Какие свойства электромагнитного излучения проявляются сильнее при уменьшении длины волны

Проникновения света в кожу человека имеет лечебное значения. Наиболее проникает свет, с длиной волны-от 320( УФ-А)… Читать дальше

Инфракрасное излучение, а соответственно и инфракрасные обогреватели делят на три типа:

• коротковолновые: 0,74 —2,5 мкм; (температура нагрев-го элемента более 800°С)
• средневолновые: 2,5 — 50 мкм; (температура нагрев-го элемента до 600°С)
• длинноволновые: 50 —200 мкм; (температура нагрев-го элемента менее 300°С)

От этого зависит их эффективность и прежде всего Безопасность

Коротковолновые и средневолновые ИК обогреватели

Основная область применения: локальный либо уличный обогрев.

Влияние на человека: «Не желательно длительное пребывание человека под воздействием коротковолновых обогревателей» . Капиллярные сосуды расширяются, кровообращение усиливается, при попадании коротковолновых инфракрасных лучей на органы зрения, может возникнуть катаракта.

Длинноволновые ИК обогреватели

Область применения – система отопления для жилых, производственных и бытовых помещений, т.е. там, где люди находятся длительное время. Эффективны при обогреве всей площади в помещении.

Влияние на человека: Науке неизвестны какие-либо негативные влияния длинноволнового инфракрасного излучения на организм человека. Более того, сейчас длинноволновое инфракрасное излучение нашло очень широкое распространение в медицине (хирургия, стоматология, инфракрасные бани), что говорит не только о его безвредности, но и о полезном действии на организм.

Исследования в области биотехнологий показали, что именно длинноволновое инфракрасное излучение имеет исключительное значение в развитии всех форм жизни на Земле. По этой причине его называют также лучами жизни. Тело человека само излучает длинные инфракрасные волны, но и оно нуждается в постоянной подпитке длинноволновым теплом.

Если нет постоянной подпитки им тела человека, то организм подвергается атакам различных заболеваний, человек быстро стареет на фоне общего ухудшения самочувствия. Длинноволновое инфракрасное излучение нормализует процессы обмена и устраняет причину болезни, а не только её симптомы.

Отопление с использованием ИК-излучения особенно благоприятно воздействует на повышение иммунной системы детей, на здоровье престарелых, и лиц с ослабленным здоровьем. ИК лучи эффективно устраняют воспаления, при простудных заболеваниях подавляется размножение болезнетворных бактерий не только в организме человека, но и в окружающей атмосфере. Достигается хороший косметический эффект, улучшается циркуляция крови в кожном покрове, улучшается цвет лица, разглаживаются морщины, кожа выглядит моложе.

Обогреватели такого типа греют окружающие предметы, живые существа и растения, а не воздух, как например конвекторные.

Так как длинноволновые инфракрасные обогреватели бывают также разных типов, то в плане экономии- самыми экономичными являются кварцевые обогреватели. Самой прогрессивной компанием в части развития данного направления в России является компания TEXTURE из Нижнего Новгорода

Чтобы только в невдимой области — не получится. Звезда излучает в широком диапазона частот, а интенсивность от частоты зависит по закону Планка (т.н. излучение абсолютно черного тела). Закон Планка выглядит следующим образом: mephi.ru .

Максимум излучения будет приходится на определенную длину волны, которая зависит от температуры поверхности. Для Солнца — это где-то 500 нм (т.е. зеленый цвет). Для произвольного тела можно найти этот максимум по закону смещения Вина: λ = b / T, где b = 2900 µm K — это константа Вина, а T — температура в Кельвинах.

Есть звезды, класса O, например, у которых температура поверхности доходит до 40,000 K. Для таких звезд максимум излучения будет приходить на длину волны 70 нм — т.е. ультрафиолетовый диапазон. Она нам будет казаться синевато-белой, так как излучение на всех видимых цветах подавлено, но все же синего побольше.

С другой стороны, есть звезды типа красных гигантов, у которых температура поверхности мала — 3,000 К. Для таких звезд максимум будет приходится на длину волны 1000 нм, т.е. инфракрасный диапазон. Опять же, излучение в видимом все равно будет.

При тепловых соударениях атомы возбуждаются, а затем излучают фотоны. Излучают они на тех же частотах, на которых способны поглощать (поглощая они тоже возбуждаются).

Абсолютно черное тело полностью поглощает излучение на всех частотах. Следовательно, при переходе из возбужденного состояния в невозбужденное его атомы смогут излучать сразу на всех частотах. А у прочих тел — не на всех. В целом, коэффициент теплового излучения равен разности «единица минус коэффициент отражения». Абсолютно черное тело вообще НИЧЕГО не отражает и ИМЕННО ПОЭТОМУ его коэффициент излучения равен 1. Кстати, поглядите на цвет волоска невключенной лампы накаливания — он довольно темный. Был бы белым или блестящим — не светился бы при нагреве. А если бы черная сажа была достаточно электропроводной, прочной и термоустойчивой, волосок в лампе накаливания делали бы из сажи или угля. 

Черные предметы не только быстрее нагреваются на солнце, но и быстрее остывают ночью из-за радиационного выхолаживания (из-за своего теплового излучения в инфракрасном диапазоне), если недостаточно эффективен подвод тепла извне (из атмосферы, например). В ясную осеннюю ночь (облака препятствуют выхолаживанию) какая-нибудь черная скала раньше покроется инеем, чем белая — из-за более высокого коэффициента излучения.

Спектр теплового излучения абсолютно чёрного тела будет определяться его температурой, а само нагретое тело приобретет цвет. На низких температурах будет преимущественно излучать в инфракрасном и радиодиапазонах и для человека останется черным, на более высоких — в красном и желтом диапазонах, в районе температур поверхности Солнца цвет излучения будет восприниматься человеком как белый, при дальнейшем нагреве свет будет выглядеть все более голубоватым.

На Земле есть реальные объекты, которые в широком диапазоне частот ведут себя почти как абсолютно черное тело. Наиболее похожими свойствами в Солнечной системе обладает Солнце, состоящее из полностью ионизированной плазмы (раз нет запрещенных переходов, то нет и причин что-то отражать).

Близким к единице коэффициентом поглощения обладают сажа и платиновая чернь [3] . Сажа поглощает до 99 % падающего излучения (то есть имеет альбедо , равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ею значительно хуже. Наиболее чёрное из всех известных веществ — изобретённая в 2014 году субстанция Vantablack , состоящая из параллельно ориентированных углеродных нанотрубок, — поглощает 99,965 % падающего на него излучения в диапазонах видимого света, микроволн и радиоволн.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Абсолютно_чёрное_тело

Вот интерпретация двух из четырех уравнений Максвелла, определяющая рождение и распространение электромагнитной (ЭМ) волны:

• Всякое изменение магнитного поля (B) порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле (E), силовые линии которого замкнуты.
• Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.
  Простейший рисунок, иллюстрирующий рождение и распространение ЭМ волны, приведен ниже, где каждая пара векторов (Е, B) рождается одновременно, перпендикулярно друг к другу и  перпендикулярно направлению движения волны V.

Вот более реальная 3-х мерная картинка эволюции и распространения ЭМ волны, где для наглядности магнитная компонента поля искусственно сдвинута вниз вдоль пунктирных линий, а желтая полоса — излучатель электрического поля (антенна). 

А этот рисунок показывает изменение амплитуд векторов электрического и магнитного полей в процессе распространения ЭМ волны в 3-мерном пространстве.

Надо учесть, что приведённые (или любые другие) рисунки лишь приближенно и грубо описывают реальное рождение и распространение ЭМ волны, точное описание которых задаётся только уравнениями Максвелла. 

А теперь можно и ответить на вопрос о распространении ЭМ волны в вакууме. Именно в вакууме распространение ЭМ волны происходит с максимально возможной скоростью, предоставленной природой, c ≈ 300000 км/сек. Определяется это опять из уравнений Максвелла, где скорость света зависит от поляризационных свойств среды: c = 1/√(ε₀μ₀), где ε₀ и μ₀ − электрическая и магнитная проницаемости вакуума, определяющие его динамические поляризационные свойства. Дело в том, что любая среда (и ваше тело тоже) противодействует прохождению чего-либо постороннего сквозь неё. Исходя из квантовой физики, вакуум не является исключением. В среднем он нейтрален и пуст, но из принципа неопределенности следует, что в интервалах очень малых времен, Δt → 0, в вакууме рождаются и исчезают виртуальные пары заряженных частиц (е⁺е⁻), поляризующих вакуум на время Δt. Именно поляризационные свойства вакуума и определяют скорость света. Если бы поляризации вакуума не было бы вообще (ε₀=0, μ₀=0), скорость света была бы бесконечной. Если бы эта поляризация отличалась от известных на сегодня значений, то Вселенная была бы другой, и скорее всего нас не было бы там (см. Антропный принцип ). 

Как следует из уравнений Максвелла, движение ЭМ волны в веществе (воздух, вода, металл, плазма) происходит с меньшей скоростью, из-за дополнительных поляризационных свойств вещества (ε, μ), и равна: c = 1/√(εε₀μμ₀), где ε >1 и μ >1 — относительные электрическая и магнитная проницаемости вещества. Есть еще одна точка зрения, которая предполагает, что на самом деле скорость света в веществе остается постоянной (равной скорости в вакууме) и «видимое» уменьшение его значения, связано задержкой времени на переизлучения парциальных ЭМ волн зарядами (электронами, ионами) внутри вещества. Лично мне импонирует последняя интерпретация. Хочется чего-то постоянного в этой жизни.

Вот, что говорит Википедия об видах радиационной защиты, я вкратце напишу курсивом об применении на АЭС:

• физическая и биологичекая защиты (здесь о материалах): применение различных экранов, ослабляющих материалов, комплексы репарирующих энзимов (биологическая защита) и др. (если идти от центра активной зоны реактора до периферии блока, то там поочередно применяется защита — таблетка урана, газовая прослойка, оболочка ТВЭЛ, вода, выгородка (металлическая конструкция), шахта(м.к.), опять вода, корпус(м.к.), бетон ..) — после такой глубокоэшалонированной защиты, уровень радиации вне здания сохраняется в допустимых значениях, — т.е. грубо говоря, вся радиация (фотоны, нейтроны..) рассеиваются/поглащаются по дороге из топлива) 
  Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются:

• защита расстоянием; (чем дальше от источника, тем сильнее ослабевает излучение, — это рассчитывается (толщины материалов и др.)

• защита экранированием: (от альфа-излучения — лист бумаги, резиновые перчатки, респиратор;от бета-излучения — плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло, противогаз;от гамма-излучения — тяжёлые металлы (вольфрам, свинец, сталь, чугун и пр.);от нейтронов — вода, полиэтилен, другие полимеры;) — т.е. применяются вещества, способные рассеивать или поглощать тот или иной вид излучения.

• защита временем. (чем меньше по времени действует источник, тем меньше его интегральное воздействие на объект)
• химическая защита. 
  Не во всех помещениях АЭС уровень радиации в норме, там установлен особый режим, где можно работать определенное время (защита временем). Дальше, так как большую долю излучения приносят с собой взвешенные в воздухе радиоактивные частицы, то главные помещения реакторного цеха держат под разряжением, — во избежание попадания воздушной среды за пределы зоны. 

Если коротко, то всё.