Właściwości i zastosowania promieni widma optycznego

Zgodnie z zasadami generacji promieniowanie elektromagnetyczne dzieli się na następujące rodzaje: promieniowanie gamma, promieniowanie rentgenowskie, synchrotronowe, radiowe i optyczne.

Cały zakres promieniowania optycznego dzieli się na trzy obszary: ultrafiolet (UV), widzialny i podczerwień (IR). Z kolei zakres promieniowania ultrafioletowego dzieli się na UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315) i UV-C (100-280 nm). Promieniowanie ultrafioletowe gamma w obszarze o długości fali mniejszej niż 180 nm jest często określane jako próżnia, ponieważ powietrze w tym obszarze widma jest nieprzezroczyste. Promieniowanie, które może wywoływać wrażenie wizualne, nazywa się widzialnym. Promieniowanie widzialne to wąski zakres widmowy (380-760 nm) promieniowania optycznego, odpowiadający zakresowi czułości ludzkiego oka.

Promieniowanie, które może bezpośrednio wywoływać wrażenia wzrokowe, jest widoczne. Granice zakresu promieniowania widzialnego są warunkowo przyjęte w następujący sposób: dolna 380 — 400 nm, górna 760 — 780 nm.

Emisja z tego zakresu służy do stworzenia wymaganego poziomu oświetlenia w pomieszczeniach przemysłowych, administracyjnych i domowych.Wymagany poziom zależy od warunków widoczności. W tym przypadku aspekt energetyczny procesu napromieniowania jest mniej istotny.

Jednak na przykład w tej samej produkcji rolnej światło jest wykorzystywane nie tylko jako środek oświetlający. W sztucznym napromienianiu roślin, np. w szklarniach, promieniowanie widzialne z instalacji naświetlających jest jedynym źródłem energii, która jest magazynowana w roślinie w procesie fotosyntezy, a następnie wykorzystywana przez ludzi i zwierzęta. Tutaj napromieniowanie jest procesem energetycznym.

Wpływ promieniowania widzialnego na zwierzęta i ptaki nie został jeszcze wystarczająco zbadany, ale ustalono, że jego wpływ na produktywność zależy nie tylko od poziomu oświetlenia, ale także od długości okresu świetlnego w ciągu dnia, naprzemienności jasne i ciemne okresy itp.

Promieniowanie podczerwone w widmie obejmuje obszar od 760 nm do 1 mm i dzieli się na IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) i IR-C (3000-106 nm).

Obecnie promieniowanie podczerwone jest szeroko stosowane do ogrzewania budynków i budowli, dlatego często nazywane jest promieniowaniem cieplnym. Służy również do suszenia farb. W rolnictwie promieniowanie podczerwone jest również szeroko stosowane do suszenia warzyw i owoców, ogrzewania młodych zwierząt.

Istnieją specjalne urządzenia do widzenia w nocy - kamery termowizyjne. W tych urządzeniach promieniowanie podczerwone dowolnego obiektu jest przekształcane w promieniowanie widzialne. Obraz w podczerwieni pokazuje obraz rozkładu pól temperatury.

Zasięg promieniowania podczerwonego rozpoczyna się od górnej granicy światła widzialnego (780 nm) i kończy się umownie na długości fali 1 mm. Promienie podczerwone są niewidoczne, co oznacza, że ​​nie mogą wywoływać wrażeń wzrokowych.

Główną właściwością promieni podczerwonych jest działanie termiczne: kiedy promienie podczerwone są pochłaniane, ciała się nagrzewają. Dlatego są one wykorzystywane głównie do ogrzewania różnych przedmiotów i materiałów oraz do suszenia.

Podczas naświetlania roślin należy pamiętać, że nadmiar promieni podczerwonych może doprowadzić do nadmiernego przegrzania i śmierci roślin.

Naświetlanie zwierząt promieniami podczerwonymi poprawia ich ogólny rozwój, metabolizm, krążenie krwi, zmniejsza podatność na choroby itp. Najskuteczniejsze promienie strefy IR-A. Mają najlepszą zdolność penetracji w tkankach ciała. Nadmiar promieni podczerwonych prowadzi do przegrzania i śmierci komórek żywych tkanek (przy temperaturach powyżej 43,5°C). Okoliczność ta jest wykorzystywana np. w celu dezynsekcji zboża. Podczas napromieniowania szkodniki stodoły nagrzewają się znacznie silniej niż ziarno i giną.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz tutaj: Promienniki i instalacje do ogrzewania zwierząt podczerwienią

Promieniowanie ultrafioletowe obejmuje zakres długości fal od 400 do 1 nm. W przedziale od 100 do 400 nm wyróżnia się trzy strefy: UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm), UV-C (100-280 nm). Belki z tych obszarów mają różne właściwości i dlatego znajdują różne zastosowania. Promieniowanie ultrafioletowe jest również niewidoczne, ale niebezpieczne dla oczu. Promieniowanie ultrafioletowe o długości fali krótszej niż 295 nm działa supresyjnie na rośliny, dlatego przy sztucznym naświetlaniu musi być wyłączone z ogólnego strumienia źródła.

Promieniowanie UV-A może po napromieniowaniu powodować świecenie niektórych substancji. Ta poświata nazywana jest fotoluminescencją lub po prostu luminescencją.

Luminescencja nazywana jest spontanicznym blaskiem ciał trwającym dłużej niż okres oscylacji światła i wzbudzanym kosztem dowolnego rodzaju energii, z wyjątkiem ciepła. Ciała stałe, ciecze i gazy mogą świecić. Przy różnych metodach wzbudzania iw zależności od stanu skupienia organizmu, w czasie luminescencji mogą ulegać różnym procesom.

Promienie tej strefy wykorzystywane są do analizy luminescencyjnej składu chemicznego niektórych substancji, oceny stanu biologicznego produktów (kiełkowanie i uszkodzenia ziarna, stopień gnicia ziemniaków itp.) oraz w innych przypadkach, gdy substancja może świecić światłem widzialnym w strumieniu promieni ultrafioletowych.

Promieniowanie ze strefy UV-B ma silny wpływ biologiczny na zwierzęta. Podczas naświetlania prowitamina D przekształcana jest w witaminę D, która ułatwia wchłanianie związków fosforowo-wapniowych przez organizm. Wytrzymałość kości szkieletu zależy od stopnia wchłaniania wapnia, dlatego promieniowanie UV-B stosuje się jako środek przeciwkrzywiczy u młodych zwierząt i ptaków.

Ta sama część spektrum ma zdolność wywoływania największego efektu rumieniowego, czyli może powodować długotrwałe zaczerwienienie skóry (rumień). Rumień jest konsekwencją rozszerzenia naczyń krwionośnych, co prowadzi do innych korzystnych reakcji w organizmie.

Promieniowanie ultrafioletowe strefy UV-C ma zdolność zabijania bakterii, czyli działa bakteriobójczo i służy do dezynfekcji wody, pojemników, powietrza itp.