Інфрачервоне випромінювання: вплив на організм людини, дія променів, їх властивості, корисні властивості і шкоду, можливі наслідки

Навчання 02 липня 2022 Перегляди: 76

Інфрачервоне випромінювання є природним видом випромінювання. Кожна людина щодня піддається її дії. Величезна частина енергії Сонця надходить на нашу планету саме у вигляді ВК-променів. Однак у сучасному світі існує безліч приладів, в яких задіяно інфрачервоне випромінювання. На організм людини воно може впливати різним чином. Багато в чому це залежить від типу і цілей використання цих самих приладів.

Що це таке

Інфрачервоне випромінювання, або ІК-промені, — це вид електромагнітного випромінювання, що займає спектральну область від червоного видимого світла (для якого характерна довжина хвилі 0,74 мкм) до короткохвильового радіовипромінювання (з довжиною хвилі 1-2 мм). Це досить велика область спектру, тому її додатково підрозділюють на три області:

• ближній (0,74 — 2,5 мкм);
• середній (2,5 — 50 мкм);
• дальній (50-2000 мкм).

Історія відкриття

У 1800 році вчений з Англії В. Гершель зробив спостереження, що в невидимій частині сонячного спектру (за межами червоного світла) підвищується температура термометра. Згодом було доведено підлеглість інфрачервоного випромінювання законам оптики і зроблено висновок про його спорідненість з видимим світлом.

Завдяки працям радянського фізика А. А. Глаголєвої-Аркадієвої, яка в 1923 році отримала радіохвилі з ^ = 80 мкм (ВК-діапазон), було експериментально доведено існування безперервного переходу від видимого випромінювання до ВК-випромінювання і радіохвильового. Таким чином, було зроблено висновок про їх загальну електромагнітну природу.

Практично все в природі здатне випускати довжини хвиль, що відповідають інфрачервоному спектру, а значить, є джерелом інфрачервоного випромінювання. Тіло людини не є винятком. Всі ми знаємо, що все навколо складається з атомів та іонів, навіть людина. А ці збуджені частинки здатні випускати лінійчасті ВК-спектри. Переходити в збуджений стан вони можуть під дією різних факторів, наприклад електричних розрядів або при нагріванні. Так, у спектрі випромінювання полум’я газової плити є смуга з ­ = 2,7 мкм від молекул води і з ­ = 4,2 мкм від вуглекислого газу.

ІК-хвилі в побуті, науці та промисловості

Використовуючи вдома і на роботі ті чи інші прилади, ми рідко задаємося питанням про вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини. Тим часом досить популярними сьогодні є ВК-обігрівачі. Принциповим їх відрізняємо від олійних радіаторів і конвекторів є здатність нагрівати не саме повітря безпосередньо, а всі об’єкти, що знаходяться в приміщенні. Тобто спочатку нагріваються меблі, підлоги і стіни, а потім вони віддають своє тепло в атмосферу. При цьому чинить дію інфрачервоне випромінювання і на організми — людини і її вихованців.

Також широко застосовуються ВК-промені при передачі даних і дистанційному управлінні. У багатьох мобільних телефонах є ІК-порти, призначені для обміну файлами між ними. А всі пульти від кондиціонерів, музичних центрів, телевізорів, деяких керованих дитячих іграшок також використовують електромагнітні промені в інфрачервоному діапазоні.

Використання ВК-променів в армії і космонавтиці

Найбільш важливе значення інфрачервоні промені мають для авіакосмічної та військової галузей. На базі фотокатодів, які мають чутливість до ВК-випромінювання (до 1,3 мкм), створюються прилади нічного бачення (різні біноклі, приціли тощо). Вони дозволяють при одночасному опроміненні об’єктів інфрачервоним випромінюванням зробити прицілювання або здійснювати спостереження в абсолютній темряві.

Завдяки створеним високочутливим приймачам інфрачервоних променів стало можливим виробництво самонавідних ракет. Датчики в їх головній частині реагують на ВК-випромінювання цілі, температура якої, як правило, вище навколишнього середовища, і направляють ракету в ціль. На тому ж принципі засновано виявлення за допомогою теплопеленгаторів нагрітих частин кораблів, літаків, танків.

ІК-локатори і далекоміри можуть виявляти в повній темряві різні об’єкти і порівнювати відстань до них. Особливі прилади — оптичні квантові генератори, які випромінюють в інфрачервоній області, застосовуються для космічного і дальнього наземного зв’язку.

Інфрачервоне випромінювання в науковій діяльності

Одним з найпоширеніших є вивчення спектрів випускання і поглинання в ІК-області. Застосовується воно при вивченні особливостей електронних оболонок атомів, для визначення структур всіляких молекул, а крім того, і в якісному та кількісному аналізі сумішей різних речовин.

Через відмінності коефіцієнтів розсіювання, пропускання і відображення тіл у видимих і ВК-променях фотографії, зроблені в різних умовах, дещо відрізняються. На знімках, виконаних в інфрачервоному діапазоні, найчастіше видно більше деталей. Такі знімки широко поширені в астрономії.

Вивчення впливу ВК-променів на організм

Перші наукові дані про вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини датовані 1960 роками. Автором досліджень є японський лікар Тадаші Ішикава. Під час своїх експериментів йому вдалося встановити, що ВК-промені мають властивість проникати глибоко всередину тіла людини. При цьому відбуваються процеси терморегуляції, схожі з реакцією на перебування в сауні. Однак потовиділення починається при більш низькій температурі навколишнього повітря (вона становить близько 50 ° С), а прогрівання внутрішніх органів відбувається набагато глибше.

Під час такого прогрівання відбувається посилення кровообігу, розширюються судини органів дихання, підшкірної клітковини та шкіри. Разом з тим тривалий вплив інфрачервоного випромінювання на людину здатний викликати тепловий удар, а сильне ВК-випромінювання призводить до появи опіків різного ступеня.

Захист від ВК-випромінювання

Існує невеликий перелік заходів, спрямованих на зменшення небезпеки впливу інфрачервоного випромінювання на організм людини:

1. Зниження інтенсивності випромінювання. Досягається воно за допомогою вибору відповідного технологічного обладнання, своєчасною заміною застарілого, а також його раціональною компоновкою.
2. Вилучення робочих від джерела випромінювання. Якщо дозволяє технологічна лінія, слід віддати перевагу дистанційному керуванню нею.
3. Встановлення захисних екранів на джерело або робоче місце. Такі огорожі можуть бути влаштовані двома способами, що дозволяють знизити вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини. У першому випадку вони повинні відображати електромагнітні хвилі, а в другому — затримувати їх і перетворювати енергію випромінювання в теплову з подальшим її відведенням. У зв’язку з тим, що захисні екрани не повинні позбавляти фахівців можливості вести моніторинг процесів, що відбуваються на виробництві, вони можуть виготовлятися прозорими або напівпрозорими. Для цього в якості матеріалів вибирають силікатні або кварцові скла, а також металеві сітки і ланцюги.
4. Теплоізоляція або охолодження гарячих поверхонь. Головною метою теплової ізоляції є зниження ризику отримання робітниками різних опіків.
5. Засоби індивідуального захисту (різноманітний спецодяг, окуляри з вбудованими світлофільтрами, щитки).
6. Профілактичні заходи. Якщо в ході перерахованих вище дій рівень впливу ВК-випромінювання на організм залишається досить високим, то слід підібрати відповідний режим праці та відпочинку.

Користь для організму людини

Інфрачервоне випромінювання, що впливає на тіло людини, призводить до поліпшення циркуляції крові внаслідок розширення судин, кращого насичення органів і тканин киснем. Крім того, підвищення температури тіла надає болезаспокійливий ефект за рахунок впливу променів на нервові закінчення в шкірних покривах.

Було підмічено, що хірургічні операції, проведені під дією ВК-випромінювання, мають ряд переваг:

• дещо легше переносяться болі після операцій;
• швидше йде регенерація клітин;
• вплив інфрачервоного випромінювання на людину дозволяє уникнути охолодження внутрішніх органів у разі виконання операції на відкритих порожнинах, що знижує ризик розвитку шоку.

У хворих з опіками інфрачервоне випромінювання створює можливість видалення некрозів, а також виконання аутопластики на більш ранньому етапі. Крім того, знижується термін лихоманки, меншою мірою виражені анемія і гіпопротеінемія, знижується частота ускладнень.

Доведено, що ВК-випромінювання здатне послабити дію деяких отрутохімікатів, шляхом підвищення неспецифічного імунітету. Багато хто з нас знає про лікування риніту і деяких інших прояви застуди синіми ІК-лампами.

Шкода для людини

Варто зазначити, що шкода від інфрачервоного випромінювання для організму людини теж може бути досить істотною. Найбільш очевидні і поширені випадки — опіки шкіри і дерматити. Відбуватися вони можуть або при занадто тривалому впливі слабких хвиль інфрачервоного спектру, або в ході інтенсивного опромінення. Якщо говорити про медичні процедури, то рідко, але все ж трапляються теплові удари, астенії та загострення болів при неправильному лікуванні.

Однією з сучасних проблем є опіки очей. Найбільш небезпечні для них ІК-промені з довжинами хвиль в межах 0,76-1,5 мкм. Під їхнім впливом відбувається нагрівання кришталика і водянистої вологи, що може призводити до різних порушень. Одним з найпоширеніших наслідків є світлобоязнь. Про це варто пам’ятати дітям, які грають з лазерними указками, і зварювальникам, які нехтують засобами індивідуального захисту.

ІК-промені в медицині

Лікування за допомогою інфрачервоного випромінювання буває місцевим і спільним. У першому випадку здійснюється локальна дія на певну ділянку тіла, а в другому дії променів піддається весь організм. Курс лікування залежить від захворювання і може становити від 5 до 20 сеансів по 15-30 хвилин. При проведенні процедур обов’язковою умовою є використання захисних засобів. Для збереження здоров’я очей використовуються особливі картонні накладки або окуляри.

Після першої ж процедури на поверхні шкіри з’являються почервоніння з нечіткими кордонами, що проходять приблизно через годину.

Дія ВК-випромінювачів

В умовах доступності багатьох медичних приладів люди купують їх для індивідуального користування. Однак необхідно пам’ятати, що такі пристрої повинні відповідати особливим вимогам і використовуватися з дотриманням правил безпеки. Але головне — важливо розуміти, що, як і будь-який медичний прилад, випромінювачі інфрачервоних хвиль не можна використовувати при низці захворювань.

Вплив інфрачервоного випромінювання на організм людини

Довжина хвилі, мкм	Корисна дія
9,5 мкм	Імунокорегуюча дія при імунодефіцитних станах, викликаних голодуванням, отруєнням чотирьохлористим вуглецем, застосуванням імунодепресантів. Призводить до відновлення нормальних показників клітинної ланки імунітету.
16.25 мкм	Антиоксидантна дія. Здійснюється за рахунок утворення вільних радикалів з супероксидів і гідроперекісей, і їх рекомбінації.
8,2 і 6,4 мкм	Антибактеріальна дія і нормалізація мікрофлори кишечника за рахунок впливу на процес синтезу гормонів простагландінів, що призводить до імуномоделюючого ефекту.
22,5 мкм	Переклад багатьох нерозчинних сполук, таких як тромби та атеросклеротичні бляшки, призводить до розчинного стану, що дозволяє виводити їх з організму.

Тому підбирати курс терапії повинен кваліфікований фахівець, досвідчений лікар. Залежно від довжини випускаються інфрачервоних хвиль, прилади можуть бути використані для різних цілей.