Proprietà e applicazioni dei raggi dello spettro ottico

Secondo i principi della generazione radiazioni elettromagnetiche è suddivisa nelle seguenti tipologie: radiazione gamma, raggi X, sincrotrone, radio e radiazione ottica.

L'intera gamma di radiazioni ottiche è suddivisa in tre regioni: ultravioletta (UV), visibile e infrarossa (IR). La gamma di radiazioni ultraviolette, a sua volta, è suddivisa in UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315) e UV-C (100-280 nm). La radiazione gamma ultravioletta nella regione con lunghezze d'onda inferiori a 180 nm viene spesso definita vuoto perché l'aria in questa regione dello spettro è opaca. La radiazione che può causare una sensazione visiva è chiamata visibile. La radiazione visibile è una gamma spettrale ristretta (380-760 nm) di radiazione ottica, corrispondente alla gamma di sensibilità dell'occhio umano.

La radiazione che può causare direttamente la sensazione visiva è visibile. I limiti della gamma di radiazioni visibili sono accettati condizionatamente come segue: inferiore 380 - 400 nm, superiore 760 - 780 nm.

L'emissione di questa gamma viene utilizzata per creare il livello di illuminazione richiesto in locali industriali, amministrativi e domestici.Il livello richiesto è determinato dalle condizioni di visibilità. In questo caso, l'aspetto energetico del processo di irraggiamento è meno importante.

Tuttavia, ad esempio, nella stessa produzione agricola, la luce viene utilizzata non solo come mezzo di illuminazione. Nell'irradiazione artificiale delle piante, ad esempio nelle serre, la radiazione visibile degli impianti irradianti è l'unica fonte di energia che viene immagazzinata nella pianta nel processo di fotosintesi e quindi utilizzata dall'uomo e dagli animali. Qui l'irradiazione è un processo energetico.

L'effetto della radiazione visibile su animali e uccelli non è stato ancora sufficientemente studiato, ma è stato stabilito che il suo effetto sulla produttività dipende non solo dal livello di illuminazione, ma anche dalla durata del periodo di luce al giorno, dall'alternanza di periodi di luce e buio, ecc.

La radiazione infrarossa nello spettro copre la regione da 760 nm a 1 mm ed è suddivisa in IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) e IR-C (3000-106 nm).

Attualmente, la radiazione infrarossa è ampiamente utilizzata per il riscaldamento di edifici e strutture, motivo per cui viene spesso chiamata radiazione termica. Viene anche utilizzato per asciugare le vernici. In agricoltura, la radiazione infrarossa è ampiamente utilizzata anche per essiccare frutta e verdura, riscaldare animali giovani.

Esistono dispositivi speciali per la visione notturna: termocamere. In questi dispositivi, la radiazione infrarossa di qualsiasi oggetto viene convertita in radiazione visibile. L'immagine a infrarossi mostra un'immagine della distribuzione dei campi di temperatura.

La gamma della radiazione infrarossa inizia dal limite superiore della luce visibile (780 nm) e termina convenzionalmente a una lunghezza d'onda di 1 mm. I raggi infrarossi sono invisibili, nel senso che non possono causare sensazioni visive.

La proprietà principale dei raggi infrarossi è l'azione termica: quando i raggi infrarossi vengono assorbiti, i corpi si riscaldano. Pertanto, vengono utilizzati principalmente per il riscaldamento di vari oggetti e materiali e per l'asciugatura.

Quando si irradiano le piante, è necessario tenere presente che un eccesso di raggi infrarossi può portare a un eccessivo surriscaldamento e alla morte delle piante.

L'irradiazione degli animali con raggi infrarossi migliora il loro sviluppo generale, il metabolismo, la circolazione sanguigna, riduce la suscettibilità alle malattie, ecc. I raggi più efficaci della zona IR-A. Hanno la migliore capacità di penetrazione nei tessuti del corpo. Un eccesso di raggi infrarossi porta al surriscaldamento e alla morte delle cellule dei tessuti viventi (a temperature superiori a 43,5°C). Questa circostanza viene utilizzata, ad esempio, ai fini della disinfezione del grano. Durante l'irradiazione, i parassiti della stalla vengono riscaldati molto più del grano e muoiono.

Per maggiori dettagli vedi qui: Irradiatori e impianti per il riscaldamento a raggi infrarossi degli animali

La radiazione ultravioletta copre la gamma di lunghezze d'onda da 400 a 1 nm. Nell'intervallo tra 100 e 400 nm si distinguono tre zone: UV -A (315 — 400 nm), UV -B (280 — 315 nm), UV -C (100 — 280 nm). Le travi di queste aree hanno proprietà diverse e trovano quindi diverse applicazioni. Anche la radiazione ultravioletta è invisibile, ma pericolosa per gli occhi. La radiazione ultravioletta con una lunghezza d'onda inferiore a 295 nm ha un effetto soppressivo sulle piante, pertanto, quando viene irradiata artificialmente, deve essere esclusa dal flusso generale della sorgente.

La radiazione UV-A può, se irradiata, far brillare determinate sostanze. Questo bagliore è chiamato fotoluminescenza o semplicemente luminescenza.

La luminescenza è chiamata il bagliore spontaneo dei corpi con una durata superiore al periodo delle oscillazioni della luce ed eccitato a spese di qualsiasi tipo di energia, ad eccezione del calore. Solidi, liquidi e gas possono emettere luce. Con diversi metodi di eccitazione ea seconda dello stato aggregato del corpo, durante la luminescenza possono subire processi diversi.

I raggi di questa zona sono utilizzati per analisi di luminescenza della composizione chimica di alcune sostanze, valutazione dello stato biologico dei prodotti (germinazione e danneggiamento del chicco, grado di marciume delle patate, ecc.) e in altri casi quando un sostanza può risplendere di una luce visibile in un flusso di raggi ultravioletti.

Le radiazioni dalla zona UV-B hanno un forte effetto biologico sugli animali. Durante l'irradiazione, la provitamina D viene convertita in vitamina D, che facilita l'assorbimento dei composti fosforo-calcio da parte dell'organismo. La forza delle ossa dello scheletro dipende dal grado di assorbimento del calcio, motivo per cui la radiazione UV-B viene utilizzata come agente anti-rachitismo per animali giovani e uccelli.

La stessa parte dello spettro ha la capacità di avere il massimo effetto eritematoso, cioè può provocare un arrossamento prolungato della pelle (eritema). L'eritema è una conseguenza dell'espansione dei vasi sanguigni, che porta ad altre reazioni favorevoli nel corpo.

La radiazione ultravioletta della zona UV-C è in grado di uccidere i batteri, cioè ha un effetto battericida e viene utilizzata per disinfettare acqua, contenitori, aria, ecc.