СПЕКТР електромагнітних коливань

Різні види випромінювання: гамма, рентгенівське, ультрафіолетове, видиме, інфрачервоне, радіохвилі і низькочастотні коливання, незважаючи на їх великі відмінності у властивостях, мають однакову природу. Всі вони є частиною спектра електромагнітного коливання і відрізняються один від одного довжиною хвилі.

Цікавить нас інфрачервоне випромінювання за величиною довжини хвилі лежить по зростаючій за граничної червоною частиною сонячного (світлового) спектра (рис. 1).

Умовно прийнято вважати інфрачервоним випромінювання з довжиною хвилі в межах 0,77-420 мк.

У практиці інфрачервоного нагріву з застосуванням газових пальників інфрачервоного випромінювання або металевих випромінювачів, що нагріваються звичайними газовими пальниками, довжина хвилі випромінювання знаходиться в межах 1,5-5 мк.

Довжиною хвилі Я називається відстань між сусідніми гребенями або западинами цієї хвилі. Частотою v називається число коливань в секунду. Чим більше довжина хвилі, тим менше частота. Періодом хвилі Т називається час, за який здійснюється одне коливання.

Між цими величинами існує проста залежність

Поширення електромагнітної хвилі в просторі супроводжується перенесенням енергії у напрямку руху хвилі; ця енергія отримала назву променевої енергії.

При сучасному рівні знань ми двояко представляємо випромінювання: як потік матеріальних частинок і як хвильове поширення енергії електромагнітного поля. Однак при такому умовному діленні слід завжди пам'ятати, що дане явище саме по собі єдине, отже, в кожному процесі, пов'язаному з виникненням, поширенням або перетворенням випромінювання, незмінно виявляються його хвильові властивості і властивості потоку матеріальних часток.

Всі існуючі в природі випромінювання складають безперервний спектр, що поширюється від космічних променів з довжиною хвилі близько 2Х108 мк до радиоизлучений і випромінювань генераторів змінного струму промислової частоти з довжиною хвилі 6000 км.

Гамма-промені - одні з найбільш коротких променів спектру. Вони виникають при розпаді радіоактивних елементів.

Рентгенівські промені мають довжину хвилі приблизно в 1000 разів меншу, ніж довжини хвиль видимого світла. Рентгенівські промені виникають при зіткненнях бистролетящій електронів, які втрачають свою енергію. Частина енергії йде на підвищення температури речовини, а частина виділяється у вигляді рентгенівських променів.

Ультрафіолетові промені займають область між рентгенівськими і фіолетовими променями видимого випромінювання. Хорошими технічними джерелами ультрафіолетових променів є електричні дуги, а також кварцові і ртутні лампи. Ультрафіолетові промені можна виявити фотографічними методами по спричиненої цими променями флуоресценції і фосфоресценції, а також за допомогою фотоелементів і термоелементів. Вони не проходять через скло і частково затримуються навіть повітрям.

Видимі промені займають в ч електромагнітному спектрі найбільш вузьку ділянку приблизно 0,4-0,77 мк. Ця величина була прийнята умовно.

Радянськими вченими доведено, що межа видимого ділянки спектра визначається потужністю джерела випромінювання і ступенем адаптації (пристосування) очі. Так, в інфрачервоній області спектра поріг чутливості очі доходить до 0,85-0,90 мк при збільшенні потужності джерела випромінювання в сотні тисяч разів. Властивості і галузі застосування видимих ​​променів широко відомі за курсом фізики.

Інфрачервоні промені, невидимі для ока, займають область спектра приблизно від 0,77 до 420 мк, що лежить між червоними променями видимої частини спектра і ультракороткими радіохвилями. Вони володіють такими ж властивостями, як видимі і ультрафіолетові промені, т. Е. Поширюються прямолінійно, переломлюються і поляризуються. Інфрачервоні промені випромінюються зовнішніми електронами атомів і молекул в результаті обертальних і коливальних рухів молекул.

Інфрачервоні промені називають іноді тепловими, так як їх інтенсивність визначається температурою випромінюючого тіла.

Методи отримання і виявлення інфрачервоних променів різні для різних спектральних ділянок.

Область інфрачервоних променів можна умовно розділити на три ділянки спектру: короткохвильовий (0,77-15 мк), середньохвильовий (15-100 мк) і довгохвильовий (100-420 мк).

У техніці інфрачервоного нагріву практичне застосування мають короткохвильові інфрачервоні промені.

Інфрачервоні, ультрафіолетові і видимі промені, що займають середню частину спектру електромагнітних хвиль, називають іноді оптичної областю спектра.

Найбільшою частиною оптичної області спектра є ділянка інфрачервоних променів, що становлять дев'ять октав з 15 (рис. 2).

Джерелами інфрачервоних променів з довжиною хвилі від 1,3 до 7 мк можуть бути електричні лампи розжарювання, ртутні лампи високого і надвисокого тиску, спеціальні штифтові і ковпачкові випромінювачі, а також газові пальники інфрачервоного випромінювання і металеві або керамічні випромінювачі.

Джерелами інфрачервоних променів з довжиною хвилі від 7 до 15 мк є все нагріті тіла з температурою від 190 до 410 ° К.

Гранична довжина хвилі цього діапазону випромінювань (15 мк) визначається водяними парами, наявними в атмосфері, оскільки водяні пари майже повністю поглинають інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі більше 14-15 мк.

А. І. БОГОМОЛОВ, Д. Я. Вигдорчик. М. А. МАВВСКІЙ: ГАЗОВІ ПАЛЬНИКА ІНФРАЧЕРВОНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ