Ιδιότητες και εφαρμογές των ακτίνων του οπτικού φάσματος

Σύμφωνα με τις αρχές της γενιάς ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία χωρίζεται στους ακόλουθους τύπους: ακτινοβολία γάμμα, ακτίνες Χ, σύγχροτρο, ραδιόφωνο και οπτική ακτινοβολία.

Ολόκληρο το φάσμα της οπτικής ακτινοβολίας χωρίζεται σε τρεις περιοχές: την υπεριώδη (UV), την ορατή και την υπέρυθρη (IR). Το εύρος της υπεριώδους ακτινοβολίας, με τη σειρά του, χωρίζεται σε UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315) και UV-C (100-280 nm). Η υπεριώδης ακτινοβολία γάμμα στην περιοχή με μήκη κύματος μικρότερα από 180 nm αναφέρεται συχνά ως κενό επειδή ο αέρας σε αυτή την περιοχή του φάσματος είναι αδιαφανής. Η ακτινοβολία που μπορεί να προκαλέσει οπτική αίσθηση ονομάζεται ορατή. Η ορατή ακτινοβολία είναι μια στενή φασματική περιοχή (380-760 nm) οπτικής ακτινοβολίας, που αντιστοιχεί στο εύρος ευαισθησίας του ανθρώπινου ματιού.

Η ακτινοβολία που μπορεί να προκαλέσει άμεσα οπτική αίσθηση είναι ορατή. Τα όρια του εύρους της ορατής ακτινοβολίας γίνονται δεκτά υπό όρους ως εξής: το κατώτερο 380 — 400 nm, το ανώτερο 760 — 780 nm.

Η εκπομπή από αυτό το εύρος χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του απαιτούμενου επιπέδου φωτισμού σε βιομηχανικούς, διοικητικούς και οικιακούς χώρους.Το απαιτούμενο επίπεδο καθορίζεται από τις συνθήκες ορατότητας. Σε αυτή την περίπτωση, η ενεργειακή πτυχή της διαδικασίας ακτινοβόλησης είναι λιγότερο σημαντική.

Ωστόσο, για παράδειγμα, στην ίδια αγροτική παραγωγή, το φως χρησιμοποιείται όχι μόνο ως μέσο φωτισμού. Στην τεχνητή ακτινοβολία φυτών, για παράδειγμα σε θερμοκήπια, η ορατή ακτινοβολία των ακτινοβολούμενων εγκαταστάσεων είναι η μόνη πηγή ενέργειας που αποθηκεύεται στο φυτό κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και στη συνέχεια χρησιμοποιείται από ανθρώπους και ζώα. Εδώ, η ακτινοβολία είναι μια ενεργειακή διαδικασία.

Η επίδραση της ορατής ακτινοβολίας σε ζώα και πτηνά δεν έχει ακόμη μελετηθεί επαρκώς, αλλά έχει διαπιστωθεί ότι η επίδρασή της στην παραγωγικότητα εξαρτάται όχι μόνο από το επίπεδο φωτισμού, αλλά και από τη διάρκεια της περιόδου φωτός ανά ημέρα, την εναλλαγή του φωτεινές και σκοτεινές περιόδους, κλπ. .

Η υπέρυθρη ακτινοβολία στο φάσμα καλύπτει την περιοχή από 760 nm έως 1 mm και χωρίζεται σε IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) και IR-C (3000-106 nm).

Επί του παρόντος, η υπέρυθρη ακτινοβολία χρησιμοποιείται ευρέως για τη θέρμανση κτιρίων και κατασκευών, γι' αυτό και συχνά ονομάζεται θερμική ακτινοβολία. Χρησιμοποιείται επίσης για στέγνωμα χρωμάτων. Στη γεωργία, η υπέρυθρη ακτινοβολία χρησιμοποιείται επίσης ευρέως για την ξήρανση λαχανικών και φρούτων, τη θέρμανση νεαρών ζώων.

Υπάρχουν ειδικές συσκευές για νυχτερινή όραση - θερμικές συσκευές απεικόνισης. Σε αυτές τις συσκευές, η υπέρυθρη ακτινοβολία οποιουδήποτε αντικειμένου μετατρέπεται σε ορατή ακτινοβολία. Η υπέρυθρη εικόνα δείχνει μια εικόνα της κατανομής των πεδίων θερμοκρασίας.

Το εύρος της υπέρυθρης ακτινοβολίας ξεκινά από το ανώτερο όριο του ορατού φωτός (780 nm) και τελειώνει συμβατικά σε μήκος κύματος 1 mm. Οι υπέρυθρες ακτίνες είναι αόρατες, που σημαίνει ότι δεν μπορούν να προκαλέσουν οπτική αίσθηση.

Η κύρια ιδιότητα των υπέρυθρων ακτίνων είναι η θερμική δράση: όταν οι υπέρυθρες ακτίνες απορροφώνται, τα σώματα θερμαίνονται. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται κυρίως για θέρμανση διαφόρων αντικειμένων και υλικών και για στέγνωμα.

Κατά την ακτινοβολία φυτών, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η περίσσεια υπέρυθρων ακτίνων μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική υπερθέρμανση και θάνατο των φυτών.

Η ακτινοβόληση των ζώων με υπέρυθρες ακτίνες βελτιώνει τη γενική τους ανάπτυξη, το μεταβολισμό, την κυκλοφορία του αίματος, μειώνει την ευαισθησία σε ασθένειες κ.λπ. Οι πιο αποτελεσματικές ακτίνες της ζώνης IR-A. Έχουν την καλύτερη διεισδυτική ικανότητα στους ιστούς του σώματος. Η περίσσεια υπέρυθρων ακτίνων οδηγεί σε υπερθέρμανση και θάνατο των κυττάρων των ζωντανών ιστών (σε θερμοκρασίες πάνω από 43,5 ° C). Αυτή η περίσταση χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, για τον σκοπό της απολύμανσης των σιτηρών. Κατά την ακτινοβόληση, τα παράσιτα του αχυρώνα θερμαίνονται πολύ πιο δυνατά από το σιτάρι και πεθαίνουν.

Για περισσότερες λεπτομέρειες δείτε εδώ: Ακτινοβολητές και εγκαταστάσεις υπέρυθρης θέρμανσης ζώων

Η υπεριώδης ακτινοβολία καλύπτει το εύρος μήκους κύματος από 400 έως 1 nm. Στο διάστημα μεταξύ 100 και 400 nm, διακρίνονται τρεις ζώνες: UV -A (315 — 400 nm), UV -B (280 — 315 nm), UV -C (100 — 280 nm). Οι δοκοί αυτών των περιοχών έχουν διαφορετικές ιδιότητες και επομένως βρίσκουν διαφορετικές εφαρμογές. Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι επίσης αόρατη, αλλά επικίνδυνη για τα μάτια. Η υπεριώδης ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από 295 nm έχει κατασταλτική επίδραση στα φυτά, επομένως, όταν ακτινοβολείται τεχνητά, πρέπει να αποκλείεται από τη γενική ροή της πηγής.

Η ακτινοβολία UV-A μπορεί, όταν ακτινοβοληθεί, να προκαλέσει τη λάμψη ορισμένων ουσιών. Αυτή η λάμψη ονομάζεται φωτοφωταύγεια ή απλά φωταύγεια.

Φωτεινότητα ονομάζεται η αυθόρμητη λάμψη των σωμάτων με διάρκεια που υπερβαίνει την περίοδο των ταλαντώσεων του φωτός και διεγείρεται σε βάρος οποιουδήποτε τύπου ενέργειας, εκτός από τη θερμότητα. Στερεά, υγρά και αέρια μπορεί να φωτοβολούν. Με διαφορετικές μεθόδους διέγερσης και ανάλογα με τη συνολική κατάσταση του σώματος, κατά τη διάρκεια της φωταύγειας μπορούν να υποστούν διαφορετικές διεργασίες.

Οι ακτίνες αυτής της ζώνης χρησιμοποιούνται για ανάλυση φωταύγειας της χημικής σύστασης ορισμένων ουσιών, αξιολόγηση της βιολογικής κατάστασης των προϊόντων (βλάστηση και φθορά του κόκκου, βαθμός σήψης της πατάτας κ.λπ.) και σε άλλες περιπτώσεις όταν ουσία μπορεί να λάμψει με ορατό φως σε ένα ρεύμα υπεριωδών ακτίνων.

Η ακτινοβολία από τη ζώνη UV-B έχει ισχυρή βιολογική επίδραση στα ζώα. Κατά την ακτινοβόληση, η προβιταμίνη D μετατρέπεται σε βιταμίνη D, η οποία διευκολύνει την απορρόφηση των ενώσεων φωσφόρου-ασβεστίου από τον οργανισμό. Η αντοχή των οστών του σκελετού εξαρτάται από τον βαθμό απορρόφησης του ασβεστίου, γι' αυτό η ακτινοβολία UV-B χρησιμοποιείται ως παράγοντας κατά της ραχίτιδας για νεαρά ζώα και πτηνά.

Το ίδιο τμήμα του φάσματος έχει την ικανότητα να έχει τη μεγαλύτερη επίδραση ερυθήματος, μπορεί δηλαδή να προκαλέσει παρατεταμένο κοκκίνισμα του δέρματος (ερύθημα). Το ερύθημα είναι συνέπεια της διαστολής των αιμοφόρων αγγείων, η οποία οδηγεί σε άλλες ευνοϊκές αντιδράσεις στο σώμα.

Η υπεριώδης ακτινοβολία της ζώνης UV-C είναι ικανή να σκοτώνει βακτήρια, έχει δηλαδή βακτηριοκτόνο δράση και χρησιμοποιείται για την απολύμανση νερού, δοχείων, αέρα κ.λπ.