خصائص وتطبيقات أشعة الطيف البصري

وفق مبادئ الجيل الاشعاع الكهرومغناطيسي تنقسم إلى الأنواع التالية: أشعة جاما ، والأشعة السينية ، والسنكروترون ، والإشعاع الراديوي والبصري.

النطاق الكامل للإشعاع الضوئي مقسم إلى ثلاث مناطق: الأشعة فوق البنفسجية (UV) ، المرئية والأشعة تحت الحمراء (IR). نطاق الأشعة فوق البنفسجية ، بدوره ، ينقسم إلى UV-A (315-400 نانومتر) ، UV-B (280-315) و UV-C (100-280 نانومتر). غالبًا ما يشار إلى أشعة جاما فوق البنفسجية في المنطقة ذات الأطوال الموجية الأقل من 180 نانومتر بالفراغ لأن الهواء في هذه المنطقة من الطيف معتم. يسمى الإشعاع الذي يمكن أن يسبب إحساسًا بصريًا بالمرئي. الإشعاع المرئي هو نطاق طيفي ضيق (380-760 نانومتر) للإشعاع الضوئي ، يتوافق مع نطاق حساسية العين البشرية.

يكون الإشعاع الذي يمكن أن يسبب إحساسًا بصريًا مباشرًا مرئيًا. يتم قبول حدود نطاق الإشعاع المرئي بشكل مشروط على النحو التالي: السفلي 380-400 نانومتر ، العلوي 760-780 نانومتر.

يتم استخدام الانبعاثات من هذا النطاق لإنشاء المستوى المطلوب من الإضاءة في المباني الصناعية والإدارية والمنزلية.يتم تحديد المستوى المطلوب من خلال شروط الرؤية. في هذه الحالة ، يكون جانب الطاقة في عملية التشعيع أقل أهمية.

ومع ذلك ، على سبيل المثال ، في نفس الإنتاج الزراعي ، يتم استخدام الضوء ليس فقط كوسيلة للإضاءة. في التشعيع الاصطناعي للنباتات ، على سبيل المثال في البيوت المحمية ، يكون الإشعاع المرئي للمنشآت المشعة هو المصدر الوحيد للطاقة المخزنة في النبات في عملية التمثيل الضوئي ثم يستخدمها البشر والحيوانات. هنا ، يعتبر التشعيع عملية نشطة.

لم يتم بعد دراسة تأثير الإشعاع المرئي على الحيوانات والطيور بشكل كافٍ ، ولكن تم إثبات أن تأثيره على الإنتاجية لا يعتمد فقط على مستوى الإضاءة ، ولكن أيضًا على طول فترة الضوء في اليوم ، وتناوب فترات الضوء والظلام ، إلخ.

تغطي الأشعة تحت الحمراء في الطيف المنطقة من 760 نانومتر إلى 1 مم وتنقسم إلى IR-A (760-1400 نانومتر) و IR-B (1400-3000 نانومتر) و IR-C (3000-106 نانومتر).

حاليًا ، تُستخدم الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع لتدفئة المباني والهياكل ، وهذا هو سبب تسميتها بالإشعاع الحراري. كما أنها تستخدم في تجفيف الدهانات. في الزراعة ، تستخدم الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع لتجفيف الخضار والفواكه ، وتسخين الحيوانات الصغيرة.

توجد أجهزة خاصة للرؤية الليلية - أجهزة تصوير حرارية. في هذه الأجهزة ، يتم تحويل الأشعة تحت الحمراء لأي جسم إلى إشعاع مرئي. تُظهر صورة الأشعة تحت الحمراء صورة لتوزيع مجالات درجة الحرارة.

يبدأ نطاق الأشعة تحت الحمراء من الحد الأعلى للضوء المرئي (780 نانومتر) وينتهي تقليديًا بطول موجة 1 مم. الأشعة تحت الحمراء غير مرئية ، مما يعني أنها لا يمكن أن تسبب إحساسًا بصريًا.

الخاصية الرئيسية للأشعة تحت الحمراء هي العمل الحراري: عندما يتم امتصاص الأشعة تحت الحمراء ، تسخن الأجسام. لذلك ، فهي تستخدم بشكل أساسي لتسخين مختلف الأشياء والمواد وللتجفيف.

عند تشعيع النباتات ، يجب ألا يغيب عن البال أن فائض الأشعة تحت الحمراء يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة النباتات وموتها.

يحسن تشعيع الحيوانات بالأشعة تحت الحمراء من تطورها العام ، والتمثيل الغذائي ، والدورة الدموية ، ويقلل من التعرض للأمراض ، وما إلى ذلك. أكثر أشعة منطقة IR-A فعالية. لديهم أفضل قدرة اختراق في أنسجة الجسم. يؤدي فائض الأشعة تحت الحمراء إلى ارتفاع درجة حرارة خلايا الأنسجة الحية وموتها (عند درجات حرارة أعلى من 43.5 درجة مئوية). يستخدم هذا الظرف ، على سبيل المثال ، لغرض تطهير الحبوب. أثناء التشعيع ، يتم تسخين آفات الحظيرة أقوى بكثير من الحبوب وتموت.

لمزيد من التفاصيل انظر هنا: مشعات وتركيبات لتسخين الحيوانات بالأشعة تحت الحمراء

تغطي الأشعة فوق البنفسجية نطاق الطول الموجي من 400 إلى 1 نانومتر. في الفترة بين 100 و 400 نانومتر ، يتم تمييز ثلاث مناطق: UV -A (315-400 نانومتر) ، UV -B (280 - 315 نانومتر) ، UV -C (100-280 نانومتر). تتميز حزم هذه المناطق بخصائص مختلفة وبالتالي تجد تطبيقات مختلفة. الأشعة فوق البنفسجية غير مرئية أيضًا ولكنها خطيرة على العينين. الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي الأقصر من 295 نانومتر لها تأثير قمعي على النباتات ، لذلك ، عندما يتم تشعيعها بشكل مصطنع ، يجب استبعادها من التدفق العام للمصدر.

يمكن أن تتسبب الأشعة فوق البنفسجية - أ ، عند تعرضها للإشعاع ، في توهج بعض المواد. هذا التوهج يسمى التلألؤ الضوئي أو ببساطة التلألؤ.

يُطلق على اللمعان التوهج التلقائي للأجسام مع مدة تتجاوز فترة تذبذبات الضوء ويتم تحفيزها على حساب أي نوع من أنواع الطاقة ، باستثناء الحرارة. يمكن أن تتألق المواد الصلبة والسوائل والغازات. باستخدام طرق الإثارة المختلفة واعتمادًا على الحالة الكلية للجسم ، يمكن أن يخضعوا لعمليات مختلفة أثناء التلألؤ.

تُستخدم أشعة هذه المنطقة لتحليل اللمعان للتركيب الكيميائي لبعض المواد ، وتقييم الحالة البيولوجية للمنتجات (إنبات الحبوب وتلفها ، ودرجة تعفن البطاطس ، وما إلى ذلك) وفي حالات أخرى عندما يمكن للمادة أن تتوهج بضوء مرئي في تيار من الأشعة فوق البنفسجية.

للإشعاع من منطقة الأشعة فوق البنفسجية - باء تأثير بيولوجي قوي على الحيوانات. أثناء التشعيع ، يتم تحويل فيتامين د إلى فيتامين د ، مما يسهل امتصاص الجسم لمركبات الفوسفور والكالسيوم. تعتمد قوة عظام الهيكل العظمي على درجة امتصاص الكالسيوم ، ولهذا السبب تستخدم الأشعة فوق البنفسجية - ب كعامل مضاد للكساح عند صغار الحيوانات والطيور.

نفس الجزء من الطيف لديه القدرة على إحداث أكبر تأثير حمامي ، أي أنه يمكن أن يسبب احمرارًا طويلًا للجلد (حمامي). الحمامي هو نتيجة لتوسع الأوعية الدموية ، مما يؤدي إلى ردود فعل إيجابية أخرى في الجسم.

الأشعة فوق البنفسجية لمنطقة UV-C قادرة على قتل البكتيريا ، أي أن لها تأثير مبيد للجراثيم وتستخدم لتطهير المياه والحاويات والهواء وما إلى ذلك.