Radiasi inframerah dipancarkan. Tentang radiasi infra merah


Tentang radiasi infra merah


Dari sejarah studi radiasi infra merah

Radiasi inframerah atau radiasi termal bukanlah penemuan abad ke-20 atau ke-21. Radiasi inframerah ditemukan pada tahun 1800 oleh seorang astronom Inggris W.Herschel. Ia menemukan bahwa "panas maksimum" terletak di luar warna merah radiasi tampak. Penelitian ini menandai dimulainya studi tentang radiasi infra merah. Banyak ilmuwan terkenal yang berupaya mempelajari bidang ini. Ini adalah nama-nama seperti: Fisikawan Jerman Wilhelm Wien(Hukum Wien), fisikawan Jerman Max Planck(Rumus dan konstanta Planck), ilmuwan Skotlandia John Leslie(alat pengukur radiasi termal - Leslie cube), fisikawan Jerman Gustav Kirchhoff(Hukum radiasi Kirchhoff), fisikawan dan matematikawan Austria Josef Stefan dan fisikawan Austria Stefan Ludwig Boltzmann(Hukum Stefan-Boltzmann).

Penggunaan dan penerapan pengetahuan tentang radiasi termal pada perangkat pemanas modern baru muncul pada tahun 1950-an. Di Uni Soviet, teori pemanasan radiasi dikembangkan dalam karya G. L. Polyak, S. N. Shorin, M. I. Kissin, A. A. Sander. Sejak tahun 1956, banyak buku teknis tentang topik ini telah ditulis atau diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia di Uni Soviet ( bibliografi). Karena perubahan biaya sumber daya energi dan perjuangan untuk efisiensi energi dan konservasi energi, pemanas inframerah modern banyak digunakan dalam memanaskan bangunan rumah tangga dan industri.


Radiasi matahari - radiasi infra merah alami

Pemanas inframerah alami yang paling terkenal dan signifikan adalah Matahari. Pada dasarnya, ini adalah metode pemanasan alam tercanggih yang dikenal umat manusia. Di Tata Surya, Matahari adalah sumber radiasi termal paling kuat yang menentukan kehidupan di Bumi. Pada suhu permukaan matahari sekitar 6000K radiasi maksimum terjadi pada 0,47 mikron(sesuai dengan putih kekuningan). Matahari terletak pada jarak jutaan kilometer dari kita, namun hal ini tidak menghalanginya untuk mentransmisikan energi melalui seluruh ruang yang luas ini, praktis tanpa mengkonsumsinya (energi), tanpa memanaskannya (ruang). Alasannya adalah sinar infra merah matahari menempuh jarak yang jauh di ruang angkasa dan hampir tidak kehilangan energi. Ketika permukaan apa pun bertabrakan dengan jalur sinar, energinya, diserap, berubah menjadi panas. Bumi yang terkena sinar matahari, dan benda-benda lain yang juga terkena sinar matahari, langsung memanas. Dan bumi serta benda-benda lain yang dipanaskan oleh Matahari, pada gilirannya, melepaskan panas ke udara di sekitar kita, sehingga memanaskannya.

Baik kekuatan radiasi matahari di permukaan bumi maupun komposisi spektralnya sangat bergantung pada ketinggian Matahari di atas cakrawala. Berbagai komponen spektrum matahari melewati atmosfer bumi secara berbeda.
Di permukaan bumi, spektrum radiasi matahari memiliki bentuk yang lebih kompleks, yang berhubungan dengan penyerapan di atmosfer. Secara khusus, tidak mengandung bagian frekuensi tinggi dari radiasi ultraviolet, yang berbahaya bagi organisme hidup. Pada batas terluar atmosfer bumi terdapat aliran energi pancaran Matahari 1370 W/m²; (konstanta matahari), dan radiasi maksimum terjadi pada =470nm(biru). Fluks yang mencapai permukaan bumi jauh lebih sedikit karena penyerapan di atmosfer. Dalam kondisi yang paling menguntungkan (matahari pada puncaknya), ia tidak melebihi batasnya 1120 W/m²; (di Moskow, pada saat titik balik matahari musim panas - 930 W/m²), dan radiasi maksimum terjadi pada =555nm(hijau-kuning), yang sesuai dengan sensitivitas mata terbaik dan hanya seperempat dari radiasi ini terjadi di wilayah radiasi gelombang panjang, termasuk radiasi sekunder.

Namun, sifat energi radiasi matahari sangat berbeda dengan energi radiasi yang dilepaskan oleh pemanas inframerah yang digunakan untuk pemanas ruangan. Energi radiasi matahari terdiri dari gelombang elektromagnetik, yang sifat fisik dan biologisnya berbeda secara signifikan dari sifat gelombang elektromagnetik yang berasal dari pemanas inframerah konvensional, khususnya sifat bakterisida dan penyembuhan (helioterapi) dari radiasi matahari sama sekali tidak ada dalam radiasi. sumber dengan suhu rendah. Namun pemanas inframerah memberikan hal yang sama efek termal, seperti Matahari, menjadi sumber panas yang paling nyaman dan ekonomis dari semua sumber panas yang ada.


Sifat sinar infra merah

Fisikawan Jerman yang luar biasa Max Planck, saat mempelajari radiasi termal (radiasi inframerah), menemukan sifat atomnya. Radiasi termal- ini adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh benda atau zat dan timbul karena energi internalnya, karena fakta bahwa atom-atom suatu benda atau zat bergerak lebih cepat di bawah pengaruh panas, dan dalam kasus bahan padat mereka bergetar lebih cepat dibandingkan ke keadaan setimbang. Selama pergerakan ini, atom-atom bertabrakan, dan ketika bertabrakan, mereka tereksitasi oleh guncangan, diikuti oleh emisi gelombang elektromagnetik.
Semua benda terus menerus memancarkan dan menyerap energi elektromagnetik. Radiasi ini merupakan konsekuensi dari pergerakan terus menerus partikel bermuatan elementer di dalam materi. Salah satu hukum dasar teori elektromagnetik klasik menyatakan bahwa partikel bermuatan yang bergerak dengan percepatan memancarkan energi. Radiasi elektromagnetik (gelombang elektromagnetik) adalah gangguan medan elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa, yaitu sinyal elektromagnetik periodik yang berubah waktu dalam ruang yang terdiri dari medan listrik dan medan magnet. Ini adalah radiasi termal. Radiasi termal mengandung medan elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Karena atom bergerak pada suhu berapa pun, semua benda berada pada suhu berapa pun yang lebih besar dari suhu nol mutlak (-273°C), mengeluarkan panas. Energi gelombang elektromagnetik radiasi termal, yaitu kekuatan radiasi, bergantung pada suhu suatu benda, struktur atom dan molekulnya, serta pada keadaan permukaan benda. Radiasi termal terjadi pada semua panjang gelombang - dari yang terpendek hingga terpanjang, tetapi hanya radiasi termal yang memiliki kepentingan praktis yang terjadi pada rentang panjang gelombang yang diperhitungkan: λ = 0,38 – 1000 µm(di bagian spektrum elektromagnetik tampak dan inframerah). Namun, tidak semua cahaya memiliki karakteristik radiasi termal (misalnya pendaran), oleh karena itu, hanya spektrum inframerah yang dapat diambil sebagai rentang utama radiasi termal. (λ = 0,78 – 1000 µm). Anda juga dapat membuat tambahan: bagian dengan panjang gelombang λ = 100 – 1000 µm, dari sudut pandang pemanasan - tidak menarik.

Jadi, radiasi termal adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik yang timbul karena energi dalam suatu benda dan mempunyai spektrum yang kontinu, yaitu bagian dari radiasi elektromagnetik yang energinya bila diserap akan menimbulkan efek termal. . Radiasi termal melekat pada semua benda.

Semua benda yang memiliki suhu lebih besar dari nol mutlak (-273°C), meskipun tidak bersinar dengan cahaya tampak, merupakan sumber sinar inframerah dan memancarkan spektrum inframerah terus menerus. Artinya radiasi mengandung gelombang dengan semua frekuensi tanpa kecuali, dan sama sekali tidak ada gunanya membicarakan radiasi pada gelombang tertentu.


Area konvensional utama radiasi infra merah

Saat ini belum ada klasifikasi terpadu untuk membagi radiasi infra merah ke dalam wilayah (area) komponennya. Dalam literatur teknis target terdapat lebih dari selusin skema untuk membagi wilayah radiasi infra merah menjadi wilayah komponen, dan semuanya berbeda satu sama lain. Karena semua jenis radiasi elektromagnetik termal memiliki sifat yang sama, klasifikasi radiasi berdasarkan panjang gelombang tergantung pada efek yang dihasilkannya hanya bersyarat dan terutama ditentukan oleh perbedaan teknologi pendeteksian (jenis sumber radiasi, jenis meteran, sensitivitasnya, dll. .) dan dalam teknik pengukuran radiasi. Secara matematis, dengan menggunakan rumus (Planck, Wien, Lambert, dll), juga tidak mungkin menentukan secara pasti batas-batas wilayah. Untuk menentukan panjang gelombang (radiasi maksimum) ada dua rumus berbeda (suhu dan frekuensi) yang memberikan hasil berbeda, dengan selisih kira-kira 1,8 kali (ini disebut hukum perpindahan Wien) dan ditambah lagi, semua perhitungan dilakukan untuk BADAN YANG BENAR-BENAR HITAM (objek ideal), yang tidak ada dalam kenyataan. Benda nyata yang ditemukan di alam tidak mematuhi hukum-hukum ini dan, pada tingkat tertentu, menyimpang dari hukum-hukum tersebut.">!}
Radiasi benda nyata bergantung pada sejumlah karakteristik spesifik benda (kondisi permukaan, struktur mikro, ketebalan lapisan, dll.). Ini juga alasan mengapa sumber yang berbeda menunjukkan nilai batas wilayah radiasi yang sangat berbeda. Semua ini menunjukkan bahwa penggunaan suhu untuk menggambarkan radiasi elektromagnetik harus dilakukan dengan sangat hati-hati dan dengan tingkat akurasi yang tinggi. Saya tekankan sekali lagi bahwa pembagiannya sangat sewenang-wenang!!!

Mari kita beri contoh pembagian bersyarat wilayah inframerah (λ = 0,78 – 1000 µm) ke area tertentu (informasi diambil hanya dari literatur teknis ilmuwan Rusia dan asing). Gambar di atas menunjukkan betapa beragamnya divisi ini, jadi sebaiknya Anda tidak terikat pada salah satu dari mereka. Perlu Anda ketahui bahwa spektrum radiasi infra merah dapat dibagi menjadi beberapa bagian, dari 2 hingga 5. Daerah yang jaraknya lebih dekat pada spektrum tampak biasa disebut: dekat, dekat, gelombang pendek, dsb. Daerah yang paling dekat dengan radiasi gelombang mikro adalah jauh, jauh, gelombang panjang, dsb. Menurut Wikipedia, skema pembagian yang biasa sepertinya Jadi: Daerah dekat(Inframerah dekat, NIR), Wilayah gelombang pendek(Inframerah panjang gelombang pendek, SWIR), Wilayah gelombang sedang(Inframerah panjang gelombang menengah, MWIR), Daerah dengan panjang gelombang yang panjang(Inframerah panjang gelombang panjang, LWIR), Daerah jauh(Inframerah jauh, FIR).


Sifat sinar infra merah

Sinar inframerah- Ini adalah radiasi elektromagnetik, yang sifatnya sama dengan cahaya tampak, oleh karena itu ia juga tunduk pada hukum optik. Oleh karena itu, untuk lebih memahami proses radiasi termal, kita harus menganalogikannya dengan radiasi cahaya, yang kita semua ketahui dan dapat amati. Namun, kita tidak boleh lupa bahwa sifat optik suatu zat (penyerapan, refleksi, transparansi, refraksi, dll.) pada wilayah spektrum inframerah berbeda secara signifikan dengan sifat optik pada bagian spektrum tampak. Ciri khas radiasi infra merah adalah, tidak seperti jenis perpindahan panas utama lainnya, tidak diperlukan zat perantara transmisi. Udara, dan terutama ruang hampa, dianggap transparan terhadap radiasi infra merah, meskipun hal ini tidak sepenuhnya berlaku pada udara. Ketika radiasi infra merah melewati atmosfer (udara), terjadi sedikit pelemahan radiasi termal. Hal ini disebabkan udara kering dan bersih hampir transparan terhadap sinar panas, namun jika mengandung uap air dalam bentuk uap, molekul air (H2O), karbon dioksida (CO 2), ozon (HAI 3) dan partikel tersuspensi padat atau cair lainnya yang memantulkan dan menyerap sinar infra merah, menjadi media yang tidak sepenuhnya transparan dan akibatnya aliran radiasi infra merah tersebar ke berbagai arah dan melemah. Biasanya, hamburan di wilayah spektrum inframerah lebih kecil daripada di wilayah tampak. Namun, jika kerugian yang disebabkan oleh hamburan pada wilayah spektrum tampak besar, kerugian tersebut juga signifikan pada wilayah inframerah. Intensitas radiasi yang tersebar bervariasi berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang. Hal ini signifikan hanya di wilayah inframerah gelombang pendek dan menurun dengan cepat di bagian spektrum dengan panjang gelombang lebih panjang.

Molekul nitrogen dan oksigen di udara tidak menyerap radiasi infra merah, tetapi melemahkannya hanya akibat hamburan. Partikel debu yang tersuspensi juga menyebabkan hamburan radiasi infra merah, dan besarnya hamburan bergantung pada rasio ukuran partikel dan panjang gelombang radiasi infra merah;

Uap air, karbon dioksida, ozon, dan kotoran lain yang ada di atmosfer secara selektif menyerap radiasi infra merah. Misalnya, uap air menyerap radiasi infra merah dengan sangat kuat di seluruh wilayah spektrum inframerah, dan karbon dioksida menyerap radiasi infra merah di wilayah inframerah tengah.

Sedangkan untuk cairan, bisa transparan atau buram terhadap radiasi infra merah. Misalnya, lapisan air setebal beberapa sentimeter transparan terhadap radiasi tampak dan buram terhadap radiasi infra merah dengan panjang gelombang lebih dari 1 mikron.

Padat(tubuh), pada gilirannya, dalam banyak kasus tidak transparan terhadap radiasi termal, tapi ada pengecualian. Misalnya, wafer silikon, yang buram di wilayah tampak, transparan di wilayah inframerah, dan kuarsa, sebaliknya, transparan terhadap radiasi cahaya, tetapi buram terhadap sinar termal dengan panjang gelombang lebih dari 4 mikron. Karena alasan inilah kaca kuarsa tidak digunakan dalam pemanas inframerah. Kaca biasa, tidak seperti kaca kuarsa, sebagian transparan terhadap sinar infra merah; kaca juga dapat menyerap sebagian besar radiasi infra merah dalam rentang spektral tertentu, tetapi tidak mentransmisikan radiasi ultraviolet. Garam batu juga transparan terhadap radiasi termal. Logam, pada umumnya, memiliki reflektifitas terhadap radiasi infra merah yang jauh lebih besar dibandingkan cahaya tampak, yang meningkat seiring bertambahnya panjang gelombang radiasi infra merah. Misalnya reflektansi aluminium, emas, perak dan tembaga pada panjang gelombang sekitar 10 mikron mencapai 98% , yang secara signifikan lebih tinggi daripada spektrum tampak, sifat ini banyak digunakan dalam desain pemanas inframerah.

Cukuplah untuk mengutip di sini sebagai contoh bingkai kaca rumah kaca: kaca secara praktis mentransmisikan sebagian besar radiasi matahari, dan di sisi lain, bumi yang panas memancarkan gelombang yang panjangnya (sekitar 10 mikron), dalam kaitannya dengan kaca yang berperilaku seperti benda buram. Berkat ini, suhu di dalam rumah kaca tetap terjaga untuk waktu yang lama, jauh lebih tinggi daripada suhu udara luar, bahkan setelah radiasi matahari berhenti.


Perpindahan panas radiasi memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Seseorang memindahkan panas yang dihasilkan selama proses fisiologis ke lingkungan, terutama melalui pertukaran panas radiasi dan konveksi. Dengan pemanasan radiasi (inframerah), komponen radiasi perpindahan panas dari tubuh manusia berkurang karena suhu yang lebih tinggi yang terjadi baik pada permukaan alat pemanas maupun pada permukaan beberapa struktur penutup internal, oleh karena itu, sambil memberikan hal yang sama. sensasi hangat, kehilangan panas konvektif mungkin lebih besar. Suhu ruangan mungkin lebih rendah.

Dengan demikian, pertukaran panas radiasi memainkan peran penting dalam pembentukan perasaan nyaman termal seseorang.

Ketika seseorang berada dalam jangkauan pemanas inframerah, sinar IR menembus tubuh manusia melalui kulit, dan lapisan kulit yang berbeda memantulkan dan menyerap sinar ini dengan cara yang berbeda. Dengan inframerah penetrasi sinar jauh lebih sedikit dibandingkan dengan radiasi gelombang pendek. Kapasitas penyerapan kelembaban yang terkandung dalam jaringan kulit sangat tinggi, dan kulit menyerap lebih dari 90% radiasi yang sampai ke permukaan tubuh. Reseptor saraf yang merasakan panas terletak di lapisan terluar kulit. Sinar infra merah yang diserap menggairahkan reseptor ini, yang menyebabkan perasaan hangat pada seseorang.


Sinar inframerah mempunyai efek lokal dan umum. Radiasi inframerah gelombang pendek, berbeda dengan radiasi infra merah gelombang panjang, dapat menyebabkan kemerahan pada kulit di tempat penyinaran, yang secara refleks menyebar 2-3 cm di sekitar area penyinaran. Penyebabnya adalah pembuluh kapiler melebar dan sirkulasi darah meningkat. Lepuh akan segera muncul di lokasi radiasi, yang kemudian berubah menjadi keropeng. Juga saat dipukul inframerah gelombang pendek sinar ke organ penglihatan, katarak dapat terjadi.

Kemungkinan konsekuensi dari paparan tercantum di atas pemanas IR gelombang pendek, jangan bingung dengan dampak pemanas IR gelombang panjang. Seperti telah disebutkan, sinar infra merah gelombang panjang diserap di bagian paling atas lapisan kulit dan hanya menimbulkan efek termal sederhana.

Penggunaan pemanas berseri tidak boleh membahayakan manusia atau menciptakan iklim mikro yang tidak nyaman di dalam ruangan.

Pemanasan berseri dapat memberikan kondisi nyaman pada suhu yang lebih rendah. Saat menggunakan pemanas berseri, udara dalam ruangan lebih bersih karena kecepatan aliran udara lebih rendah sehingga mengurangi polusi debu. Selain itu, dengan pemanasan ini, penguraian debu tidak terjadi, karena suhu pelat radiasi pemanas gelombang panjang tidak pernah mencapai suhu yang diperlukan untuk penguraian debu.

Semakin dingin pemancar panasnya, semakin tidak berbahaya bagi tubuh manusia, semakin lama seseorang dapat berada di area pengaruh pemanas.

Seseorang yang terlalu lama berada di dekat sumber panas SUHU TINGGI (lebih dari 300°C) berbahaya bagi kesehatan manusia.

Pengaruh radiasi infra merah terhadap kesehatan manusia.

Bagaimana tubuh manusia mengeluarkannya sinar inframerah, dan menyerapnya. Sinar IR menembus tubuh manusia melalui kulit, dan lapisan kulit yang berbeda memantulkan dan menyerap sinar ini secara berbeda. Radiasi gelombang panjang yang menembus tubuh manusia jauh lebih sedikit dibandingkan dengan radiasi gelombang pendek. Kelembapan pada jaringan kulit menyerap lebih dari 90% radiasi yang mencapai permukaan tubuh. Reseptor saraf yang merasakan panas terletak di lapisan terluar kulit. Sinar infra merah yang diserap menggairahkan reseptor ini, yang menyebabkan perasaan hangat pada seseorang. Radiasi infra merah gelombang pendek menembus tubuh paling dalam, menyebabkan pemanasan maksimal. Akibat pengaruh ini, energi potensial sel-sel tubuh meningkat, dan air yang tidak terikat akan meninggalkannya, aktivitas struktur seluler tertentu meningkat, kadar imunoglobulin meningkat, aktivitas enzim dan estrogen meningkat, dan terjadi reaksi biokimia lainnya. . Hal ini berlaku untuk semua jenis sel tubuh dan darah. Namun Paparan radiasi infra merah gelombang pendek dalam jangka panjang pada tubuh manusia tidak diinginkan. Properti inilah yang mendasarinya efek perlakuan panas, banyak digunakan di ruang fisioterapi di klinik kami dan asing, dan perlu diingat bahwa durasi prosedur terbatas. Namun datanya pembatasan tidak berlaku untuk pemanas inframerah gelombang panjang. Karakteristik penting radiasi infra merah– panjang gelombang (frekuensi) radiasi. Penelitian modern di bidang bioteknologi telah menunjukkan hal tersebut radiasi infra merah gelombang panjang sangat penting dalam perkembangan semua bentuk kehidupan di Bumi. Oleh karena itu disebut juga sinar biogenetik atau sinar kehidupan. Tubuh kita memancarkan dirinya sendiri gelombang inframerah panjang, tapi ia sendiri juga perlu diberi makan terus-menerus panas gelombang panjang. Jika radiasi ini mulai berkurang atau tidak ada pengisian ulang yang konstan pada tubuh manusia, maka tubuh terserang berbagai penyakit, orang tersebut dengan cepat menua dengan latar belakang penurunan kesejahteraan secara umum. Lebih jauh radiasi infra merah menormalkan proses metabolisme dan menghilangkan penyebab penyakit, dan bukan hanya gejalanya.

Dengan pemanasan seperti itu, Anda tidak akan pusing karena pengap akibat udara terlalu panas di bawah langit-langit, seperti saat bekerja pemanasan konvektif, - bila Anda terus-menerus ingin membuka jendela dan membiarkan udara segar masuk (sambil mengeluarkan udara panas).

Bila terkena radiasi infra merah dengan intensitas 70-100 W/m2, aktivitas proses biokimia dalam tubuh meningkat, yang berujung pada perbaikan kondisi umum seseorang. Namun, ada standarnya dan harus dipatuhi. Ada standar untuk pemanasan yang aman di tempat domestik dan industri, selama prosedur medis dan kosmetik, untuk bekerja di bengkel PANAS, dll. Jangan lupakan ini. Jika pemanas infra merah digunakan dengan benar, SEPENUHNYA TIDAK ada dampak negatif pada tubuh.

Radiasi infra merah, sinar infra merah, sifat sinar infra merah, spektrum radiasi pemanas infra merah

RADIASI INFRAMERAH, SINAR INFRAMERAH, SIFAT SINAR INFRAMERAH, SPEKTRUM RADIASI PEMANAS INFRAMERAH Kaliningrad

SIFAT-SIFAT PEMANAS SPEKTRUM RADIASI PANJANG GELOMBANG PANJANG GELOMBANG PANJANG GELOMBANG SEDANG GELOMBANG PENDEK ABU-ABU GELAP CAHAYA DAMPAK KESEHATAN TERHADAP MANUSIA Kaliningrad

PERKENALAN

Ketidaksempurnaan kodrat seseorang, dikompensasi oleh keluwesan akal, terus menerus mendorong seseorang untuk mencari. Keinginan untuk terbang seperti burung, berenang seperti ikan, atau, katakanlah, melihat di malam hari seperti kucing, menjadi kenyataan seiring dengan tercapainya pengetahuan dan teknologi yang dibutuhkan. Penelitian ilmiah sering kali didorong oleh kebutuhan aktivitas militer, dan hasilnya ditentukan oleh tingkat teknologi yang ada.

Memperluas jangkauan penglihatan untuk memvisualisasikan informasi yang tidak dapat diakses oleh mata adalah salah satu tugas yang paling sulit, karena memerlukan pelatihan ilmiah yang serius serta dasar teknis dan ekonomi yang signifikan. Hasil sukses pertama dalam arah ini diperoleh pada tahun 30-an abad ke-20. Masalah observasi dalam kondisi minim cahaya menjadi sangat mendesak selama Perang Dunia Kedua.

Tentu saja, upaya yang dilakukan ke arah ini telah membawa kemajuan dalam penelitian ilmiah, kedokteran, teknologi komunikasi dan bidang lainnya.

FISIKA RADIASI INFRAMERAH

Radiasi inframerah- radiasi elektromagnetik yang menempati wilayah spektral antara ujung merah cahaya tampak (dengan panjang gelombang (=
m) dan emisi radio gelombang pendek ( =
m).Radiasi inframerah ditemukan pada tahun 1800 oleh ilmuwan Inggris W. Herschel. 123 tahun setelah penemuan radiasi infra merah, fisikawan Soviet A.A. Glagoleva-Arkadyeva menerima gelombang radio dengan panjang gelombang sekitar 80 mikron, mis. terletak pada rentang panjang gelombang inframerah. Hal ini membuktikan bahwa cahaya, sinar infra merah dan gelombang radio mempunyai sifat yang sama, semuanya hanyalah variasi dari gelombang elektromagnetik biasa.

Radiasi inframerah juga disebut radiasi “termal”, karena semua benda, padat dan cair, yang dipanaskan hingga suhu tertentu memancarkan energi dalam spektrum inframerah.

SUMBER RADIASI IR

SUMBER UTAMA RADIASI IR PADA BEBERAPA BENDA

Radiasi inframerah dari rudal balistik dan benda luar angkasa

Radiasi inframerah dari pesawat

Radiasi inframerah dari kapal permukaan

obor berbaris

mesin, yaitu aliran gas pembakaran yang membawa partikel padat tersuspensi berupa abu dan jelaga yang terbentuk selama pembakaran bahan bakar roket.

Tubuh roket.

Bumi yang memantulkan sebagian sinar matahari yang jatuh ke atasnya.

Bumi itu sendiri.

Radiasi yang dipantulkan dari badan pesawat dari Matahari, Bumi, Bulan dan sumber lainnya.

Radiasi termal internal dari pipa ekstensi dan nosel mesin turbojet atau pipa knalpot mesin piston.

Radiasi termal sendiri dari pancaran gas buang.

Radiasi termal internal dari kulit pesawat, akibat pemanasan aerodinamis selama penerbangan dengan kecepatan tinggi.

Casing cerobong asap.

Knalpot

lubang cerobong asap

SIFAT DASAR RADIASI IR

1. Melewati beberapa benda buram, juga menembus hujan,

kabut, salju.

2. Menghasilkan efek kimia pada pelat fotografi.

3. Diserap oleh suatu zat, ia memanaskannya.

4. Menyebabkan efek fotolistrik internal pada germanium.

5. Tak terlihat.

6. Mampu menimbulkan fenomena interferensi dan difraksi.

7. Didaftarkan dengan metode termal, fotolistrik dan

fotografis.

KARAKTERISTIK RADIASI IR

Fisiknya Tercermin Melemah Sendiri

objek termal IR Radiasi IR menampilkan IR

radiasi radiasi di latar belakang radiasi atmosfer

Karakteristik

Dasar konsep

Radiasi termal sendiri dari benda yang dipanaskan

Konsep dasarnya adalah benda yang serba hitam.
Benda hitam mutlak adalah benda yang menyerap semua radiasi yang datang padanya pada panjang gelombang berapa pun. Distribusi intensitas radiasi benda hitam (Planck's s/n): -panjang gelombang dalam mikron, C1 dan C2 - koefisien konstan: C1=1,19*
W*µm *cm * lih ,

C2=1,44*
µm*derajat. Panjang gelombang maksimum (hukum Wien):
, di mana T adalah suhu absolut tubuh.

Kerapatan radiasi integral - hukum Stefan - Boltzmann:

Radiasi IR dipantulkan oleh benda

Radiasi matahari maksimum, yang menentukan komponen yang dipantulkan, sesuai dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari 0,75 mikron, dan 98% dari total energi radiasi matahari berada di wilayah spektrum hingga 3 mikron. Panjang gelombang ini sering dianggap sebagai panjang gelombang batas yang memisahkan komponen radiasi IR yang dipantulkan (matahari) dan intrinsik dari benda. Oleh karena itu, kita dapat berasumsi bahwa dalam spektrum IR dekat (hingga 3 μm), komponen pantulan sangat menentukan dan distribusi pancaran cahaya pada objek bergantung pada distribusi pantulan dan penyinaran. Untuk bagian terjauh dari spektrum IR, faktor penentunya adalah radiasi benda itu sendiri, dan distribusi emisivitas di seluruh wilayahnya bergantung pada distribusi koefisien emisivitas dan suhu.

Di bagian gelombang tengah spektrum IR, keempat parameter harus diperhitungkan.

Redaman radiasi IR di atmosfer

Dalam rentang panjang gelombang IR terdapat beberapa jendela transparansi dan ketergantungan transmisi atmosfer pada panjang gelombang memiliki bentuk yang sangat kompleks. Redaman radiasi IR ditentukan oleh pita serapan komponen uap air dan gas, terutama karbon dioksida dan ozon, serta fenomena hamburan radiasi. Lihat gambar “Penyerapan radiasi IR”.

Ciri fisik radiasi latar IR

Radiasi IR memiliki dua komponen: radiasi termalnya sendiri dan radiasi pantulan (tersebar) dari Matahari dan sumber eksternal lainnya.

Pada rentang panjang gelombang yang lebih pendek dari 3 mikron, radiasi matahari yang dipantulkan dan dihamburkan mendominasi. Dalam rentang panjang gelombang ini, sebagai suatu peraturan, radiasi termal intrinsik dari latar belakang dapat diabaikan. Sebaliknya, pada rentang panjang gelombang lebih dari 4 μm, radiasi termal intrinsik dari latar belakang mendominasi dan radiasi matahari yang dipantulkan (tersebar) dapat diabaikan. Kisaran panjang gelombang 3-4 mikron seolah-olah bersifat transisi.

Dalam rentang ini terdapat tingkat kecerahan minimum pada formasi latar belakang.

PENYERAPAN RADIASI IR

Sejak zaman kuno, orang-orang telah menyadari manfaat panas atau, dalam istilah ilmiah, radiasi infra merah.

Dalam spektrum inframerah terdapat wilayah dengan panjang gelombang sekitar 7 hingga 14 mikron (yang disebut bagian gelombang panjang dari rentang inframerah), yang memiliki efek menguntungkan yang sangat unik bagi tubuh manusia. Bagian dari radiasi infra merah ini sesuai dengan radiasi tubuh manusia itu sendiri, dengan panjang gelombang maksimum sekitar 10 mikron. Oleh karena itu, tubuh kita merasakan radiasi eksternal apa pun dengan panjang gelombang seperti “milik kita”. Sumber sinar infra merah alami yang paling terkenal di Bumi kita adalah Matahari, dan sumber sinar infra merah gelombang panjang buatan yang paling terkenal di Rus adalah kompor Rusia, dan setiap orang pasti pernah merasakan efek menguntungkannya. Memasak dengan gelombang infra merah membuat makanan menjadi lezat, menjaga vitamin dan mineral, dan tidak ada hubungannya dengan oven microwave.

Dengan mempengaruhi tubuh manusia pada bagian gelombang panjang jangkauan inframerah, fenomena yang disebut “penyerapan resonansi” dapat diperoleh, di mana energi eksternal akan diserap secara aktif oleh tubuh. Akibat pengaruh ini, energi potensial sel tubuh meningkat, dan air yang tidak terikat keluar, aktivitas struktur seluler tertentu meningkat, kadar imunoglobulin meningkat, aktivitas enzim dan estrogen meningkat, dan terjadi reaksi biokimia lainnya. Hal ini berlaku untuk semua jenis sel tubuh dan darah.

FITUR GAMBAR OBJEK DALAM JANGKAUAN IR

Citra inframerah mempunyai sebaran kontras antara objek-objek yang diketahui yang tidak biasa bagi pengamat karena adanya perbedaan distribusi karakteristik optik permukaan objek pada rentang IR dibandingkan dengan bagian spektrum tampak. Radiasi IR memungkinkan untuk mendeteksi objek dalam gambar IR yang tidak terlihat dalam foto biasa. Dimungkinkan untuk mengidentifikasi area pohon dan semak yang rusak, serta mengungkap bukti penggunaan vegetasi yang baru ditebang untuk menyamarkan objek.

Fitur lain dari gambar IR, karakteristik peta panas, adalah bahwa selain radiasi yang dipantulkan, radiasi mereka sendiri juga berpartisipasi dalam pembentukannya, dan dalam beberapa kasus hanya radiasi tersebut saja. Radiasi intrinsik ditentukan oleh emisivitas permukaan benda dan suhunya.

Hal ini memungkinkan untuk mengidentifikasi permukaan panas atau areanya pada peta panas yang sama sekali tidak terdeteksi dalam foto, dan menggunakan gambar termal sebagai sumber informasi tentang keadaan suhu suatu benda.

Gambar IR memungkinkan Anda memperoleh informasi tentang objek yang sudah tidak ada lagi pada saat pemotretan. Misalnya, di permukaan lokasi tempat pesawat diparkir, potret termalnya dipertahankan selama beberapa waktu, yang dapat direkam pada gambar IR.

Fitur keempat dari peta panas adalah kemampuan untuk mendaftarkan objek baik tanpa adanya radiasi yang datang maupun tanpa adanya perubahan suhu; hanya karena perbedaan emisivitas permukaannya. Properti ini memungkinkan untuk mengamati objek dalam kegelapan total dan dalam kondisi di mana perbedaan suhu diratakan hingga tidak terlihat.

Dalam kondisi seperti itu, permukaan logam yang tidak dicat dengan emisivitas rendah terlihat jelas dengan latar belakang benda non-logam yang terlihat lebih terang (“gelap”), meskipun suhunya sama.

Pada abad kedua puluh satu, pengenalan radiasi infra merah ke dalam kehidupan kita dimulai. Sekarang digunakan dalam industri dan pengobatan, dalam kehidupan sehari-hari dan pertanian. Ini bersifat universal dan dapat digunakan untuk berbagai tujuan. Digunakan dalam forensik, fisioterapi, dan industri untuk mengeringkan produk yang dicat, dinding bangunan, kayu, dan buah. Memperoleh gambar objek dalam kegelapan, alat penglihatan malam (teropong malam), dan kabut.

Perangkat penglihatan malam - sejarah generasi

Generasi nol

"gelas kanvas"

Sistem tiga dan dua elektroda

    Fotokatoda

    Manset

  1. Elektroda fokus

pertengahan 30an

Pusat Teknis Philips, Belanda

Luar Negeri - Zworykin, Farnsword, Morton dan von Ardenne; di Uni Soviet - G.A.

Grinberg, A.A. Artsimovich

Tabung penguat gambar ini terdiri dari dua gelas yang saling bersarang, pada bagian bawah datar yang diberi fotokatoda dan fosfor. Tegangan tegangan tinggi yang diterapkan pada lapisan ini tercipta

medan elektrostatis yang menyediakan transfer langsung gambar elektronik dari fotokatoda ke layar dengan fosfor. Fotokatoda perak-oksigen-cesium, yang memiliki sensitivitas agak rendah, meskipun beroperasi dalam kisaran hingga 1,1 mikron, digunakan sebagai lapisan fotosensitif dalam “kaca Holst”. Selain itu, fotokatoda ini memiliki tingkat kebisingan yang tinggi sehingga memerlukan pendinginan hingga minus 40 °C untuk menghilangkannya.

Kemajuan dalam optik elektron telah memungkinkan untuk menggantikan transfer gambar langsung dengan pemfokusan dengan medan elektrostatis. Kerugian terbesar dari tabung penguat gambar dengan transfer gambar elektrostatis adalah penurunan tajam resolusi dari pusat bidang pandang ke tepi karena ketidaksesuaian gambar elektronik lengkung dengan fotokatoda datar dan layar. Untuk mengatasi masalah ini, mereka mulai membuatnya berbentuk bola, yang secara signifikan memperumit desain lensa yang biasanya dirancang untuk permukaan datar.

Generasi pertama

Tabung penguat gambar bertingkat

Uni Soviet, M.M. sepatu bot

Berdasarkan pelat serat optik (FOP), yang merupakan paket dari banyak LED, lensa cekung plano dikembangkan, yang dipasang sebagai pengganti jendela masuk dan keluar. Gambar optik yang diproyeksikan ke permukaan datar VOP ditransmisikan tanpa distorsi ke sisi cekung, yang memastikan pasangan permukaan datar fotokatoda dan layar dengan medan elektronik melengkung. Akibat penggunaan VOP, resolusi menjadi sama di seluruh bidang pandang seperti di tengah.

Generasi kedua

Penguat emisi sekunder

Teropong semu

1- fotokatoda

Pelat 3 saluran mikro

4– layar

Di tahun 70an

perusahaan Amerika

perusahaan "Praxitronic" (Jerman)

Elemen ini berupa saringan dengan saluran yang berjarak teratur dengan diameter sekitar 10 mikron dan ketebalan tidak lebih dari 1 mm. Jumlah saluran sama dengan jumlah elemen gambar dan berorde 10 6 .

Kedua permukaan pelat saluran mikro (MCP) dipoles dan diberi logam, dan tegangan beberapa ratus volt diterapkan di antara keduanya.

Masuk ke saluran, elektron mengalami tumbukan dengan dinding dan melumpuhkan elektron sekunder. Pada medan listrik tarikan, proses ini diulang berkali-kali sehingga diperoleh gain NxlO sebanyak 4 kali.

Untuk mendapatkan saluran MCP, serat optik dengan komposisi kimia berbeda digunakan.

Tabung penguat gambar dengan MCP desain biplanar dikembangkan, yaitu, tanpa lensa elektrostatik, semacam teknologi kembali ke transfer gambar langsung, seperti pada “kaca Holst”.

Tabung penguat gambar mini yang dihasilkan memungkinkan pengembangan kacamata penglihatan malam (NVG) dari sistem pseudo-binokular, di mana gambar dari satu tabung penguat gambar dipecah menjadi dua lensa mata menggunakan prisma pemisah sinar. Rotasi gambar di sini dilakukan pada lensa mini tambahan.

Generasi ketiga

Tabung penguat gambar P+ dan SUPER II+

KARAKTERISTIK UTAMA EOF

Generasi penguat gambar

Jenis foto katoda

Integral

kepekaan,

Sensitivitas aktif

panjang gelombang 830-850

Dapatkan koefisien,

Tersedia

jangkauan

pengakuan

sosok manusia di

kondisi cahaya malam alami, m

"gelas kanvas"

sekitar 1, penerangan IR

hanya di bawah sinar bulan atau iluminator IR

Super II+ atau II++

Radiasi inframerah adalah radiasi elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang dari
m ke
m. Benda apa pun (gas, cair, padat) dengan suhu di atas nol mutlak (-273°C) dapat dianggap sebagai sumber radiasi inframerah (IR). Penganalisis visual manusia tidak melihat sinar dalam jangkauan inframerah. Oleh karena itu, fitur pembukaan kedok spesifik spesies dalam kisaran ini diperoleh dengan menggunakan perangkat khusus (penglihatan malam, pencitra termal) yang memiliki resolusi lebih buruk daripada mata manusia. Secara umum ciri-ciri pembukaan kedok suatu benda dalam jangkauan IR antara lain sebagai berikut: 1) ciri-ciri geometris kenampakan benda (bentuk, dimensi, detail permukaan); 2) suhu permukaan. Sinar infra merah benar-benar aman bagi tubuh manusia, tidak seperti sinar X, sinar ultraviolet atau sinar gelombang mikro. Tidak ada area di mana metode perpindahan panas alami tidak berguna. Bagaimanapun, semua orang tahu bahwa manusia tidak bisa menjadi lebih pintar dari alam; kita hanya bisa menirunya.

REFERENSI

1. Kurbatov L.N. Garis besar singkat sejarah perkembangan perangkat penglihatan malam berdasarkan konverter optik elektronik dan penguat gambar // Edisi. Pertahanan Teknisi. Ser. 11.-1994

2. Koshchavtsev N.F., Volkov V.G. Perangkat penglihatan malam // Masalah. Pertahanan Teknisi. Ser. P. - 1993 - Edisi. 3 (138).

3. Lecomte J., Radiasi inframerah. M.: 2002.410 hal.

4. Menshakov Yu.K., M51 Perlindungan objek dan informasi dari sarana pengintaian teknis. M.: Rusia. Negara Kemanusiaan. U-t, 2002. 399 hal.

Penemuan radiasi infra merah
Jenis pertukaran panas
Sifat fisik
Rentang gelombang IR menguntungkan bagi manusia

Peneliti Inggris Herschel W. pada tahun 1800, dalam proses mempelajari sinar matahari, menemukan bahwa sinar matahari, ketika sinar tersebut didekomposisi menjadi spektrum terpisah menggunakan prisma di luar spektrum tampak merah, pembacaan termometer meningkat. Termometer yang ditempatkan pada area ini menunjukkan suhu yang lebih tinggi dibandingkan termometer referensi. Belakangan diketahui bahwa sifat-sifat sinar tersebut sesuai dengan hukum optik, dan ternyata mempunyai sifat yang sama dengan radiasi cahaya. Dengan demikian, radiasi infra merah ditemukan.


Mari kita perjelas bagaimana benda panas mengeluarkan panas ke benda di sekitarnya:
perpindahan panas(pertukaran panas antar benda melalui kontak atau melalui pemisah),
konveksi(perpindahan panas melalui cairan pendingin, cairan atau gas dari sumber panas ke benda yang lebih dingin)
radiasi termal(aliran radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang tertentu yang dipancarkan suatu zat berdasarkan kelebihan energi internalnya).


Semua benda dunia material di sekitar kita adalah sumber dan sekaligus penyerap radiasi panas.
Radiasi termal yang berbahan dasar sinar infra merah merupakan aliran sinar elektromagnetik yang memenuhi hukum optik dan mempunyai sifat yang sama dengan radiasi cahaya. Sinar IR terletak di antara cahaya merah yang dirasakan manusia (0,7 µm) dan emisi radio gelombang pendek (1 - 2 mm). Selain itu, wilayah spektrum IR dibagi menjadi gelombang pendek (0,7 - 2 µm), gelombang menengah (dari 2 hingga 5,1 µm), gelombang panjang(5,1 - 200 mikron). Sinar inframerah dipancarkan oleh semua zat cair dan padat, sedangkan Panjang gelombang yang dipancarkan bergantung pada suhu zat. Pada suhu yang lebih tinggi, panjang gelombang yang dipancarkan zat menjadi lebih pendek, namun intensitas radiasinya lebih besar.

Dalam kisaran radiasi gelombang panjang (dari 9 hingga 11 mikron) terdapat radiasi termal yang paling menguntungkan bagi manusia. Pemancar gelombang panjang memiliki suhu permukaan radiasi yang lebih rendah dan dicirikan sebagai gelap - pada suhu permukaan rendah mereka tidak bersinar (hingga 300°C). Pemancar gelombang menengah dengan suhu permukaan lebih tinggi dicirikan sebagai abu-abu; pemancar dengan suhu tubuh maksimum memancarkan gelombang pendek, disebut putih atau terang.

Konfirmasi oleh para ilmuwan Soviet

Sifat fisik radiasi infra merah

Untuk sinar infra merah, terdapat sejumlah perbedaan dari sifat optik cahaya tampak. (transparansi, reflektansi, indeks bias) Misalnya, radiasi IR yang memiliki panjang gelombang lebih dari 1 mikron, diserap oleh air dalam lapisan 1-2 cm, sehingga air dalam beberapa kasus digunakan sebagai penahan panas. Lembaran silikon buram di wilayah terlihat, tetapi transparan di inframerah. Sejumlah logam memilikinya kualitas refleks yang lebih tinggi untuk radiasi infra merah daripada cahaya yang dirasakan manusia, selain itu, sifat-sifatnya meningkat secara signifikan seiring dengan bertambahnya panjang gelombang radiasi. Yaitu, Indeks refleksi Al, Au, Ag pada panjang gelombang sekitar 10 mikron mendekati 98%. Mengingat sifat-sifat bahan ini, bahan tersebut digunakan dalam produksi peralatan inframerah. Bahan yang transparan terhadap sinar infra merah - sebagai pemancar radiasi infra merah (kuarsa, keramik), bahan dengan kemampuan memantulkan sinar yang tinggi - sebagai reflektor yang memungkinkan Anda memfokuskan radiasi IR ke arah yang diinginkan (terutama aluminium).

Penting juga untuk mengetahui tentang sifat penyerapan dan hamburan radiasi infra merah. Sinar infra merah merambat di udara hampir tanpa hambatan. Yakni, molekul nitrogen dan oksigen sendiri tidak menyerap sinar infra merah, melainkan hanya menyebar sedikit sehingga mengurangi intensitasnya. Uap air, ozon, karbon dioksida, serta kotoran lain di udara, menyerap radiasi infra merah: uap air - di hampir seluruh wilayah spektrum inframerah, karbon dioksida - di bagian tengah wilayah inframerah. Kehadiran partikel-partikel kecil di udara - debu, asap, tetesan kecil cairan - menyebabkan melemahnya kekuatan radiasi infra merah akibat hamburannya pada partikel-partikel tersebut.

Radiasi gamma pengion Randa Penyimpangan magnetik Dua foton Spontan Dipaksa

Radiasi inframerah- radiasi elektromagnetik, menempati wilayah spektral antara ujung merah cahaya tampak (dengan panjang gelombang λ = 0,74 μm) dan radiasi gelombang mikro (λ ~ 1-2 mm).

Sifat optik suatu zat pada radiasi infra merah berbeda secara signifikan dengan sifat optiknya pada radiasi tampak. Misalnya, lapisan air berukuran beberapa sentimeter tidak tembus cahaya terhadap radiasi infra merah dengan λ = 1 μm. Radiasi inframerah merupakan sebagian besar radiasi dari lampu pijar, lampu pelepasan gas, dan sekitar 50% radiasi dari Matahari; Beberapa laser memancarkan radiasi infra merah. Untuk mendaftarkannya, mereka menggunakan penerima termal dan fotolistrik, serta bahan fotografi khusus.

Sekarang seluruh rentang radiasi infra merah dibagi menjadi tiga komponen:

  • wilayah gelombang pendek: λ = 0,74-2,5 µm;
  • wilayah gelombang tengah: λ = 2,5-50 µm;
  • wilayah gelombang panjang: λ = 50-2000 µm;

Baru-baru ini, tepi gelombang panjang dari rentang ini telah dipisahkan menjadi rentang gelombang elektromagnetik yang terpisah dan independen - radiasi terahertz(radiasi submilimeter).

Radiasi infra merah disebut juga radiasi "termal", karena radiasi infra merah dari benda yang dipanaskan dirasakan oleh kulit manusia sebagai sensasi panas. Dalam hal ini, panjang gelombang yang dipancarkan oleh tubuh bergantung pada suhu pemanasan: semakin tinggi suhu, semakin pendek panjang gelombangnya dan semakin tinggi intensitas radiasinya. Spektrum radiasi benda hitam pada suhu yang relatif rendah (hingga beberapa ribu Kelvin) sebagian besar terletak pada kisaran ini. Radiasi inframerah dipancarkan oleh atom atau ion yang tereksitasi.

Sejarah penemuan dan ciri-ciri umum

Radiasi inframerah ditemukan pada tahun 1800 oleh astronom Inggris W. Herschel. Saat mempelajari Matahari, Herschel mencari cara untuk mengurangi pemanasan instrumen yang digunakan untuk melakukan observasi. Dengan menggunakan termometer untuk menentukan efek dari berbagai bagian spektrum tampak, Herschel menemukan bahwa “panas maksimum” terletak di balik warna merah jenuh dan, mungkin, “di luar pembiasan tampak.” Penelitian ini menandai dimulainya studi tentang radiasi infra merah.

Sebelumnya, sumber radiasi infra merah di laboratorium hanya berupa benda panas atau pelepasan listrik dalam gas. Saat ini, sumber radiasi infra merah modern dengan frekuensi yang dapat disesuaikan atau tetap telah dibuat berdasarkan laser gas padat dan molekuler. Untuk merekam radiasi di wilayah inframerah-dekat (hingga ~1,3 μm), pelat fotografi khusus digunakan. Detektor fotolistrik dan fotoresistor memiliki rentang sensitivitas yang lebih luas (hingga sekitar 25 mikron). Radiasi di wilayah inframerah jauh dicatat oleh bolometer - detektor yang sensitif terhadap pemanasan radiasi inframerah.

Peralatan IR banyak digunakan baik dalam teknologi militer (misalnya, untuk panduan rudal) dan teknologi sipil (misalnya, dalam sistem komunikasi serat optik). Spektrometer IR menggunakan lensa dan prisma atau kisi difraksi dan cermin sebagai elemen optik. Untuk menghilangkan penyerapan radiasi di udara, spektrometer untuk wilayah IR jauh diproduksi dalam versi vakum.

Karena spektrum inframerah dikaitkan dengan gerakan rotasi dan getaran dalam suatu molekul, serta transisi elektronik dalam atom dan molekul, spektroskopi IR memungkinkan seseorang memperoleh informasi penting tentang struktur atom dan molekul, serta struktur pita kristal.

Aplikasi

Obat

Sinar inframerah digunakan dalam fisioterapi.

Kendali jarak jauh

Dioda inframerah dan fotodioda banyak digunakan pada kendali jarak jauh, sistem otomasi, sistem keamanan, beberapa telepon seluler (port inframerah), dll. Sinar inframerah tidak mengalihkan perhatian manusia karena tidak terlihat.

Menariknya, radiasi infra merah dari remote control rumah mudah direkam menggunakan kamera digital.

Saat melukis

Pemancar inframerah digunakan dalam industri untuk mengeringkan permukaan cat. Metode pengeringan inframerah memiliki keunggulan yang signifikan dibandingkan metode konveksi tradisional. Pertama-tama, ini tentu saja merupakan dampak ekonomi. Kecepatan dan energi yang dikonsumsi selama pengeringan inframerah kurang dari metode tradisional.

Sterilisasi Makanan

Radiasi infra merah digunakan untuk mensterilkan produk makanan untuk tujuan desinfeksi.

Agen anti korosi

Sinar infra merah digunakan untuk mencegah korosi pada permukaan yang dilapisi pernis.

Industri makanan

Ciri khusus penggunaan radiasi IR dalam industri makanan adalah kemungkinan penetrasi gelombang elektromagnetik ke dalam produk berpori kapiler seperti biji-bijian, sereal, tepung, dll hingga kedalaman 7 mm. Nilai ini bergantung pada sifat permukaan, struktur, sifat material dan karakteristik frekuensi radiasi. Gelombang elektromagnetik dengan rentang frekuensi tertentu tidak hanya memiliki efek termal, tetapi juga biologis pada produk, membantu mempercepat transformasi biokimia dalam polimer biologis (pati, protein, lipid). Konveyor pengeringan konveyor dapat berhasil digunakan saat menyimpan biji-bijian di lumbung dan dalam industri penggilingan tepung.

Selain itu, radiasi infra merah banyak digunakan untuk memanaskan ruangan dalam dan luar ruangan. Pemanas inframerah digunakan untuk mengatur pemanasan tambahan atau utama di dalam ruangan (rumah, apartemen, kantor, dll.), serta untuk pemanasan lokal ruang luar (kafe luar ruangan, gazebo, beranda).

Kerugiannya adalah pemanasan yang tidak merata secara signifikan, yang sama sekali tidak dapat diterima dalam sejumlah proses teknologi.

Memeriksa uang untuk keasliannya

Pemancar inframerah digunakan pada perangkat untuk memeriksa uang. Diterapkan pada uang kertas sebagai salah satu elemen keamanan, tinta metamerik khusus dapat dilihat secara eksklusif dalam jangkauan inframerah. Detektor mata uang inframerah adalah perangkat yang paling bebas kesalahan untuk memeriksa keaslian uang. Menerapkan tanda inframerah pada uang kertas, tidak seperti tanda ultraviolet, mahal bagi pemalsu dan oleh karena itu tidak menguntungkan secara ekonomi. Oleh karena itu, detektor uang kertas dengan pemancar IR internal saat ini merupakan perlindungan paling andal terhadap pemalsuan.

Bahaya Kesehatan

Radiasi infra merah yang kuat di daerah panas dapat menyebabkan bahaya pada mata. Hal ini paling berbahaya bila radiasi tidak disertai dengan cahaya tampak. Di tempat seperti itu perlu memakai pelindung mata khusus.

Lihat juga

Metode perpindahan panas lainnya

Metode pendaftaran (perekaman) spektrum IR.

Catatan

Tautan

Ada berbagai sumber radiasi infra merah. Saat ini, mereka ditemukan pada peralatan rumah tangga, sistem otomasi dan keamanan, dan juga digunakan untuk mengeringkan produk industri. Sumber cahaya inframerah, bila digunakan dengan benar, tidak mempengaruhi tubuh manusia, itulah sebabnya produk ini sangat populer.

Sejarah penemuan

Selama berabad-abad, para pemikir terkemuka telah mempelajari sifat dan tindakan cahaya.

Cahaya inframerah ditemukan pada awal abad ke-19 melalui penelitian astronom W. Herschel. Esensinya adalah mempelajari kemampuan pemanasan berbagai wilayah matahari. Ilmuwan membawa termometer kepada mereka dan memantau kenaikan suhu. Proses ini diamati ketika perangkat menyentuh batas merah. V. Herschel menyimpulkan bahwa ada radiasi tertentu yang tidak dapat dilihat secara visual, tetapi dapat ditentukan dengan menggunakan termometer.

Sinar inframerah: aplikasi

Mereka tersebar luas dalam kehidupan manusia dan telah menemukan penerapannya di berbagai bidang:

  • Urusan militer. Rudal dan hulu ledak modern, yang mampu membidik sasaran secara mandiri, dilengkapi dengan hasil penggunaan radiasi infra merah.
  • Termografi. Radiasi inframerah digunakan untuk mempelajari area yang terlalu panas atau sangat dingin. Gambar inframerah juga digunakan dalam astronomi untuk mendeteksi benda langit.
  • Kehidupan Pengoperasiannya yang ditujukan untuk memanaskan barang-barang interior dan dinding telah mendapatkan popularitas besar. Mereka kemudian melepaskan panas ke ruang angkasa.
  • Kendali jarak jauh. Semua remote control yang ada untuk TV, tungku, AC, dll. dilengkapi dengan sinar infra merah.
  • Dalam pengobatan, sinar infra merah digunakan untuk mengobati dan mencegah berbagai penyakit.

Mari kita lihat di mana elemen-elemen ini digunakan.

Pembakar gas inframerah

Pembakar inframerah digunakan untuk memanaskan berbagai ruangan.

Pada awalnya digunakan untuk rumah kaca dan garasi (yaitu tempat non-perumahan). Namun, teknologi modern memungkinkan untuk menggunakannya bahkan di apartemen. Secara populer, pembakar semacam itu disebut perangkat surya, karena ketika dinyalakan, permukaan kerja peralatan tersebut menyerupai sinar matahari. Seiring waktu, perangkat tersebut menggantikan pemanas oli dan konvektor.

Fitur utama

Pembakar inframerah berbeda dari perangkat lain dalam metode pemanasannya. Panas dipindahkan melalui cara yang tidak terlihat oleh manusia. Fitur ini memungkinkan panas menembus tidak hanya ke udara, tetapi juga ke barang-barang interior, yang selanjutnya juga meningkatkan suhu di dalam ruangan. Pemancar inframerah tidak mengeringkan udara, karena sinarnya terutama diarahkan ke benda-benda interior dan dinding. Nantinya, panas akan berpindah dari dinding atau benda langsung ke ruangan, dan prosesnya terjadi dalam beberapa menit.

Aspek positif

Keuntungan utama dari perangkat tersebut adalah pemanasan ruangan yang cepat dan mudah. Misalnya, dibutuhkan waktu 20 menit untuk memanaskan ruangan dingin hingga suhu +24ºС. Selama proses tersebut, tidak ada pergerakan udara, yang berkontribusi terhadap pembentukan debu dan kontaminan besar. Oleh karena itu, pemancar inframerah dipasang di dalam ruangan oleh orang-orang yang memiliki alergi.

Selain itu, sinar infra merah jika mengenai permukaan yang berdebu tidak menyebabkan terbakar, sehingga tidak tercium bau debu yang terbakar. Kualitas pemanasan dan daya tahan perangkat bergantung pada elemen pemanas. Perangkat tersebut menggunakan jenis keramik.

Harga

Harga perangkat tersebut cukup rendah dan dapat diakses oleh semua segmen masyarakat. Misalnya, pembakar gas berharga 800 rubel. Seluruh kompor dapat dibeli seharga 4.000 rubel.

Sauna

Apa itu kabin inframerah? Ini adalah ruangan khusus yang dibangun dari jenis kayu alami (misalnya kayu cedar). Pemancar inframerah dipasang di dalamnya, bekerja pada pohon.

Selama pemanasan, fitoncides dilepaskan - komponen berguna yang mencegah perkembangan atau munculnya jamur dan bakteri.

Kabin inframerah seperti itu populer disebut sauna. Suhu udara di dalam ruangan mencapai 45ºС sehingga cukup nyaman berada di dalamnya. Suhu ini memungkinkan tubuh manusia menjadi hangat secara merata dan dalam. Oleh karena itu, panas tidak mempengaruhi sistem kardiovaskular. Selama prosedur, akumulasi racun dan limbah dikeluarkan, metabolisme dalam tubuh dipercepat (karena pergerakan darah yang cepat), dan jaringan juga diperkaya dengan oksigen. Namun, berkeringat bukanlah ciri utama sauna inframerah. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan.

Dampak pada manusia

Tempat seperti itu memiliki efek menguntungkan pada tubuh manusia. Selama prosedur, semua otot, jaringan, dan tulang dihangatkan. Mempercepat sirkulasi darah mempengaruhi metabolisme, yang membantu memenuhi otot dan jaringan dengan oksigen. Selain itu, kabin infra merah dikunjungi untuk mencegah berbagai penyakit. Kebanyakan orang hanya memberikan ulasan positif.

Efek negatif dari radiasi infra merah

Sumber radiasi infra merah tidak hanya menimbulkan efek positif pada tubuh, tetapi juga membahayakan.

Dengan paparan sinar matahari yang terlalu lama, kapiler melebar, menyebabkan kemerahan atau luka bakar. Sumber radiasi infra merah menyebabkan kerusakan khusus pada organ penglihatan - inilah pembentukan katarak. Dalam beberapa kasus, seseorang mengalami kejang.

Sinar pendek mempengaruhi tubuh manusia, menyebabkan penurunan suhu otak beberapa derajat: mata menjadi gelap, pusing, mual. Peningkatan suhu lebih lanjut dapat menyebabkan pembentukan meningitis.

Kemunduran atau perbaikan kondisi terjadi karena intensitas medan elektromagnetik. Hal ini ditandai dengan suhu dan jarak ke sumber radiasi energi panas.

Gelombang panjang radiasi infra merah memainkan peran khusus dalam berbagai proses kehidupan. Yang pendek mempunyai pengaruh yang lebih besar pada tubuh manusia.

Bagaimana cara mencegah efek berbahaya dari sinar infra merah?

Seperti disebutkan sebelumnya, radiasi termal jangka pendek berdampak negatif pada tubuh manusia. Mari kita lihat contoh radiasi IR yang berbahaya.

Saat ini, pemanas inframerah yang mengeluarkan suhu di atas 100ºC dapat berbahaya bagi kesehatan. Diantaranya adalah sebagai berikut:

  • Peralatan industri memancarkan energi radiasi. Untuk mencegah dampak negatif, pakaian khusus dan elemen pelindung panas harus digunakan, dan tindakan pencegahan harus diambil di antara personel yang bekerja.
  • Perangkat inframerah. Pemanas yang paling terkenal adalah kompor. Namun, sudah lama tidak digunakan lagi. Pemanas inframerah listrik semakin banyak digunakan di apartemen, rumah pedesaan, dan pondok. Desainnya mencakup elemen pemanas (dalam bentuk spiral), yang dilindungi oleh bahan isolasi panas khusus. Paparan sinar tersebut tidak membahayakan tubuh manusia. Udara di zona panas tidak kering. Anda dapat memanaskan ruangan dalam 30 menit. Pertama, radiasi infra merah memanaskan benda, dan kemudian memanaskan seluruh apartemen.

Radiasi infra merah banyak digunakan di berbagai bidang, mulai dari industri hingga kedokteran.

Namun penanganannya harus hati-hati, karena sinarnya dapat berdampak negatif pada manusia. Itu semua tergantung pada panjang gelombang dan jarak ke alat pemanas.

Jadi, kami menemukan sumber radiasi infra merah apa yang ada.



Apakah Anda menyukai artikelnya? Bagikan dengan teman Anda!