Ультракрасное излучение


Инфракрасное излучение, вред или польза

Излучение, примыкающее к красной части видимого спектра, не воспринимаемое нашими органами зрения, но обладающее способностью нагревать освещаемые поверхности, было названо инфракрасным. Приставка «инфра» означает «больше». В нашем случае — это электромагнитные лучи с длиной волны большей, чем у видимого красного света.

Что является источником инфракрасного излучения

 

Его естественным источником является Солнце. Диапазон инфракрасных лучей достаточно широк. Это волны с длиной от 7 и до 14 микрометра (мкм). Частичное поглощение и рассеяние инфракрасных лучей происходит в атмосфере Земли.

О масштабах инфракрасного солнечного излучения говорит тот факт, что на него приходится 58% всего спектра электромагнитных волн, исходящих от нашего светила.

Такой, достаточно широкий диапазон ИК лучей делят на три части:

длинные волны, излучаемые нагревателем с температурой от 35 до 300 °C;

средние — от 300 до 700 °C;

короткие — более 700 °C.

Все они излучаются возбуждёнными атомами (т. е. обладающими избыточной энергией), а также ионами вещества. Источником ИК излучения являются все тела, если их температура выше абсолютного нуля (минус 273 °C).

Итак, в зависимости от температуры излучателя формируются ИК лучи разной длины волны, интенсивности и проникающей способности. А от этого и зависит, как инфракрасное излучение воздействует на живой организм.

 

 Польза и вред ИК излучения для здоровья человека

 

Ответить на вопрос — вредно ли для человека инфракрасное излучение, можно, вооружившись некоторыми сведениями.

Длинноволновые ИК лучи, попадая на кожу, воздействует на нервные рецепторы, вызывая ощущение тепла. Поэтому инфракрасное излучение ещё называют тепловым.

Более 90% этого излучения поглощается влагой, содержащейся в верхних слоях кожи. Оно вызывает лишь повышение температуру кожного покрова. Медицинские исследования показали, что длинноволновое излучение не только безопасно для человека, но и повышает иммунитет, запускает механизм регенерации и оздоровления многих органов и систем. Особенно эффективными в этом отношении являются ИК лучи с длиной волны 9,6 мкм. Этими обстоятельствами обусловлено применение инфракрасного излучения в медицине.

Совсем иной механизм воздействия инфракрасных лучей на организм человека, относящегося коротковолновой части спектра. Они способны проникнуть на глубину нескольких сантиметров, вызывая нагревание внутренних органов.

В месте облучения из-за расширения капилляров может появиться покраснение кожи, вплоть до образования волдырей. Особенно опасны короткие ИК лучи для органов зрения. Они могут спровоцировать образования катаракты, нарушения водно-солевого баланса, появления судорог.

Причиной известного эффекта теплового удара служит именно коротковолновое ИК излучение. Повышение температуры головного мозга на 1 °C уже вызывает его признаки:

головокружение;

тошноту;

учащение пульса;

потемнение в глазах.

Перегревание на 2 °C может спровоцировать развитие менингита.

Теперь разберёмся с понятием интенсивности электромагнитного излучения. Этот фактор зависит от расстояния до источника тепла и его температуры. Длинноволновое тепловое излучение малой интенсивности играет важную роль для развития жизни на планете. Человеческий организм нуждается в постоянной подпитке этими длинами волн.

Таким образом, вред и польза инфракрасного излучения определяется длиной волны и временем воздействия.

 

Как избежать вредного воздействия ИК лучей

 

Обогреватели — источники ИК излучения.

Поскольку мы определились, что негативное влияние на человеческий организм оказывает коротковолновое ИК излучение, выясним, где нас может подстерегать эта опасность. Прежде всего это тела с температурой, превышающей 100 °C. Такими, могут явиться следующие. Производственные источники лучистой энергии (сталеплавильные, электродуговые печи и пр.) Снижение опасности их воздействия достигается специальной защитной одеждой, теплозащитными экранами, применением более новых технологий, а также лечебно-профилактическими мероприятиями для обслуживающего персонала.

Обогреватели. Самым надёжным и проверенным из них является русская печь. Излучаемое ею тепло не только чрезвычайно приятно, но и целебно. К великому сожалению эта деталь быта почти полностью канула в Лету. На смену ей пришли все возможные электрические обогреватели, водяные инфракрасные панели и тд. Те из них, чья тепловыделяющая поверхность защищена теплоизолирующим материалом или температура поверхности излучения ниже 100°C, излучают мягкое длинноволновое излучение. Оно оказывает благотворное влияние на организм. Обогреватели с поверхностью излучения выше 100°C излучают жёсткое, коротковолновое излучение, которое и может привести к описанным выше негативным последствиям. В техническом паспорте обогревателя производитель обязан указать характер излучения этого прибора.

 

Коротковолновый обогреватель.

Если же вы стали обладателем коротковолнового обогревателя, соблюдайте правило — чем ближе обогреватель, тем меньшим должно быть время его воздействия!!!

Инфракрасное излучение: теория | ПромНагрев

Заполнить форму запроса ИК нагревателя

Мы эксперты в инфракрасном нагреве

С 2000 года произведено и отгружено более 170 000 нагревателей.

Мы эксперты во всём, что касается производства инфракрасных нагревательных элементов. Мы можем посоветовать Вам, какой тип нагревательных элементов лучше всего подходит для работы с Вашим материалом, ещё на этапе принятия конструкторских решений и на этапе самого производства.

Качественное изготовление и поставка инфракрасных нагревательных элементов могут поспособствовать значительному увеличению эффективности производства примерно на 30%.

При выборе инфракрасного излучателя для определённой задачи нагрева нужно обратить особенное внимание на то, каким образом Ваше вещество поглощает электромагнитное излучение. В идеале, частоты инфракрасного излучения и частоты поглощения веществом электромагнитного излучения должны совпадать, чтобы передача тепла была наиболее эффективной.

Существуют различные варианты того, как инфракрасный нагрев может быть применён относительного определённого вещества. Некоторые вещества лучше поглощают излучение при использовании керамических нагревательных элементов, некоторым нужна высокая мощность галогеновых нагревательных элементов, а с некоторыми в работе используются кварцевые нагревательные элементы из-за их средней мощности. Мы можем изготовить все вышеперечисленные виды инфракрасных нагревательных элементов.

Ниже представлен график, иллюстрирующий мощность излучения наших керамических нагревательных элементов.

 

Когда речь идёт о длинных волнах, количество сообщаемой энергии будет меньше, так как температура излучателей также будет меньше, поэтому процесс нагрева займёт больше времени. Чем короче длина волны, тем выше будет температура излучателей и мощность инфракрасного излучения будет стремительно повышаться.

Описание инфракрасного нагрева

Формула Планка - выражение, описывающее спектральное распределение энергии излучения абсолютного чёрного тела при термодинамическом равновесии и при определённой температуре. Если использовать формулу планка для температур различных нагревателей (излучателей), мы узнаем:

1. Диапазон частот, в котором образуется инфракрасное излучение.
2. Сообщаемая мощность на данной длине волны.

Формулы, законы и принципы

Весь процесс инфракрасного нагрева можно легко и точно описать с помощью специально разработанной терминологии и физических законов. Рассматривая эти формулы и законы, мы можем сразу представить основные сферы применения для инфракрасных излучателей в современном мире.

Вообще, тепло создаётся за счёт разницы температур между объектами. Любой объект с температурой больше чем 0 K (-273.15°C) передаёт инфракрасное излучение, в том случае когда один объект нагрет сильнее чем другой, поток энергии переходит от горячего объекта к более холодному. Поверхность объектов будет играть ключевую роль как в передаче инфракрасного излучения, так и в его поглощении.

Зоны возникновения инфракрасного излучения внутри электромагнитного спектра

Инфракрасное излучение обладает некоторыми общими свойствами с солнечной радиацией. Физические свойства инфракрасного излучения достаточно схожи с физическими свойствами света. Однако, большую часть спектра инфракрасного излучения нельзя увидеть человеческим глазом. По сути инфракрасный нагрев лучше всего рассматривать как своего рода энергию или излучение.

Но если выражаться научным языком, то инфракрасное тепло - это волна электромагнитного излучения. В промышленных целях мы используем три основных типа инфракрасного излучения:

  • Коротковолновое (0.78 – 1.4 μm).
  • Средневолновое (1.4 – 3 μm).
  • Длинноволновое (3 – 1000 μm).

Основные принципы теплопередачи - на основе не инфракрасного излучения

Тепло рассматривается как энергия, которая передаётся силой, возникающей из-за разницы температур. Так как тепло двигается только в одном направлении, от зон с более высокой температурой к зонам с более низкой температурой, то тепловая энергия будет перемещаться по такой траектории до тех пор, пока температуры зон не станут одинаковыми.

Термины, используемые для измерения тепла

Тепло - это вид энергии, которая измеряется Джоулях (Дж) или в БТЕ (британская тепловая единица). Джоуль - это единица измерения, которая и используется в термодинамике. БТЕ чаще используется даже в США, несмотря на своё имя. Калории очень редко используются в термодинамике. Мощность нагрева измеряется в Ваттах (Вт) и рассчитывается как 1Дж/сек. Тепловой поток (Φq) рассчитывается как единица мощности на единицу площади и измеряется в Вт/м² или в Вт/см².

Несмотря на то что температуру можно измерять различными единицами, в промышленности чаще всего используют градусы Цельсия (°С). Однако, Кельвины (К) используются в научных целях, так как они помогают сделать более точные измерения, а Фаренгейты (°F) в основном используются в США.


Виды теплопередачи

Существует три основных вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.


Теплопроводность - прямая передача тепла между двумя физическими телами. Символ "k" - это измерение того, насколько хорошо различные вещества передают тепло. Количество тепла, которое может быть передано через поверхность, зависит от разницы температур, от площади поверхности, теплопроводности материала и толщины материала.


Конвекция - вид теплообмена (теплопередачи), при котором внутренняя энергия передается за счёт движения вещества (жидкостей или газов). Когда вещество нагревается, оно расширяется и повышается его плотность. Поток тепла образуется тогда, когда теплые вещества поднимаются и холодные вещества опускаются. Тепловая энергия (тепло) передаётся за счёт частиц в потоках, перемещающихся из одного места в другое. Конвекция может быть естественной, когда используются близлежащие вещества (жидкости или газы), или вынужденной, когда используются насос или вентилятор.


Конвекция также зависит от площади поверхности. Если площадь поверхности, контактирующей с веществом, увеличивается, то диапазон теплопередачи также увеличивается. Вот почему чаще всего можно увидеть именно ребрённые конвекционные устройства, для более эффективной работы.

Излучение - это бесконтактная теплопередача, не требующая никакой среды. Тепловое излучение - электромагнитное излучение, испускаемое телами за счёт их внутренней энергии. Чем выше температура тела, тем сильнее его тепловое излучение. Теплопередача происходит тогда, когда сообщаемая энергия сталкивается с телом и им же поглощается.

Основные принципы инфракрасного излучения и теплопередачи

Как мы говорили раннее, инфракрасное излучение - это электромагнитные волны, которые не требует среды для передачи тепла. Инфракрасное излучение - это электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне 0.78 μm и 1000 μm (1 мм). Излучение с волнами, длина которых меньше данного диапазона содержат больше тепловой энергии. Диаграмма ниже иллюстрирует зависимость длины волны и частоты:


Инфракрасное излучение - электромагнитные волны, перемещающиеся со скоростью света.

Тепловое излучение - сообщается любым веществом, температура которого выше 0 K (-273.15°C).

Излучаемое тепло вырабатывается, когда происходит поглощение электромагнитных волн.

Излучение

В теории, инфракрасное излучение может распространяться во всех направлениях. Инфракрасные излучатели поэтому должны проектироваться и изготовляться для того, чтобы соответствовать направлениям распространения излучения или же структурным факторам. Структурные факторы измеряются диапазоном от 0 до 1, указывающие на количество излучаемой источником энергии, которая направляется к другому телу. Структурный фактор должен быть приближен к 1, чтобы отражатели и излучатели могли улучшить значение структурного фактора.

Поглощение

Инфракрасное излучение может отражаться, поглощаться и проводиться. Есть простое арифметическое соотношение между 3 этими стадиями, которое даёт в сумме 1 или 100%. 1 или 100% по-другому называют абсолютным чёрным телом. Абсолютно чёрное тело — физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. Таким образом, у абсолютно чёрного тела поглощательная способность равна 1 для излучения всех частот, направлений распространения и поляризаций.


Излучение = Отражение + Поглощение + Передача.

Основные законы инфракрасного нагрева

Процесс инфракрасного нагрева можно описать с помощью физических законов, к которым в первую очередь относится:

1. Закон Стефана-Больцмана: определяет зависимость плотности мощности излучения абсолютного чёрного тела от его температуры.

2. Формула Планка: Выражение, описывающее спектральное распределение энергии излучения абсолютного чёрного тела.

3. Закон смещения Вина: Вслед за формулой Планка устанавливает зависимость длины волны, на которой спектральная плотность потока излучения чёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.

Закон Стефана-Больцмана касается в первую очередь испускательной способности. Определяет зависимость плотности мощности излучения источника от температуры на поверхности нагреваемого объекта и поглощательной способности абсолютно чёрного тела. Поглощательная способность абсолютно чёрного тела равна 1 - поглощательная способность также зависит от материала (см. таблицу ниже). Если мы будем рассчитывать испускательную способность обычных материалов, то закон Стефана-Больцмана будет выглядеть следующим образом:


Согласно закону Кирхгофа из термодинамики, у любого тела, испускающего и поглощающего тепловое излучение, его испускательная способность равна его поглощательной способности. Это означает, что для того чтобы рассчитать площадь поверхности, которая будет и поглощать и испускать тепловое излучение, необходимо знать испускательную способность тела.

Испускательная способность различных материалов

Полированный алюминий 0.09.
Полированная латунь 0. 03.
Полированная бронза 0.10.
Углерод (Сажа от свечи) 0.95.
Керамика (глазурованный фарфор) 0.92.
Полированный хром 0.10.
Бетон 0.85.
Полированная медь 0.02.
Окислённая медь 0.65.
Кварцевое стекло 0.75.
Полированное железо 0.21.
Ржавое железо 0.65.
Матовый пластик 0.95.
Полированное серебро 0.05.
Полированная нержавеющая сталь 0.16.
Окислённая нержавеющая сталь 0.83.
Вода 0.96.


Используя данный закон, мы можем посчитать чистый теплообмен между двумя источника инфракрасного излучения Т1 и Т2. Как следствие, чистый теплообмен будет равен разнице теплового излучения между двумя источниками.


Формула Планка описывает спектральное распределение энергии излучения абсолютного чёрного тела в тепловом равновесии при опрёделённой температуре. Закон назван по имени Макса Планка, немецкого физика, который предложил его в 1900 году.


Если применять данный закон для различных температур, то мы сможем вычислить:

1. Диапазон частот, в которых тепло вырабатывается.
2. Испускательная мощность при определённой длине волны.

Закон смещения Вина

Вслед за формулой Планка, закон смещения Вина устанавливает зависимость длины волны, на которой спектральная плотность потока излучения чёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.


Абсолютно чёрное тело — физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. График, иллюстрирующий зависимость мощности и длины волны для абсолютно чёрного тела, называется спектром чёрного тела. Обратите внимание на пунктирную красную линию, которая образуется, когда отметим максимальные значения температурных кривых и соединим их.


Когда температура поднимается, тепловое излучение испускает более короткие волны, но излучает свет более высокой энергии. Из графика ниже мы можем увидеть, как лампа накаливания сообщает определённое количество энергии, лишь малая часть которой находится в цветовом спектре. Когда температура повышается и отрезок (изгиб) максимального значения длины волны становится короче, тем больше количество излучаемой энергии.

График также показывает, что камень при комнатной температуре не будет излучать свет, так как кривая в 20°С не задевает цветовой спектр. Пока объекты нагреваются, они начинают испускать видимый свет, или светиться. При температуре в 600°С объекты светятся тёмно-красным цветом, при температуре в 1000°С - жёлто-оранжевым, и при температуре в 1500°С - белым.


Другие два научных закона, которые могут нам помочь в определении практического применения инфракрасного нагрева - Закон обратных квадратов и Закон Ламберта.

Закон обратных квадратов утверждает, что значение некоторой физической величины в данной точке пространства обратно пропорционально квадрату расстояния от источника поля, которое характеризует эта физическая величина. Таким образом, закон обратных квадратов поможет нам определить отношение энергии между источником излучения и объектом.

Закон Ламберта позволяет нам рассчитывать интенсивность инфракрасного излучения, когда излучение направляется не непосредственно нужный объект , но под углом. Данный закон применяется в основном к малым источникам излучения на относительно больших расстояниях.


Рабочий диапазон инфракрасных излучателей, используемых для промышленного нагрева, составляет 0.75 - 10 μm. Внутри данного диапазона выделяют три вида излучения: длинноволновое, средневолновое и коротковолновое.


Диапазон волны с максимальной испускательной способностью у длинноволновых излучателей составляет 3-10 μm. Данный диапазон, в основном, соотносится с керамическими нагревательными элементами с плотной или полой конструкцией, внутри которой используется нить накала из различных сплавов. Керамические излучатели изготавливаются в соответствии с заводскими стандартами с плоской или вогнутой формой.

Более короткий диапазон волны с максимальной испускательной способностью получается при использовании источников излучения с более высокой температурой на поверхности. Кварцевые кассеты изготавливаются в соответствии с такими же заводскими стандартами как и при производстве керамических нагревательных элементов. Кварцевые кассеты - это конструкция из нескольких полупрозрачных кварцевых трубок, которые вставлены в корпус из алюминизированной стали. Данные излучатели функционируют с более высокой температурой на поверхности и испускают длинноволновое или средневолновое излучение.

Кварцевый излучатель с вольфрамовой спиралью представляет собой герметичную горизонтальную трубку, внутри которой помещена вольфрамовая спираль в форме звезды. Вольфрамовая спираль обеспечивает более быструю реакцию нагревательного элемента с низким уровнем тепловой инерции.

Коротковолновые галогеновые кварцевые трубки по конструкции похожи на кварцевые излучатели с вольфрамовой спиралью, но используется спираль не в форме звезды, а круглой формы, а сами кварцевые трубки наполнены газообразным галогеном. Более высокая температура спирали способствует вырабатыванию белого света и расположению максимальной испускательной способности в коротковолновом диапазоне.

Комментарии относительно формулы Планка

Формула Планка указывает нам на то, что чем выше температура излучающей поверхности, тем больше инфракрасной энергии будет излучаться. И чем выше поднимается мощность, тем шире становятся частоты, а диапазон волн с максимальной испускательной способностью становится короче.

При очень высоких температурах, становится виден коротковолновый свет, не только инфракрасного излучения. Сначала появляется тёмно-красный свет, затем он переходит в оранжевый, жёлтый, и наконец в белый. Рисунок 1. ниже демонстрирует нам кривые формулы Планка с температурным диапазоном от 1050°С до 50°С.


Рисунок 1. Распространение инфракрасного излучения в температурном диапазоне 1050°С - 50°С.

Розовая кривая соотносится с температурой в 1050°С, где мы видим самую высокую мощность. График показывает нам максимальный показатель мощности и максимальное значение длины волны в 2,5 микрона. Эта кривая следует за кривой при 850°С, где максимальная энергия составляет меньше половины от той, что сообщается при 1150°С.

Если температура понижается, то и уровень сообщаемой энергии также падает, и диапазон с максимальной испускательной способностью переход к длинным волнам. Кривые с самыми низкими температурами (250°С, 100°С и 50°С) нельзя увидеть на данном графике, но если мы увеличим график и посмотрим на кривые более низких температур, мы отчётливо увидим переход к более длинным волнам. Тем не менее, уровень мощности будет значительно падать.

Мы можем увидеть это на Рисунке 2., который расположен ниже. При температуре в 250°С голубая кривая расположена примерно на 6 микронах, в то время как при температуре в 100°С максимальный показатель расположен примерно на 7,5 микронах. Обратите внимание, что кривая волны сгибается плавно, поэтому она не указывает на конкретное значение, возникающее при высоких температурах.


Рисунок 2. Детальное изображение инфракрасного излучения в температурном диапазоне 350°С-50°С.

Если же мы снова увеличим данный график и сфокусируем своё внимание только на низких температурах, как показано ниже на Рисунке 3.


Рисунок 3. Детальное изображение инфракрасного излучения в температурном диапазоне 100°С-25°С.

инфракрасных волн | Управление научной миссии

Инфракрасные волны или инфракрасный свет являются частью электромагнитного спектра. Люди сталкиваются с инфракрасными волнами каждый день; человеческий глаз не может его видеть, но люди могут обнаружить его как тепло.

Пульт дистанционного управления использует световые волны за пределами видимого спектра света — инфракрасные световые волны — для переключения каналов на вашем телевизоре. Эта область спектра делится на ближнюю, среднюю и дальнюю инфракрасную область. Ученые Земли называют область от 8 до 15 микрон (мкм) тепловым инфракрасным излучением, поскольку эти длины волн лучше всего подходят для изучения длинноволновой тепловой энергии, излучаемой нашей планетой.

СЛЕВА:  Обычный пульт дистанционного управления телевизором использует инфракрасную энергию с длиной волны около 940 нанометров. Хотя вы не можете «видеть» свет, исходящий от пульта дистанционного управления, некоторые цифровые камеры и камеры мобильных телефонов чувствительны к этой длине волны излучения. Попробуйте! СПРАВА:  Инфракрасные лампы Тепловые лампы часто излучают как видимую, так и инфракрасную энергию на длинах волн от 500 до 3000 нм. Их можно использовать для обогрева ванных комнат или подогрева еды. Тепловые лампы также могут согревать мелких животных и рептилий или даже согревать яйца, чтобы они могли вылупиться.

 

Авторы и права: Трой Бенеш

ОТКРЫТИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В 1800 году Уильям Гершель провел эксперимент по измерению разницы температур между цветами в видимом спектре. Он поместил термометры в каждый цвет видимого спектра. Результаты показали увеличение температуры от синего до красного. Когда он заметил еще более высокую температуру сразу за красным концом видимого спектра, Гершель открыл инфракрасный свет!

ТЕПЛОИЗОБРАЖЕНИЕ

Мы можем ощущать часть инфракрасной энергии как тепло. Некоторые объекты настолько горячие, что излучают видимый свет, например огонь. Другие объекты, такие как люди, не такие горячие и излучают только инфракрасные волны. Наши глаза не могут видеть эти инфракрасные волны, но приборы, способные воспринимать инфракрасную энергию, такие как очки ночного видения или инфракрасные камеры, позволяют нам «видеть» инфракрасные волны, излучаемые теплыми объектами, такими как люди и животные. Температура для изображений ниже указана в градусах по Фаренгейту.

Авторы и права: NASA/JPL-Caltech

 
ХОЛОДНАЯ АСТРОНОМИЯ

Многие объекты во Вселенной слишком холодные и тусклые, чтобы их можно было обнаружить в видимом свете, но их можно обнаружить в инфракрасном диапазоне. Ученые начинают раскрывать тайны более холодных объектов во Вселенной, таких как планеты, холодные звезды, туманности и многих других, изучая испускаемые ими инфракрасные волны.

Космический аппарат "Кассини" сделал это изображение полярного сияния Сатурна с помощью инфракрасных волн. Полярное сияние показано синим цветом, а нижележащие облака — красным. Эти полярные сияния уникальны, потому что они могут охватывать весь полюс, тогда как полярные сияния вокруг Земли и Юпитера обычно ограничены магнитными полями кольцами, окружающими магнитные полюса. Большой и переменный характер этих полярных сияний указывает на то, что заряженные частицы, поступающие от Солнца, испытывают над Сатурном некоторый тип магнетизма, который ранее был неожиданным.

ВИДЕНИЕ СКВОЗЬ ПЫЛЬ

Инфракрасные волны имеют более длинные волны, чем видимый свет, и могут проходить через плотные области газа и пыли в космосе с меньшим рассеянием и поглощением. Таким образом, инфракрасная энергия также может обнаруживать объекты во Вселенной, которые нельзя увидеть в видимом свете с помощью оптических телескопов. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) оснащен тремя инфракрасными приборами, помогающими изучать происхождение Вселенной и формирование галактик, звезд и планет.

Когда мы смотрим на созвездие Ориона, мы видим только видимый свет. Но космический телескоп НАСА «Спитцер» смог обнаружить около 2300 дисков, формирующих планеты, в туманности Ориона, чувствуя инфракрасное свечение их теплой пыли. У каждого диска есть потенциал для образования планет и собственной солнечной системы. Фото: Томас Мегит (Университет Толедо) и др., Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт, НАСА

 

Столб из газа и пыли в туманности Киля освещен свечением близлежащих массивных звезд, показанных ниже на изображении в видимом свете, полученном космическим телескопом Хаббл. Интенсивное излучение и быстрые потоки заряженных частиц от этих звезд вызывают образование новых звезд внутри столба. Большинство новых звезд невозможно увидеть на изображении в видимом свете (слева), потому что плотные газовые облака блокируют их свет. Однако, когда столб рассматривается в инфракрасной части спектра (справа), он практически исчезает, открывая маленькие звезды за столбом газа и пыли.

Авторы и права: НАСА, ЕКА и команда Hubble SM4 ERO

 
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ЗЕМЛЕЙ

Для астрофизиков, изучающих Вселенную, источники инфракрасного излучения, такие как планеты, относительно холодны по сравнению с энергией, излучаемой горячими звездами и другими небесными объектами. Земные ученые изучают инфракрасное излучение как тепловое излучение (или тепло) нашей планеты. Когда падающее солнечное излучение попадает на Землю, часть этой энергии поглощается атмосферой и поверхностью, тем самым нагревая планету. Это тепло излучается Землей в виде инфракрасного излучения. Приборы на борту спутников наблюдения за Землей могут обнаруживать это испускаемое инфракрасное излучение и использовать полученные измерения для изучения изменений температуры поверхности земли и моря.

На поверхности Земли есть и другие источники тепла, такие как потоки лавы и лесные пожары. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутников Aqua и Terra использует инфракрасные данные для мониторинга дыма и точного определения источников лесных пожаров. Эта информация может иметь важное значение для борьбы с пожаром, когда самолеты пожарной разведки не могут пролететь сквозь густой дым. Инфракрасные данные также могут позволить ученым отличить пылающие огни от все еще тлеющих шрамов от ожогов.

Авторы и права: Джефф Шмальц, группа быстрого реагирования MODIS облака и которые были землей и морем. Основываясь на этих различиях температур, он раскрасил каждый отдельно, используя 256 цветов, придав изображению реалистичный вид.

Авторы и права: Центр космической науки и техники, Университет Висконсин-Мэдисон, Ричард Корс, дизайнер

 

Зачем использовать инфракрасное излучение для изображения Земли? Хотя в видимом диапазоне легче отличить облака от земли, в инфракрасном диапазоне облака более детализированы. Это отлично подходит для изучения структуры облаков. Например, обратите внимание, что более темные облака теплее, а более светлые — холоднее. К юго-востоку от Галапагосских островов, к западу от побережья Южной Америки, есть место, где можно отчетливо увидеть несколько слоев облаков, причем более теплые облака находятся на более низких высотах, ближе к океану, который их согревает.

Глядя на инфракрасное изображение кошки, мы знаем, что многие вещи излучают инфракрасный свет. Но многие вещи также отражают инфракрасный свет, особенно ближний инфракрасный свет. Узнайте больше об ОТРАЖЕННОМ ближнем инфракрасном излучении.

 

К началу страницы  | Далее: Отраженные волны ближнего инфракрасного диапазона


Цитата
APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научной миссии. (2010). Инфракрасные волны. Получено [вставьте дату - например. 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves

MLA

Управление научной миссии. «Инфракрасные волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [вставить дату - напр. 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves

Что такое инфракрасное излучение (ИК)?

По

  • Джессика Скарпати

Инфракрасное излучение (ИК), иногда называемое просто инфракрасным, представляет собой область спектра электромагнитного излучения с длиной волны от примерно 700 нанометров (нм) до 1 миллиметра (мм). Инфракрасные волны длиннее волн видимого света, но короче радиоволн. Соответственно, частоты ИК выше, чем у микроволн, но ниже, чем у видимого света, в диапазоне примерно от 300 ГГц до 400 ТГц.

Инфракрасный свет невидим для человеческого глаза, хотя более длинные инфракрасные волны можно воспринимать как тепло. Однако у него есть некоторые общие характеристики с видимым светом, а именно, инфракрасный свет может быть сфокусирован, отражен и поляризован.

Длина волны и частота

Инфракрасный диапазон можно разделить на несколько спектральных областей или диапазонов в зависимости от длины волны; однако единого определения точных границ каждой полосы не существует. Инфракрасный диапазон обычно разделяют на ближний, средний и дальний. Его также можно разделить на пять категорий: ближний, коротковолновый, средний, длинноволновый и дальний инфракрасный диапазон.

Ближний ИК-диапазон содержит диапазон длин волн, ближайший к красной части спектра видимого света. Обычно считается, что он состоит из длин волн от 750 до 1300 нм, или от 0,75 до 1,3 мкм. Его частота колеблется примерно от 215 ТГц до 400 ТГц. Эта группа состоит из самых длинных волн и самых коротких частот, и она производит наименьшее количество тепла.

Видимый и невидимый свет

Промежуточный ИК-диапазон , , также называемый средним ИК-диапазоном, охватывает длины волн от 1300 до 3000 нм, или от 1,3 до 3 микрон. Диапазон частот от 20 ТГц до 215 ТГц.

Длины волн в дальнем ИК-диапазоне, наиболее близком к микроволнам, простираются от 3000 нм до 1 мм или от 3 до 1000 микрон. Диапазон частот от 0,3 ТГц до 20 ТГц. Эта группа состоит из самых коротких длин волн и самых длинных частот, и она производит больше всего тепла.

Использование инфракрасного излучения

Инфракрасный используется в различных приложениях. Среди наиболее известных — тепловые датчики, тепловизоры и приборы ночного видения.

В средствах связи и сетях инфракрасный свет используется в проводных и беспроводных операциях. Пульты дистанционного управления используют ближний инфракрасный свет, передаваемый светодиодами (LED), для отправки сфокусированных сигналов на устройства домашних развлечений, такие как телевизоры. Инфракрасный свет также используется в оптоволоконных кабелях для передачи данных.

Электромагнитный спектр и видимый свет

Кроме того, инфракрасное излучение широко используется в астрономии для наблюдения за объектами в космосе, которые не могут быть обнаружены человеческим глазом полностью или частично, включая молекулярные облака, звезды, планеты и активные галактики.

История технологии инфракрасного излучения

Инфракрасное излучение было открыто британским астрономом сэром Уильямом Гершелем в 1800 году. Гершель знал, что солнечный свет можно разделить на отдельные компоненты, что достигается путем преломления света через стеклянную призму. Затем он измерил температуры различных цветов, которые были созданы. Он обнаружил, что температура увеличивается по мере перехода цветов от фиолетового к синему, зеленому, желтому, оранжевому и красному свету. Затем Гершель пошел еще дальше, измерив температуру в области за красной областью. Там, в инфракрасной области, он обнаружил, что температура самая высокая из всех.

Последнее обновление: май 2017 г.

Продолжить чтение Об инфракрасном излучении (ИК)
  • Последние достижения в области связи видимым светом
  • Узнайте, как инфракрасный свет меняет совместную работу
  • Понимание электромагнитных помех
  • Что такое электромагнитное поле? Прочтите это
Копайте глубже в технологии мобильных и беспроводных сетей
  • длина волны

    Автор: Линда Розенкранс

  • дистанционное зондирование

    Автор: TechTarget Contributor

  • Преодолеть ограничения бюджета мощности для создания революционных систем IoT

    Автор: Ори Мор

  • лазер

    Автор: TechTarget Contributor

ПоискЕдиные Коммуникации

  • Cisco добавляет дополнительную интеграцию Webex-Teams для гибридной работы

    Пользователи Cisco Webex теперь имеют больше гибридных рабочих функций, включая новую доску и интеграцию с Teams, iPhone и iPad . ..

  • Как сбалансировать конфиденциальность удаленной работы и мониторинг производительности

    Сопоставление мониторинга производительности сотрудников с конфиденциальностью удаленных работников — серьезная проблема, требующая защиты личных ...

  • Как бороться с проблемами безопасности голоса на платформах для совместной работы

    Совместная работа на предприятии является неотъемлемой частью ведения бизнеса. Но компании должны научиться защищаться от проблем с безопасностью голоса...

ПоискMobileComputing

  • Вопросы и ответы Jamf: как упрощенная регистрация BYOD помогает ИТ-специалистам и пользователям

    Руководители Jamf на JNUC 2022 делятся своим видением будущего с упрощенной регистрацией BYOD и ролью iPhone в ...

  • Jamf приобретет ZecOps для повышения безопасности iOS

    Jamf заплатит нераскрытую сумму за ZecOps, который регистрирует активность на устройствах iOS для выявления потенциальных атак. Компании ожидают ...

  • Apple преследует растущий премиальный рынок с iPhone 14

    Apple переключила свое внимание на смартфоны премиум-класса в новейшей линейке iPhone 14 с такими функциями, как режим блокировки, который IT ...

SearchDataCenter