 7 mm. Dieser Wert hängt von der Beschaffenheit der Oberfläche, der Struktur, den Materialeigenschaften und der Frequenzcharakteristik der Strahlung ab. Eine elektromagnetische Welle eines bestimmten Frequenzbereichs hat nicht nur eine thermische, sondern auch eine biologische Wirkung auf das Produkt und trägt dazu bei, biochemische Umwandlungen in biologischen Polymeren zu beschleunigen (

Infrarotstrahlung gehört zu den Arten elektromagnetischer Strahlung, die auf der einen Seite an den roten Teil des Spektrums des sichtbaren Lichts und auf der anderen an Mikrowellen grenzt. Wellenlänge - von 0,74 bis 1000-2000 Mikrometer. Infrarotwellen werden auch „Wärme“ genannt. Basierend auf der Wellenlänge werden sie in drei Gruppen eingeteilt:

Kurzwelle (0,74–2,5 Mikrometer);

Mittelwelle (länger als 2,5, kürzer als 50 Mikrometer);

langwellig (mehr als 50 Mikrometer).

Infrarotstrahlungsquellen

Auf unserem Planeten ist Infrarotstrahlung keine Seltenheit. Fast jede Hitze hat eine Wirkung Infrarotstrahlen. Dabei spielt es keine Rolle, was es ist: Sonnenlicht, die Wärme unseres Körpers oder die von ihm ausgehende Wärme Heizgeräte.

Der Infrarotanteil der elektromagnetischen Strahlung erwärmt nicht den Raum, sondern das Objekt selbst. Auf diesem Prinzip ist die Arbeit aufgebaut Infrarotlampen. Und die Sonne erwärmt die Erde auf ähnliche Weise.

Wirkung auf lebende Organismen

An dieser Moment, die Wissenschaft hat keine bestätigten Fakten negativer Einfluss Infrarotstrahlen auf den menschlichen Körper. Es sei denn, die Schleimhaut der Augen kann durch zu intensive Strahlung geschädigt werden.

Aber über die Vorteile können wir noch sehr lange reden. Bereits 1996 bestätigten Wissenschaftler aus den USA, Japan und Holland eine Reihe positiver medizinischer Fakten. Wärmestrahlung:

zerstört einige Arten von Hepatitisviren;

unterdrückt und verlangsamt das Wachstum von Krebszellen;

hat die Fähigkeit, schädliche elektromagnetische Felder und Strahlung zu neutralisieren. Einschließlich radioaktiver Stoffe;

hilft Diabetikern, Insulin zu produzieren;

kann bei Dystrophie helfen;

Verbesserung des Körperzustands bei Psoriasis.

Besser fühlen, innere Organe beginnen, effizienter zu arbeiten. Erhöhte Muskelernährung und deutlich verbesserte Kraft Immunsystem. Es ist bekannt, dass der Körper ohne Infrarotstrahlung deutlich schneller altert.

Infrarotstrahlen werden auch „Lebensstrahlen“ genannt. Unter ihrem Einfluss begann das Leben.

Die Verwendung von Infrarotstrahlen im menschlichen Leben

Infrarotlicht wird nicht weniger häufig eingesetzt als es verbreitet ist. Es wird wahrscheinlich sehr schwierig sein, mindestens einen Bereich zu finden nationale Wirtschaft, wo der Infrarotanteil elektromagnetischer Wellen keine Anwendung gefunden hat. Wir listen die bekanntesten Anwendungsbereiche auf:

Krieg. Zielsuchraketen-Sprengköpfe oder Nachtsichtgeräte sind allesamt das Ergebnis der Verwendung von Infrarotstrahlung;

Die Thermografie wird in der Wissenschaft häufig verwendet, um überhitzte oder unterkühlte Teile eines Untersuchungsobjekts zu bestimmen. Infrarotbildgebung wird neben anderen Arten elektromagnetischer Wellen auch häufig in der Astronomie eingesetzt.

Haushaltsheizungen. Im Gegensatz zu Konvektoren nutzen solche Geräte Strahlungsenergie, um alle Objekte im Raum zu erwärmen. Darüber hinaus geben Einrichtungsgegenstände Wärme an die Umgebungsluft ab;

Datenübertragung und Fernbedienung. Ja, alle Fernbedienungen für Fernseher, Tonbandgeräte und Klimaanlagen verwenden Infrarotstrahlen;

Desinfektion in der Lebensmittelindustrie

Medizin. Behandlung und Vorbeugung vieler verschiedener Arten von Krankheiten.

Infrarotstrahlen machen einen relativ kleinen Teil der elektromagnetischen Strahlung aus. Sein auf natürliche Weise Wärmeübertragung, darauf kann niemand verzichten Lebensprozess auf unserem Planeten.

Infrarotlicht ist für das menschliche Auge visuell nicht zugänglich. Mittlerweile werden lange Infrarotwellen vom menschlichen Körper als Wärme wahrgenommen. Hat einige Eigenschaften von sichtbarem Licht Infrarotlicht. Strahlung dieser Form kann fokussiert, reflektiert und polarisiert werden. Theoretisch wird IR-Licht eher als Infrarotstrahlung (IR) interpretiert. Weltraum-IR nimmt den Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung von 700 nm bis 1 mm ein. IR-Wellen sind länger als sichtbare Lichtwellen und kürzer als Radiowellen. Dementsprechend sind die Frequenzen von IR höher als die Frequenzen von Mikrowellen und niedriger als die Frequenzen von sichtbarem Licht. Die Frequenz des IR ist auf den Bereich von 300 GHz – 400 THz begrenzt.

Infrarotwellen wurden vom britischen Astronomen William Herschel entdeckt. Der Fund wurde im Jahr 1800 registriert. Mithilfe von Glasprismen untersuchte der Wissenschaftler auf diese Weise in seinen Experimenten die Möglichkeit, das Sonnenlicht in einzelne Komponenten aufzuteilen.

Als William Herschel die Temperatur einzelner Blumen messen musste, entdeckte er einen Faktor für den Temperaturanstieg, als er die folgende Reihe nacheinander durchlief:

• violett,
• Blau,
• Grün,
• Eigelb,
• orange,
• Rot.

Wellen- und Frequenzbereich der IR-Strahlung

Basierend auf der Wellenlänge unterteilen Wissenschaftler herkömmlicherweise Infrarotstrahlung in mehrere Spektralanteile. Es gibt jedoch keine einheitliche Definition der Grenzen jedes einzelnen Teils.

Skala der elektromagnetischen Strahlung: 1 - Radiowellen; 2 - Mikrowellen; 3 - IR-Wellen; 4 - sichtbares Licht; 5 - Ultraviolett; 6 — Röntgenstrahlen; 7 - Gammastrahlen; B – Wellenlängenbereich; E – Energie

Theoretisch werden drei Wellenbereiche bezeichnet:

1. Nahe
2. Durchschnitt
3. Weiter

Der Nahinfrarotbereich ist durch Wellenlängen gekennzeichnet, die sich dem Ende des sichtbaren Lichtspektrums nähern. Der ungefähr berechnete Wellenabschnitt wird hier durch die Länge angegeben: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 µm). Die Strahlungsfrequenz beträgt ca. 215-400 Hz. Kurze IR-Wellenlängen geben nur minimale Wärme ab.

Mittlerer IR-Bereich (Mittel), deckt Wellenlängen von 1300–3000 nm (1,3–3 µm) ab. Hier werden Frequenzen im Bereich von 20-215 THz gemessen. Die Strahlungswärme ist relativ gering.

Der Ferninfrarotbereich kommt dem Mikrowellenbereich am nächsten. Layout: 3–1000 Mikrometer. Frequenzbereich 0,3-20 THz. Diese Gruppe besteht aus kurzen Wellenlängen im maximalen Frequenzbereich. Hier wird die maximale Wärme abgegeben.

Anwendungen von Infrarotstrahlung

IR-Strahlen haben Anwendung gefunden in verschiedene Gebiete. Zu den bekanntesten Geräten zählen Wärmebildkameras, Nachtsichtgeräte usw. Kommunikations- und Netzwerkgeräte nutzen IR-Licht im Rahmen des kabelgebundenen und kabellosen Betriebs.

Beispielarbeit elektronisches Gerät— eine Wärmebildkamera, deren Funktionsprinzip auf der Nutzung von Infrarotstrahlung basiert. Und das ist nur ein Beispiel von vielen anderen.

Die Fernbedienungen sind mit einem Nahbereichs-IR-Kommunikationssystem ausgestattet, bei dem das Signal über IR-LEDs übertragen wird. Beispiel: vertraut Haushaltsgeräte– Fernseher, Klimaanlagen, Player. Infrarotlicht überträgt Daten über Glasfaserkabelsysteme.

Darüber hinaus wird Infrarotstrahlung von der Forschungsastronomie aktiv zur Weltraumforschung genutzt. Dank Infrarotstrahlung ist es möglich, für das menschliche Auge unsichtbare Weltraumobjekte zu erkennen.

Wenig bekannte Fakten über IR-Licht

Das menschliche Auge kann Infrarotstrahlen wirklich nicht sehen. Aber die Haut des menschlichen Körpers, die auf Photonen und nicht nur auf Wärmestrahlung reagiert, ist in der Lage, sie zu „sehen“.

Die Hautoberfläche ragt tatsächlich hervor“ Augapfel" Wenn Sie an einem sonnigen Tag nach draußen gehen, die Augen schließen und Ihre Handflächen zum Himmel strecken, können Sie den Standort der Sonne leicht finden.

Im Winter in einem Raum mit einer Lufttemperatur von 21–22 °C und warmer Kleidung (Pullover, Hose). Im Sommer, im gleichen Raum, bei gleicher Temperatur fühlt man sich auch wohl, allerdings in leichterer Kleidung (Shorts, T-Shirt).

Dieses Phänomen lässt sich leicht erklären: Trotz gleicher Lufttemperatur strahlen die Wände und die Decke des Raumes im Sommer mehr vom Sonnenlicht getragene Ferninfrarotwellen ab (FIR – Ferninfrarot). Daher nimmt der menschliche Körper bei gleichen Temperaturen im Sommer mehr Wärme wahr.

IR-Wärme wird von jedem lebenden Organismus und unbelebten Objekt erzeugt. Dieser Moment wird auf dem Bildschirm der Wärmebildkamera mehr als deutlich vermerkt

Paare von Personen, die im selben Bett schlafen, sind im Verhältnis zueinander unfreiwillig Sender und Empfänger von FIR-Wellen. Wenn eine Person alleine im Bett liegt, fungiert sie als Sender von FIR-Wellen, empfängt jedoch nicht mehr dieselben Wellen als Antwort.

Wenn Menschen miteinander sprechen, senden und empfangen sie unwillkürlich FIR-Wellenschwingungen voneinander. Auch freundliche (liebevolle) Umarmungen aktivieren die Übertragung der FIR-Strahlung zwischen Menschen.

Wie nimmt die Natur IR-Licht wahr?

Menschen können Infrarotlicht nicht sehen, aber Schlangen aus der Familie der Vipern (z. B. Klapperschlangen) verfügen über Sinneshöhlen, die dazu dienen, Bilder im Infrarotlicht zu erzeugen.

Diese Eigenschaft ermöglicht es Schlangen, Warmblüter in völliger Dunkelheit zu erkennen. Es wird angenommen, dass Schlangen mit zwei Sinneshöhlen über eine gewisse Infrarot-Tiefenwahrnehmung verfügen.

Eigenschaften der IR-Schlange: 1, 2 - empfindliche Zonen der Sinneshöhle; 3 - Membranhöhle; 4 - innerer Hohlraum; 5 - MG-Faser; 6 - äußerer Hohlraum

Fische nutzen erfolgreich Nahinfrarotlicht (NIR), um Beute zu fangen und sich in Wassergebieten zu orientieren. Dieser NIR-Sensor hilft den Fischen, bei schlechten Lichtverhältnissen, im Dunkeln oder in trübem Wasser genau zu navigieren.

Infrarotstrahlung spielt wichtige Rolle das Wetter und Klima der Erde zu beeinflussen, genau wie das Sonnenlicht. Die Gesamtmasse des von der Erde absorbierten Sonnenlichts und eine gleiche Menge Infrarotstrahlung müssen von der Erde zurück in den Weltraum wandern. Sonst ist es unvermeidlich globale Erwärmung oder globale Abkühlung.

Es gibt einen offensichtlichen Grund, warum die Luft in einer trockenen Nacht schnell abkühlt. Niedrige Luftfeuchtigkeit und das Fehlen von Wolken am Himmel bieten der Infrarotstrahlung freie Bahn. Infrarotstrahlen kommen schneller heraus Raum und dementsprechend Wärme schneller abführen.

Ein erheblicher Teil, der auf die Erde gelangt, ist Infrarotlicht. Beliebig natürlicher Organismus oder das Objekt hat eine Temperatur, was bedeutet, dass es IR-Energie aussendet. Auch a priori kalte Objekte (z. B. Eiswürfel) strahlen Infrarotlicht aus.

Technisches Potenzial der Infrarotzone

Das technische Potenzial von Infrarotstrahlen ist grenzenlos. Es gibt viele Beispiele. Infrarot-Tracking (Homing) wird in passiven Raketenkontrollsystemen verwendet. In diesem Fall wird elektromagnetische Strahlung des Ziels verwendet, die im Infrarotbereich des Spektrums empfangen wird.

Zielverfolgungssysteme: 1, 4 - Brennkammer; 2, 6 - relativ langer Flammenaustritt; 5 - Kaltstrom unter Umgehung der Heißkammer; 3, 7 - Wichtige IR-Signatur zugewiesen

Mit Rasterradiometern ausgestattete Wettersatelliten erzeugen Wärmebilder, die dann analytische Techniken zur Bestimmung von Wolkenhöhen und -typen, zur Berechnung von Landtemperaturen usw. ermöglichen Oberflächengewässer, bestimmen Sie die Eigenschaften der Meeresoberfläche.

Infrarotstrahlung ist die gebräuchlichste Methode zur Fernsteuerung verschiedener Geräte. Viele Produkte werden auf Basis der FIR-Technologie entwickelt und produziert. Hier haben sich vor allem die Japaner hervorgetan. Hier sind nur einige Beispiele, die in Japan und auf der ganzen Welt beliebt sind:

• Spezialauskleidungen und FIR-Heizungen;
• FIR-Teller für langes Frischhalten von Fisch und Gemüse;
• Keramikpapier und FIR-Keramik;
• Stoff-FIR-Handschuhe, Jacken, Autositze;
• Friseur-FIR-Haartrockner, der Haarschäden reduziert;

Infrarotreflektographie (Kunstkonservierung) wird zur Untersuchung von Gemälden eingesetzt und hilft dabei, darunter liegende Schichten freizulegen, ohne die Struktur zu zerstören. Diese Technik hilft, Details sichtbar zu machen, die unter der Zeichnung des Künstlers verborgen sind.

Auf diese Weise wird festgestellt, ob das aktuelle Bild original ist Ein Kunstwerk oder einfach nur eine professionell angefertigte Kopie. Auch Veränderungen im Zusammenhang mit Restaurierungsarbeiten an Kunstwerken werden identifiziert.

IR-Strahlen: Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Die wohltuende Wirkung von Sonnenlicht auf die menschliche Gesundheit ist wissenschaftlich erwiesen. Allerdings ist eine übermäßige Exposition gegenüber Sonnenstrahlung potenziell gefährlich. Sonnenlicht enthält ultraviolette Strahlung, dessen Wirkung die Haut des menschlichen Körpers verbrennt.

Infrarotsaunen Massenkonsum ist in Japan und China weit verbreitet. Und der Trend zur Entwicklung dieser Heilmethode verstärkt sich nur noch.

Fernwelleninfrarot hingegen bietet alle gesundheitlichen Vorteile des natürlichen Sonnenlichts. Gleichzeitig werden die gefährlichen Auswirkungen der Sonnenstrahlung vollständig eliminiert.

Durch den Einsatz der Infrarotstrahlen-Reproduktionstechnologie werden eine vollständige Temperaturkontrolle () und unbegrenzte Sonneneinstrahlung erreicht. Aber das ist nicht alles bekannte Tatsachen Vorteile der Infrarotstrahlung:

• Ferninfrarotstrahlen stärken das Herz-Kreislauf-System, stabilisieren es Herzschlag, erhöhen die Herzleistung und senken gleichzeitig den diastolischen Blutdruck.
• Stimulation der Herz-Kreislauf-Funktion mit Ferninfrarotlicht - perfekter Weg Aufrechterhaltung eines normalen Herz-Kreislauf-Systems. Es gibt Erfahrungen amerikanischer Astronauten während eines langen Weltraumfluges.
• Ferninfrarot-IR-Strahlen bei Temperaturen über 40 °C schwächen Krebszellen und töten sie schließlich ab. Diese Tatsache wurde von der American Cancer Association und dem National Cancer Institute bestätigt.
• Infrarotsaunen werden in Japan und Korea häufig zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, insbesondere chronischer Herzinsuffizienz und peripherer arterieller Verschlusskrankheit, eingesetzt (Hyperthermietherapie oder Waon-Therapie).
• In der Fachzeitschrift Neuropsychiatric Disease and Treatment veröffentlichte Forschungsergebnisse heben Infrarotstrahlen als „medizinischen Durchbruch“ bei der Behandlung traumatischer Hirnverletzungen hervor.
• Eine Infrarotsauna soll Schwermetalle, Cholesterin, Alkohol, Nikotin, Ammoniak, Schwefelsäure und andere Giftstoffe siebenmal wirksamer aus dem Körper entfernen.
• Schließlich belegte die FIR-Therapie in Japan und China den ersten Platz effektive Wege Behandlung von Asthma, Bronchitis, Erkältungen, Grippe, Sinusitis. Es wurde festgestellt, dass die FIR-Therapie Entzündungen, Schwellungen und Schleimblockaden beseitigt.

Infrarotlicht und Lebensdauer von 200 Jahren

Infrarotstrahlung (IR) ist eine Art elektromagnetischer Strahlung, die den Spektralbereich zwischen sichtbarem rotem Licht (INFRArot: BELOW red) und kurzwelligen Radiowellen einnimmt. Diese Strahlen erzeugen Wärme und werden wissenschaftlich als Thermowellen bezeichnet. Diese Strahlen erzeugen Wärme und werden wissenschaftlich als Thermowellen bezeichnet.

Alle erhitzten Körper emittieren Infrarotstrahlung, einschließlich des menschlichen Körpers und der Sonne, die auf diese Weise unseren Planeten erwärmt und allen Leben auf ihm Leben einhaucht. Die Wärme, die wir von einem Feuer in der Nähe eines Feuers oder Kamins, einer Heizung oder warmem Asphalt spüren, ist eine Folge von Infrarotstrahlen.

Das gesamte Spektrum der Infrarotstrahlung wird üblicherweise in drei Hauptbereiche unterteilt, die sich in der Wellenlänge unterscheiden:

• Kurze Wellenlänge, mit Wellenlänge λ = 0,74-2,5 µm;
• Mittelwelle, mit Wellenlänge λ = 2,5-50 µm;
• Lange Wellenlänge, mit Wellenlänge λ = 50-2000 µm.

Nah- oder kurzwellige Infrarotstrahlen sind überhaupt nicht heiß, wir spüren sie sogar nicht. Diese Wellen werden beispielsweise in TV-Fernbedienungen, Automatisierungssystemen, Sicherheitssystemen usw. verwendet. Ihre Frequenz ist höher und dementsprechend ist ihre Energie höher als die von Ferninfrarotstrahlen. Aber nicht in einem Ausmaß, das den Körper schädigt. Bei Wellenlängen im mittleren Infrarot beginnt Wärme zu entstehen, und wir spüren bereits ihre Energie. Infrarotstrahlung wird auch „Wärmestrahlung“ genannt, da die Strahlung erhitzter Gegenstände von der menschlichen Haut als Wärmeempfindung wahrgenommen wird. Dabei hängen die vom Körper emittierten Wellenlängen von der Erwärmungstemperatur ab: Je höher die Temperatur, desto kürzer die Wellenlänge und desto höher die Strahlungsintensität. Beispielsweise entspricht eine Quelle mit einer Wellenlänge von 1,1 Mikrometern geschmolzenem Metall und eine Quelle mit einer Wellenlänge von 3,4 Mikrometern entspricht Metall am Ende des Walzens oder Schmiedens.

Für uns von Interesse ist das Spektrum mit einer Wellenlänge von 5-20 Mikrometern, da in diesem Bereich mehr als 90 % der von Infrarot-Heizsystemen erzeugten Strahlung mit einem Strahlungspeak von 10 Mikrometern auftritt. Es ist sehr wichtig, dass der menschliche Körper selbst bei dieser Frequenz Infrarotwellen von 9,4 Mikrometern aussendet. Somit wird jede Strahlung einer bestimmten Frequenz vom menschlichen Körper als verwandt wahrgenommen und hat eine wohltuende und darüber hinaus heilende Wirkung auf ihn.

Bei einer solchen Einwirkung von Infrarotstrahlung auf den Körper entsteht der Effekt der „Resonanzabsorption“, der durch die aktive Absorption äußerer Energie durch den Körper gekennzeichnet ist. Infolgedessen kann man einen Anstieg des Hämoglobinspiegels einer Person, eine Erhöhung der Aktivität von Enzymen und Östrogenen und allgemein eine Stimulierung der Vitalaktivität einer Person beobachten.

Die Wirkung der Infrarotstrahlung auf die Oberfläche des menschlichen Körpers ist, wie bereits erwähnt, nützlich und darüber hinaus angenehm. Erinnern Sie sich an die ersten sonnigen Tage zu Beginn des Frühlings, als nach einem langen und trüben Winter endlich die Sonne herauskam! Sie spüren, wie es den beleuchteten Bereich Ihrer Haut, Ihres Gesichts und Ihrer Handflächen angenehm umhüllt. Ich möchte keine Handschuhe und Mütze mehr tragen, trotz der im Vergleich zur „angenehmen“ eher niedrigen Temperatur. Aber sobald eine kleine Wolke auftaucht, verspüren wir sofort ein spürbares Unbehagen durch die Unterbrechung eines so angenehmen Gefühls. Dies ist genau die Strahlung, die uns den ganzen Winter über so sehr gefehlt hat, als die Sonne lange Zeit abwesend war und wir wohl oder übel unseren „Infrarotposten“ durchgeführt haben.

Durch die Einwirkung von Infrarotstrahlung können Sie Folgendes beobachten:

• Beschleunigung des Stoffwechsels im Körper;
• Wiederherstellung des Hautgewebes;
• Verlangsamung des Alterungsprozesses;
• Entfernen von überschüssigem Fett aus dem Körper;
• Freisetzung menschlicher motorischer Energie;
• Erhöhung der antimikrobiellen Resistenz des Körpers;
• Aktivierung des Pflanzenwachstums

und viele viele andere. Darüber hinaus wird Infrarotbestrahlung in der Physiotherapie zur Behandlung vieler Krankheiten, einschließlich Krebs, eingesetzt, da sie die Erweiterung der Kapillaren fördert, die Durchblutung der Gefäße anregt, die Immunität verbessert und eine allgemeine therapeutische Wirkung hat.

Und das ist überhaupt nicht verwunderlich, denn diese Strahlung wird uns von der Natur gegeben, um Wärme und Leben an alle Lebewesen zu übertragen, die diese Wärme und diesen Komfort benötigen, und dabei den leeren Raum und die Luft als Vermittler zu umgehen.