Наверняка каждый человек наслаждался в ранние весенние дни первыми теплыми лучиками солнца, когда окружающий воздух еще прохладный, а прогретые поверхности приятно теплые. Это и есть эффект инфракрасного воздействия на поверхности, источником которого в природе является солнце. Принцип солнечного излучения заключается в потоке электромагнитных волн. Диапазон излучений представлен совокупностью электромагнитных волн от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей. Когда луч солнца проходит сквозь атмосферу и достигает поверхности земли тепловой эффект в первую очередь наблюдается на поверхностях, а уже затем передается окружающей среде.
История технологии воздействия ИК лучей
Лучи инфракрасного спектра впервые были описаны астрономом из Британии. В 1800 году сэр Уильям Гершель разделил солнечный свет на отдельные компоненты. Произошло это методом преломления света через стеклянную призму. Гершель вычислил, что температура изменялась в большую сторону по мере прогрессирования света от фиолетового до красного. Далее была измерена температура отдельно красного спектра, которая являлась самой высокой.
Принцип ИК нагрева неприродного происхождения
В быту и промышленности ИК излучение используется для отопления помещений, сушки, нагрева производственных заготовок и оборудования. Большой популярностью также пользуются сауны, работающие от инфракрасных излучателей. Основным преимуществом использования ИК нагрева является быстрый выход на задаваемый режим температуры и непосредственное воздействие на необходимые поверхности без энергетических затрат на нагревание окружающей среды. Указанный вид обогрева по ощущениям более приятен, чем конвекционный.
Если сравнивать с обычными нагревателями ИК излучатели минимизируют разницу термических значений между нижним отделом помещения и верхним. Благодаря такой особенности затраты на отопление значительно снижаются, т. к. ИК лучи воздействуют не на кубические метры, а на квадратные. Температуру в помещении восстанавливать не приходится, она легко поддерживается на одном уровне. Структура помещения, мебель и вещи накапливают тепло и постепенно высвобождают его в окружающую атмосферу.
ИК нагрев является отличным способом обогрева бытовых, промышленных, коммерческих и любых других сред. При его работе не создается воздушный поток и не поднимаются пылевые частицы в участках поддающихся нагреву. Это еще одно преимущество ИК отопления.
Как выглядят ИК лучи, и что они собой представляют?
Как уже упоминалось, ИК лучи относятся к спектру электромагнитных излучений. Длина волн колеблется в пределе от 700 нанометров до 1 мм. Эти волны короче радиоволн, но длиннее волн видимого света. Частота ИК лучей выше микроволн, но значительно ниже видимого света.
Человек невооружённым взглядом не может улавливать зрительно лучи ИК спектра, но воспринимает их ощущением тепла. Но, несмотря на такую разность ИК лучи все же имеют некоторую схожесть с светом видимого спектра. И те, и другие могут быть сфокусированными, поляризованными и способны отражаться.
Длина волны и частота
Инфракрасное излучение может быть разделено на несколько спектральных областей или полос в зависимости от длины волны; однако, нет единого определения точных границ каждой полосы. Инфракрасное излучение обычно делится на ближний, средний и дальний инфракрасные регионы. Его также можно разделить на пять категорий: ближняя, коротковолновая, средняя, длинноволновая и дальняя инфракрасная волна.
Ближний инфракрасный диапазон содержит диапазон длин волн, ближайший к красному концу спектра видимого света. Обычно считается, что он состоит из волн длиной от 750 нм до 1300 нм или от 0,75 до 1,3 мкм. Его частота составляет примерно от 215 до 400 Гц. Эта группа состоит из самых длинных волн и самых коротких частот, и она производит самое низкое тепло.
Промежуточная ИК-полоса, так называемая средняя ИК-полоса, охватывает длины волн от 1300 до 3000 нм или от 1,3 до 3 мкм. Частоты колеблются от 20 до 215 ТГц.
Длины волн в дальнем инфракрасном диапазоне, наиболее близкие к микроволнам, составляют от 3000 до 1 мм - или от 3 до 1000 мкм. Частоты колеблются от 0,3 ТГц до 20 ТГц. Эта группа состоит из самых коротких по длине волн и самых длинных частот, и она производит наибольшее тепло.
Использование инфракрасного излучения
Инфракрасный приемник используется в различных приложениях. Среди самых известных — тепловизионное оборудование, приборы ночного видения и приборы направленные на нагрев.
В коммуникациях и сетях инфракрасный свет используется в проводных и беспроводных операциях. Пульт дистанционного управления использует ближний инфракрасный свет, передаваемый с помощью светодиодов (LED), для отправки сфокусированных сигналов на домашние развлекательные устройства, такие как телевизоры, домашние кинотеатры, музыкальные центры и т.д. Инфракрасный свет также используется в оптоволоконных кабелях для передачи данных.
Кроме того, инфракрасное излучение широко применяется в астрономии для наблюдения за объектами в космосе, которые не могут быть обнаружены полностью или частично человеческим глазом, включая молекулярные облака, звезды, планеты и активные галактики.
Наиболее широко используемым вариантом применения ИК излучений являются устройства для обогрева. Существует несколько типов инфракрасных обогревателей. Некоторые могут направить свое инфракрасное излучение прямо в комнату или пространство, чтобы создать тепло в объекте, которого достигают. В бытовом и промышленном использовании инфракрасные обогреватели делят на три конкретные категории:
- Инфракрасные лампочки;
- Керамические инфракрасные нагреватели;
- Вентиляторы, которые продувают воздух через теплообменник для создания тепла.
ИК нагреватели имеют определенные особенности поэтому, как и в случае других элементов нагрева при их эксплуатации должны соблюдаться некие правила, которые производитель указывает в аннотациях.
