الأشعة تحت الحمراء هي شكل طبيعي من أشكال الإشعاع. كل شخص يتعرض لها يوميا. يأتي جزء كبير من طاقة الشمس إلى كوكبنا على شكل أشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، يوجد في العالم الحديث العديد من الأجهزة التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء. يمكن أن يؤثر على جسم الإنسان بطرق مختلفة. يعتمد إلى حد كبير على نوع والغرض من استخدام هذه الأجهزة بالذات.
ما هذا
الأشعة تحت الحمراء ، أو الأشعة تحت الحمراء ، هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشغل المنطقة الطيفية من الضوء الأحمر المرئي (الذي يتميز بطول موجة 0.74 ميكرون) إلى إشعاع الموجة القصيرة (بطول موجة 1) -2 مم). هذه مساحة كبيرة إلى حد ما من الطيف ، لذا فهي مقسمة إلى ثلاث مناطق:
- بالقرب من (0 ،74 - 2.5 ميكرومتر) ؛
- متوسط (2.5 - 50 ميكرون) ؛
- بعيد (50-2000 ميكرون).
تاريخ الاكتشاف
في عام 1800 ، لاحظ عالم من إنجلترا ، و. هيرشل ، أنه في الجزء غير المرئي من الطيف الشمسي (خارج الضوء الأحمر) ، ترتفع درجة حرارة مقياس الحرارة. بعد ذلك ، تم إثبات خضوع الأشعة تحت الحمراء لقوانين البصريات وتم التوصل إلى استنتاج حول علاقتها بالضوء المرئي.
بفضل عمل الفيزيائي السوفيتي أ.جلاجوليفا-أركاديفا ، الذي تلقى موجات راديو مع λ=80 ميكرومتر (نطاق الأشعة تحت الحمراء) في عام 1923 ، كان وجود انتقال مستمر من الإشعاع المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء وموجات الراديو. ثبت تجريبيا. وهكذا ، تم التوصل إلى استنتاج حول طبيعتها الكهرومغناطيسية المشتركة.
كل شيء في الطبيعة تقريبًا قادر على إصدار أطوال موجية تتوافق مع طيف الأشعة تحت الحمراء ، مما يعني أنه مصدر للأشعة تحت الحمراء. جسم الإنسان ليس استثناء. نعلم جميعًا أن كل شيء حولنا يتكون من ذرات وأيونات ، حتى البشر. وهذه الجسيمات المُثارة قادرة على إصدار أطياف خط الأشعة تحت الحمراء. يمكنهم الدخول في حالة من الإثارة تحت تأثير عوامل مختلفة ، على سبيل المثال ، التفريغ الكهربائي أو عند التسخين. لذلك ، في الطيف الإشعاعي لهب موقد غاز يوجد شريط به λ=2.7 ميكرومتر من جزيئات الماء ومع λ=4.2 ميكرومتر من ثاني أكسيد الكربون.
موجات الأشعة تحت الحمراء في الحياة اليومية والعلوم والصناعة
باستخدام أجهزة معينة في المنزل والعمل ، نادرًا ما نسأل أنفسنا عن تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان.وفي الوقت نفسه ، فإن سخانات الأشعة تحت الحمراء تحظى بشعبية كبيرة اليوم. يتمثل الاختلاف الأساسي بينهما عن مشعات الزيت والحمل الحراري في القدرة على تسخين ليس الهواء نفسه مباشرةً ، ولكن جميع الأشياء الموجودة في الغرفة. أي أن الأثاث والأرضيات والجدران يتم تسخينها أولاً ، ثم تنبعث منها الحرارة في الجو. في الوقت نفسه ، تؤثر الأشعة تحت الحمراء أيضًا على الكائنات الحية - البشر وحيواناتهم الأليفة.
تستخدم الأشعة تحت الحمراء أيضًا على نطاق واسع في نقل البيانات والتحكم عن بعد. تحتوي العديد من الهواتف المحمولة على منافذ الأشعة تحت الحمراء لتبادل الملفات فيما بينها. وجميع أجهزة التحكم عن بعد الخاصة بمكيفات الهواء ومراكز الموسيقى والتلفزيونات وبعض ألعاب الأطفال التي يتم التحكم فيها تستخدم أيضًا الأشعة الكهرومغناطيسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
استخدام الأشعة تحت الحمراء في الجيش والملاحة الفضائية
أهم الأشعة تحت الحمراء للصناعات الفضائية والعسكرية. على أساس المسودات الضوئية الحساسة للأشعة تحت الحمراء (حتى 1.3 ميكرون) ، يتم إنشاء أجهزة الرؤية الليلية (مناظير مختلفة ، مشاهد ، إلخ). أنها تسمح ، مع تشعيع الأجسام في وقت واحد بالأشعة تحت الحمراء ، بالتصويب أو المراقبة في الظلام المطلق.
بفضل أجهزة الاستقبال شديدة الحساسية للأشعة تحت الحمراء ، أصبح إنتاج الصواريخ الموجهة ممكنًا. تتفاعل المستشعرات الموجودة في رؤوسهم مع الأشعة تحت الحمراء للهدف ، والتي تكون عادةً أكثر دفئًا من البيئة المحيطة ، وتوجه الصاروخ إلى الهدف. على نفس المبدأالكشف عن الأجزاء الساخنة من السفن والطائرات والدبابات باستخدام محددات اتجاه الحرارة.
يمكن لمحددات مواقع الأشعة تحت الحمراء وأجهزة تحديد المدى اكتشاف كائنات مختلفة في الظلام الدامس وقياس المسافة إليها. أجهزة خاصة - مولدات الكم الضوئية التي تنبعث في منطقة الأشعة تحت الحمراء ، وتستخدم للاتصالات الفضائية والأرضية بعيدة المدى.
الأشعة تحت الحمراء في العلم
من أكثرها شيوعًا دراسة أطياف الانبعاث والامتصاص في منطقة الأشعة تحت الحمراء. يتم استخدامه في دراسة سمات قذائف الإلكترون للذرات ، لتحديد هياكل الجزيئات المختلفة ، بالإضافة إلى التحليل النوعي والكمي لخلائط المواد المختلفة.
نظرًا للاختلافات في معاملات تشتت ونقل وانعكاس الأجسام في الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء ، فإن الصور الفوتوغرافية التي تم التقاطها في ظل ظروف مختلفة مختلفة إلى حد ما. غالبًا ما تُظهر صور الأشعة تحت الحمراء مزيدًا من التفاصيل. تستخدم هذه الصور على نطاق واسع في علم الفلك
دراسة تأثير الأشعة تحت الحمراء على الجسم
تعود البيانات العلمية الأولى حول تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان إلى الستينيات. مؤلف البحث هو الطبيب الياباني تاداشي إيشيكاوا. في سياق تجاربه ، تمكن من إثبات أن الأشعة تحت الحمراء تميل إلى اختراق أعماق جسم الإنسان. في الوقت نفسه ، تحدث عمليات التنظيم الحراري ، على غرار رد الفعل في الساونا. ومع ذلك ، فإن التعرق يبدأ عند درجة حرارة محيطة منخفضة (itحوالي 50 درجة مئوية) ، وتسخين الأعضاء الداخلية يحدث بشكل أعمق بكثير.
أثناء هذا التسخين ، تزداد الدورة الدموية ، وتتوسع أوعية الجهاز التنفسي والأنسجة تحت الجلد والجلد. ومع ذلك ، فإن التعرض المطول للأشعة تحت الحمراء على الشخص يمكن أن يسبب ضربة شمس ، كما أن الأشعة تحت الحمراء القوية تؤدي إلى حروق بدرجات متفاوتة.
حماية الأشعة تحت الحمراء
هناك قائمة صغيرة من الأنشطة التي تهدف إلى تقليل مخاطر التعرض للأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان:
- تقليل شدة الإشعاع. يتم تحقيق ذلك من خلال اختيار المعدات التكنولوجية المناسبة ، واستبدال المعدات القديمة في الوقت المناسب ، فضلاً عن تصميمها العقلاني.
- إبعاد العاملين عن مصدر الإشعاع. إذا سمح خط الإنتاج بذلك ، يفضل التحكم عن بعد في خط الإنتاج.
- تركيب شاشات واقية على المصدر أو مكان العمل. يمكن ترتيب هذه الأسوار بطريقتين لتقليل تأثير الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان. في الحالة الأولى ، يجب أن تعكس الموجات الكهرومغناطيسية ، وفي الحالة الثانية ، يجب تأخيرها وتحويل طاقة الإشعاع إلى طاقة حرارية ، ثم إزالتها. نظرًا لحقيقة أن الشاشات الواقية يجب ألا تحرم المتخصصين من فرصة مراقبة العمليات التي تجري في الإنتاج ، فيمكن جعلها شفافة أو شفافة. لهذا ، سيليكات أوزجاج الكوارتز ، وكذلك شبكات وسلاسل معدنية.
- عزل حراري او تبريد الاسطح الساخنة. الغرض الرئيسي من العزل الحراري هو تقليل مخاطر الحروق على العمال.
- معدات الحماية الشخصية (بدلات متنوعة ، نظارات واقية مع مرشحات ضوئية مدمجة ، دروع).
- تدابير وقائية. إذا ظل مستوى التعرض للأشعة تحت الحمراء على الجسم مرتفعًا بدرجة كافية في سياق الإجراءات المذكورة أعلاه ، فيجب تحديد وضع العمل والراحة المناسبين.
فوائد لجسم الانسان
الأشعة تحت الحمراء التي تؤثر على جسم الإنسان تؤدي إلى تحسين الدورة الدموية بسبب توسع الأوعية ، وتحسين تشبع الأعضاء والأنسجة بالأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن زيادة درجة حرارة الجسم لها تأثير مسكن بسبب تأثير الأشعة على النهايات العصبية في الجلد.
لقد لوحظ أن الجراحة التي تجرى تحت تأثير الأشعة تحت الحمراء لها عدد من المزايا:
- الألم بعد الجراحة أسهل إلى حد ما ؛
- تجديد أسرع للخلايا ؛
- تأثير الأشعة تحت الحمراء على الشخص يمنع تبريد الأعضاء الداخلية في حالة الجراحة على التجاويف المفتوحة ، مما يقلل من خطر الصدمة.
في المرضى الذين يعانون من الحروق ، تخلق الأشعة تحت الحمراء إمكانية إزالة النخر ، وكذلك إجراء عملية تجميل في مرحلة مبكرة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل مدة الحمى ، وفقر الدم ونقص بروتين الدم أقل وضوحًا ، ويتم تقليل تواتر المضاعفات.
لقد ثبت أن الأشعة تحت الحمراء يمكن أن تضعف تأثير بعض المبيدات عن طريق زيادة المناعة غير النوعية. يعرف الكثير منا عن علاج التهاب الأنف وبعض المظاهر الأخرى لنزلات البرد بمصابيح الأشعة تحت الحمراء الزرقاء.
إيذاء البشر
تجدر الإشارة إلى أن الضرر الناجم عن الأشعة تحت الحمراء لجسم الإنسان يمكن أن يكون أيضًا كبيرًا جدًا. الحالات الأكثر وضوحا وشيوعا هي الحروق الجلدية والتهاب الجلد. يمكن أن تحدث إما مع التعرض الطويل جدًا للموجات الضعيفة من طيف الأشعة تحت الحمراء ، أو أثناء التشعيع الشديد. عندما يتعلق الأمر بالإجراءات الطبية ، فمن النادر حدوث ضربات الحرارة والوهن وتفاقم الألم مع العلاج غير المناسب.
إحدى المشاكل الحديثة هي حروق العين. الأخطر بالنسبة لهم هي الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية في حدود 0.76-1.5 ميكرون. تحت تأثيرهم ، يتم تسخين العدسة والخلط المائي ، مما قد يؤدي إلى اضطرابات مختلفة. أحد الآثار الجانبية الأكثر شيوعًا هو رهاب الضوء. هذا يجب أن يتذكره الأطفال الذين يلعبون بمؤشرات الليزر واللحام الذين يهملون معدات الحماية الشخصية.
الأشعة تحت الحمراء في الطب
العلاج بالأشعة تحت الحمراء محلي وعام. في الحالة الأولى ، يتم تنفيذ إجراء موضعي على جزء معين من الجسم ، وفي الحالة الثانية ، يتعرض الجسم بالكامل لعمل الأشعة. يعتمد مسار العلاج على المرض ويمكن أن يتراوح من 5 إلى 20 جلسة من 15 إلى 30 دقيقة. عند تنفيذ الإجراءات ، فإن الشرط الأساسي هواستخدام معدات الحماية. للحفاظ على صحة العين ، يتم استخدام ضمادات أو نظارات خاصة من الورق المقوى.
بعد الإجراء الأول ، يظهر احمرار مع حدود غير واضحة على سطح الجلد ، ويمر بعد حوالي ساعة.
عمل بواعث الأشعة تحت الحمراء
مع توفر العديد من الأجهزة الطبية ، يقوم الناس بشرائها للاستخدام الشخصي. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن هذه الأجهزة يجب أن تفي بالمتطلبات الخاصة وأن يتم استخدامها وفقًا للوائح السلامة. ولكن الأهم من ذلك ، من المهم أن نفهم أنه ، مثل أي جهاز طبي ، لا يمكن استخدام بواعث موجات الأشعة تحت الحمراء لعدد من الأمراض.
| الطول الموجي ، µm | عمل مفيد |
| 9.5 ميكرون | عمل تصحيحي للمناعة في حالات نقص المناعة الناجم عن الجوع والتسمم برابع كلوريد الكربون واستخدام مثبطات المناعة. يؤدي إلى استعادة المؤشرات الطبيعية للوصلة الخلوية للمناعة. |
| 16.25 ميكرون | عمل مضاد للأكسدة. يتم تنفيذه بسبب تكوين الجذور الحرة من الأكسيدات الفائقة والأكسدة المائية ، وإعادة تركيبها. |
| 8 و 2 و 6.4 ميكرومتر | عمل مضاد للبكتيريا وتطبيع البكتيريا المعوية بسبب التأثير على تخليق هرمونات البروستاجلاندين ، مما يؤدي إلى تأثير مناعي. |
| 22.5 ميكرومتر | النتائج في ترجمة كثيرةالمركبات غير القابلة للذوبان ، مثل جلطات الدم و لويحات تصلب الشرايين ، إلى حالة قابلة للذوبان ، مما يسمح بإزالتها من الجسم. |
لذلك ، يجب على أخصائي مؤهل وطبيب متمرس اختيار مسار العلاج. اعتمادًا على طول موجات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة ، يمكن استخدام الأجهزة لأغراض مختلفة.
