Eigenschaften und Anwendungen der Strahlen des optischen Spektrums
Nach den Prinzipien der Generation elektromagnetische Strahlung wird in folgende Typen unterteilt: Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Synchrotronstrahlung, Radiostrahlung und optische Strahlung.
Der gesamte Bereich der optischen Strahlung wird in drei Bereiche unterteilt: Ultraviolett (UV), sichtbar und Infrarot (IR). Der Bereich der ultravioletten Strahlung wiederum wird in UV-A (315–400 nm), UV-B (280–315) und UV-C (100–280 nm) unterteilt. Ultraviolette Gammastrahlung im Bereich mit Wellenlängen unter 180 nm wird oft als Vakuum bezeichnet, da Luft in diesem Bereich des Spektrums undurchsichtig ist. Strahlung, die eine visuelle Wahrnehmung hervorrufen kann, wird als sichtbar bezeichnet. Sichtbare Strahlung ist ein schmaler Spektralbereich (380-760 nm) optischer Strahlung, der dem Empfindlichkeitsbereich des menschlichen Auges entspricht.
Die Strahlung, die direkt eine visuelle Wahrnehmung hervorrufen kann, ist sichtbar. Die Grenzen des Bereichs der sichtbaren Strahlung werden bedingt wie folgt akzeptiert: die untere 380 – 400 nm, die obere 760 – 780 nm.
Die Emissionen dieses Bereichs werden verwendet, um in Industrie-, Verwaltungs- und Wohnräumen das erforderliche Beleuchtungsniveau zu erzeugen.Das erforderliche Niveau wird durch die Sichtbedingungen bestimmt. In diesem Fall ist der energetische Aspekt des Bestrahlungsprozesses weniger wichtig.
Allerdings wird Licht beispielsweise in der gleichen landwirtschaftlichen Produktion nicht nur als Beleuchtungsmittel eingesetzt. Bei der künstlichen Bestrahlung von Pflanzen, beispielsweise in Gewächshäusern, ist die sichtbare Strahlung der Bestrahlungsanlagen die einzige Energiequelle, die im Prozess der Photosynthese in der Pflanze gespeichert und dann von Mensch und Tier genutzt wird. Dabei handelt es sich bei der Bestrahlung um einen energetischen Vorgang.
Die Wirkung sichtbarer Strahlung auf Tiere und Vögel ist noch nicht ausreichend untersucht, es wurde jedoch festgestellt, dass ihre Auswirkung auf die Produktivität nicht nur von der Beleuchtungsstärke abhängt, sondern auch von der Länge der Lichtperiode pro Tag, dem Wechsel von helle und dunkle Perioden usw. .
Infrarotstrahlung im Spektrum deckt den Bereich von 760 nm bis 1 mm ab und wird in IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) und IR-C (3000-106 nm) unterteilt.
Heutzutage wird Infrarotstrahlung häufig zur Beheizung von Gebäuden und Bauwerken eingesetzt, weshalb sie oft als Wärmestrahlung bezeichnet wird. Es wird auch zum Trocknen von Farben verwendet. In der Landwirtschaft wird Infrarotstrahlung auch häufig zum Trocknen von Gemüse und Obst sowie zum Erhitzen von Jungtieren eingesetzt.
Für die Nachtsicht gibt es spezielle Geräte – Wärmebildkameras. In diesen Geräten wird die Infrarotstrahlung eines beliebigen Objekts in sichtbare Strahlung umgewandelt. Das Infrarotbild zeigt ein Bild der Verteilung der Temperaturfelder.
Der Bereich der Infrarotstrahlung beginnt an der Obergrenze des sichtbaren Lichts (780 nm) und endet herkömmlicherweise bei einer Wellenlänge von 1 mm. Infrarotstrahlen sind unsichtbar, das heißt, sie können keine visuellen Sinneseindrücke hervorrufen.
Die Haupteigenschaft der Infrarotstrahlen ist die thermische Wirkung: Wenn Infrarotstrahlen absorbiert werden, erwärmen sich Körper. Daher werden sie hauptsächlich zum Erhitzen verschiedener Gegenstände und Materialien sowie zum Trocknen verwendet.
Bei der Bestrahlung von Pflanzen ist zu bedenken, dass ein Überschuss an Infrarotstrahlen zu einer übermäßigen Überhitzung und zum Absterben der Pflanzen führen kann.
Die Bestrahlung von Tieren mit Infrarotstrahlen verbessert deren allgemeine Entwicklung, Stoffwechsel, Durchblutung, verringert die Anfälligkeit für Krankheiten usw. Die wirksamsten Strahlen der IR-A-Zone. Sie haben die beste Fähigkeit, in Körpergewebe einzudringen. Ein Überschuss an Infrarotstrahlen führt zur Überhitzung und zum Absterben der Zellen lebender Gewebe (bei Temperaturen über 43,5 °C). Dieser Umstand wird beispielsweise zur Desinsektion von Getreide ausgenutzt. Bei der Bestrahlung erhitzen sich die Schädlinge im Stall deutlich stärker als das Getreide und sterben ab.
Weitere Details finden Sie hier: Bestrahlungsgeräte und Anlagen zur Infraroterwärmung von Tieren
Ultraviolette Strahlung deckt den Wellenlängenbereich von 400 bis 1 nm ab. Im Bereich zwischen 100 und 400 nm werden drei Zonen unterschieden: UV -A (315 – 400 nm), UV -B (280 – 315 nm), UV -C (100 – 280 nm). Die Strahlen dieser Bereiche haben unterschiedliche Eigenschaften und finden daher unterschiedliche Anwendungen. Ultraviolette Strahlung ist ebenfalls unsichtbar, aber gefährlich für die Augen. Ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 295 nm hat eine unterdrückende Wirkung auf Pflanzen und muss daher bei künstlicher Bestrahlung aus dem allgemeinen Fluss der Quelle ausgeschlossen werden.
UV-A-Strahlung kann bei Bestrahlung bestimmte Stoffe zum Leuchten bringen. Dieses Leuchten wird Photolumineszenz oder einfach Lumineszenz genannt.
Unter Lumineszenz versteht man das spontane Leuchten von Körpern mit einer Dauer, die die Periode von Lichtschwingungen überschreitet und durch jede Art von Energie außer Wärme angeregt wird. Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase können lumineszieren. Bei unterschiedlichen Anregungsmethoden und je nach Aggregatzustand des Körpers können sie während der Lumineszenz unterschiedliche Prozesse durchlaufen.
Die Strahlen dieser Zone werden zur Lumineszenzanalyse der chemischen Zusammensetzung bestimmter Substanzen, zur Bewertung des biologischen Zustands der Produkte (Keimung und Schädigung des Getreides, Grad der Verrottung von Kartoffeln usw.) und in anderen Fällen verwendet, wenn a Substanz kann mit sichtbarem Licht in einem Strom ultravioletter Strahlen leuchten.
Strahlung aus der UV-B-Zone hat eine starke biologische Wirkung auf Tiere. Bei der Bestrahlung wird Provitamin D in Vitamin D umgewandelt, was die Aufnahme von Phosphor-Kalzium-Verbindungen durch den Körper erleichtert. Die Stärke der Knochen des Skeletts hängt vom Grad der Kalziumaufnahme ab, weshalb UV-B-Strahlung als Mittel gegen Rachitis bei Jungtieren und Vögeln eingesetzt wird.
Derselbe Teil des Spektrums hat die Fähigkeit, den stärksten Erythemeffekt zu haben, das heißt, er kann eine anhaltende Rötung der Haut (Erythem) verursachen. Erythem ist eine Folge der Erweiterung der Blutgefäße, die zu anderen positiven Reaktionen im Körper führt.
Ultraviolette Strahlung der UV-C-Zone ist in der Lage, Bakterien abzutöten, hat also eine bakterizide Wirkung und wird zur Desinfektion von Wasser, Behältern, Luft etc. eingesetzt.