Ключевое различие между Инфракрасным и Ультрафиолетовым излучением заключается в том, что длина волны Инфракрасного излучения больше длины волны видимого света, тогда как длина волны Ультрафиолетового излучения короче длины волны видимого света.
Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение — это два типа электромагнитного излучения. Волны любого электромагнитного излучения имеют электрическое поле и магнитное поле и колеблются перпендикулярно друг другу. В зависимости от длины волны излучения существуют различные типы электромагнитного излучения, такие как гамма излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, видимое излучение, инфракрасное излучение, микроволновое излучение и радиоизлучение.
Содержание
- Обзор и основные отличия
- Что такое Инфракрасное излучение
- Что такое Ультрафиолетовое излучение
- В чем разница между Инфракрасным и Ультрафиолетовым излучением
- Заключение
Что такое Инфракрасное излучение?
Инфракрасное излучение — это та часть электромагнитного спектра, которая простирается от длинноволнового, или красного, конца диапазона видимого света до микроволнового диапазона, имеющий диапазон длин волн 0,74 мкм — 2000 мкм. Невидимое глазу, оно может быть обнаружено как ощущение тепла на коже. Инфракрасный диапазон обычно делится на три области: ближний инфракрасный IR-A (ближайший к видимому спектру), с длинами волн от 0,74 до 2,5 мкм (микрометр или микрон составляет 10-6 метров); средний инфракрасный IR-B, с длинами волн от 2,5 до 50 мкм; и Дальний инфракрасный IR-C, с длинами волн от 50 до 2000 мкм. Большая часть излучения, испускаемого умеренно нагретой поверхностью, является инфракрасным излучением; оно образует непрерывный спектр. Молекулярное возбуждение также производит обильное инфракрасное излучение, но в дискретном спектре линий или полос.
В 1800 году Уильям Гершель провел эксперимент по измерению разницы в температуре между цветами в видимом спектре. Он поместил термометры в каждый цвет видимого спектра. Результаты показали увеличение температуры от синего до красного. Так, Гершель открыл инфракрасный свет, когда он заметил еще большие показания температуры сразу за красным спектром видимого света.
Мы можем ощущать некоторую инфракрасную энергию как тепло. Некоторые объекты настолько горячие, что они также излучают видимый свет, например, огонь. Другие объекты, такие как люди, не такие горячие и излучают только инфракрасные волны. Наши глаза не могут видеть эти инфракрасные волны, но инструменты, которые могут воспринимать инфракрасную энергию — такие как тепловизоры или инфракрасные камеры — позволяют нам «видеть» инфракрасные волны, излучаемые теплыми объектами, такими как люди и животные.
Область от 8 до 15 мкм называется учеными как термальным инфракрасным излучением, поскольку эти длины волн лучше всего подходят для изучения длинноволновой тепловой энергии, излучаемой нашей планетой. Многие объекты во вселенной слишком холодные и слабые, чтобы их можно было обнаружить в видимом свете, но их можно обнаружить в инфракрасном диапазоне. Ученые начинают открывать тайны более холодных объектов во вселенной, таких как планеты, холодные звезды, туманности и многие другие, изучая инфракрасные волны, которые они излучают.
Космический корабль Кассини сделал снимок сияния Сатурна с помощью инфракрасных волн. Полярное сияние показано синим, а подстилающие облака — красным. Эти полярные сияния уникальны, потому что они могут покрывать весь полюс, тогда как полярные сияния вокруг Земли и Юпитера, как правило, ограничены магнитными полями в кольцах, окружающих магнитные полюса. Большая и изменчивая природа этих сияний указывает на то, что заряженные частицы, исходящие от Солнца, испытывают некоторый тип магнетизма над Сатурном, который ранее не был изучен.
Инфракрасные волны имеют большую длину волны, чем видимый свет, и могут проходить через плотные области газа и пыли в пространстве с меньшим рассеянием и поглощением. Таким образом, инфракрасная энергия может также обнаружить объекты во вселенной, которые нельзя увидеть в видимом свете с помощью оптических телескопов. Для астрофизиков, изучающих вселенную, инфракрасные источники, такие как планеты, являются более прохладными по сравнению с энергией, излучаемой горячими звездами и другими небесными объектами. Ученые изучают инфракрасное излучение как тепловое излучение (или тепло) нашей планеты. Когда падающее солнечное излучение попадает на Землю, часть этой энергии поглощается атмосферой и поверхностью, тем самым нагревая планету. Это тепло излучается с Земли в виде инфракрасного излучения. Приборы на борту спутников Земли могут воспринимать это излучаемое инфракрасное излучение и использовать полученные измерения для изучения изменений температуры поверхности суши и моря.
Что такое Ультрафиолетовое излучение?
Ультрафиолетовое излучение — это часть электромагнитного спектра, простирающаяся от фиолетового или коротковолнового конца диапазона видимого света до рентгеновской области. Ультрафиолетовое (УФ) излучение не обнаруживается человеческим глазом, хотя, когда оно падает на определенные материалы, оно может вызвать их флуоресценцию, т.е. они излучают электромагнитное излучение с более низкой энергией, например видимый свет. Однако многие насекомые способны видеть ультрафиолетовое излучение.
Ультрафиолетовое излучение лежит между длинами волн около 400 нанометров на стороне видимого света и около 10 нм на стороне рентгеновского излучения, хотя некоторые авторитетные источники расширяют предел до 4 нм. Данный диапазон соответствует частотам 7,5⋅1014—3⋅1016 Гц. В физике ультрафиолетовое излучение традиционно делится на четыре области: ближняя (400–300 нм), средняя (300–200 нм), дальняя (200–100 нм) и экстремальная (ниже 100 нм). Основываясь на взаимодействии длин волн ультрафиолетового излучения с биологическими материалами, были обозначены три подгруппы: Ультрафиолет А (UVA): 400–315 нм, также называемый черный свет; Ультрафиолет B (UVB): 315–280 нм, ответственный за наиболее известные воздействия излучения на организмы; а также Ультрафиолет С (UVC): 280–100 нм, который не достигает поверхности Земли.
Ультрафиолетовое излучение создается высокотемпературными поверхностями, такими как Солнце, в непрерывном спектре, а также при атомном возбуждении в газоразрядной трубке в виде дискретного спектра длин волн. Большая часть ультрафиолетового излучения в солнечном свете поглощается кислородом в атмосфере Земли, которая образует озоновый слой нижней стратосферы. Из ультрафиолета, который достигает поверхности Земли, почти 99 процентов — это ультрафиолет А (UVA).
Однако, когда озоновый слой становится тонким, больше УФ-излучения достигает поверхности Земли и он может оказывать опасное воздействие на организмы. Например, исследования показали, что ультрафиолетовое излучение проникает через поверхность океана и может быть смертельным для морского планктона на глубине 30 метров в чистой воде. Кроме того, ученые сделали вывод, что повышение уровня ультрафиолета B (UVB) в Южном океана в период между 1970 и 2003 годами был тесно связан с одновременным сокращением рыб, криля (морские ракообразные) и других морских организмов.
Ультрафиолетовое излучение обладает низкой способностью проникновения, следовательно, его непосредственное воздействие на организм человека ограничено поверхностью кожи. Эффекты этого воздействия включают покраснение кожи (солнечные ожоги), развитие пигментации (загар) и старение. Ультрафиолетовые солнечные ожоги могут быть слабыми, вызывая только покраснение и болезненность, или они могут быть настолько сильными, что могут привести к образованию волдырей, отечности, просачиванию жидкости и отслоению наружной кожи. Кровеносные капилляры (мелкие сосуды) в коже расширяются со скоплениями красных и белых кровяных клеток и появляется красная окраска.
Загар — это естественная защита тела, основанная на меланине, чтобы помочь защитить кожу от дальнейших травм. Меланин — это химический пигмент в коже, который поглощает ультрафиолетовое излучение и ограничивает его проникновение в ткани. Загар появляется, когда пигменты меланина в клетках в более глубокой части ткани кожи активируются ультрафиолетовым излучением, и клетки мигрируют к поверхности кожи. Когда эти клетки умирают, пигментация исчезает. Люди со светлой кожей имеют меньше меланинового пигмента и поэтому в большей степени испытывают вредное воздействие ультрафиолетового излучения. Применение солнцезащитного крема на коже может помочь блокировать поглощение ультрафиолетового излучения у таких людей.
Постоянное воздействие солнечного ультрафиолетового излучения вызывает большинство изменений изменения кожи, обычно связанное со старением, такие как морщины, утолщение и изменения пигментации. Кроме того, появляется гораздо более высокиц риск рака кожи, особенно у людей со светлой кожей.
Три основных вида рака кожи, базальноклеточный и плоскоклеточный рак и меланома, часто связаны с длительным воздействием ультрафиолетового излучения и, вероятно, являются результатом изменений, генерируемых в ДНК клеток кожи ультрафиолетовыми лучами.
Ультрафиолетовое излучение также оказывает положительное влияние на организм человека. Оно стимулирует выработку витамина D в коже и может использоваться в качестве терапевтического средства при таких заболеваниях, как псориаз. Благодаря своим бактерицидным свойствам на длинах волн 260–280 нм ультрафиолетовое излучение используется в качестве инструмента исследования и как метод стерилизации. Флуоресцентные лампы используют способность ультрафиолетового излучения взаимодействовать с материалами, известными как люминофоры, которые испускают видимый свет; по сравнению с лампами накаливания, люминесцентные лампы являются более энергоэффективной формой искусственного освещения.
В чем разница между Инфракрасным и Ультрафиолетовым излучением?
Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение — это два типа электромагнитного излучения. Основное различие между инфракрасным и ультрафиолетовым излучением состоит в том, что длина волны инфракрасного излучения длиннее, чем у видимого света, тогда как длина волны ультрафиолетового излучения короче, чем длина волны видимого света.
Длина волны у инфракрасного излучения от 0,74 мкм до 2000 мкм, тогда как у инфракрасного излучения от 10 до 400 нм.
Кроме того, ИК-излучение имеет диапазон частот от 430 ТГц до 300 ГГц, а УФ-излучение имеет диапазон частот от 30 до 750 ТГц.
Заключение — Инфракрасное и Ультрафиолетовое излучение
Инфракрасное и Ультрафиолетовое излучение — это два типа электромагнитного излучения. Основное различие между Инфракрасным и Ультрафиолетовым излучением состоит в том, что длина волны инфракрасного излучения длиннее, чем у видимого света, тогда как длина волны Ультрафиолетового излучения короче, чем длина волны видимого света.
