Razele infraroșii sunt radiații electromagnetice a căror lungime de undă este superioară luminii vizibile, aflându-se la polul opus al spectrului fată de lumina ultravioletă. Razele infraroșii își dovedesc eficiența doar în cazul în care lungimea de undă se află la parametri adecvați pentru a acționa asupra țesutului. Fizioterapeuții folosesc radiațiile infraroșii de câteva decenii deja, fiind perfect conștienți de proprietățile vindecatoare ale căldurii emise, ce acționează ca un analgezic și sprijină decongestionarea și relaxarea musculară și arterială. Rezultatul este o eficiență vaso-dilatație.

Efectele luminii

Acţiunea fizico-chimică a luminii se exprimă prin efectul său termic, prin capacitatea sa de a fi absorbită, de a se reflecta şi de a se refracta, prin efectele fotoelectrice şi fotochimice. Efectul termic al radiaţiilor infraroşii este mai puternic decât al celor luminoase şi ultraviolete. Asupra tegumentului, fototerapia acţionează în funcţie de lungimea de undă, radiaţiile vizibile şi infraroşii străbătând straturile superficiale ale tegumentului, în timp ce radiaţiile ultraviolete se opresc în straturile superficiale ale epidermului.Efectele radiaţiilor infraroşii derivă din consecinţele efectului caloric al acestora asupra organismului, şi

anume: stimulare circulatorie cu hipertermie tisulară şi resorbţia edemelor superficiale, miorelaxare, analgezie, stimularea catabolică şi sudaţie.

Radiația cu infraroșu în natura

În natură, radiația infraroșie este unul din tipurile esențiale de transfer de căldură. Să luăm soarele ca unul dintre cele mai bune exemple : soarele produce o cantitate enormă de energie ca rezultat al fuziunii nucleare. Soarele emite această energie în diferite lungimi de undă. Spectrul de radiație include printre altele, radiație ultravioletă, lumina vizibilă, și radiație infraroșie. După ce se deplasează aprox. 8 min cu o viteză de 1 080 000 000 km/h razele solare ajung la suprafața terestră.

Suprafața terestră este încălzită de o considerabilă parte a radiațiilor infraroșii ale luminii solare in funcție de unghiul de expunere, care depinde deasemenea de mișcarea oscilantă a axei Pământului(iarna/vara).

Noaptea Pământul se racește, emițând caldura sub forma radiațiilor infraroșii. În momentul în care radiațiile infraroșii intră în contact cu o suprafață, energia radiației este absorbită de atomii de suprafată in funcție de temperatura exterioară.

Acesta este unul din motivele pentru care practicanții sporturilor de iarnă se pot bucura de băi de soare si deasemenea de o caldură plăcută în același timp.

Ce este spectrul infrarosu?

Emisia solara este de natura electromagnetica si este impartita in diferite spectre sau tipuri de radiatie in functie de frecventa de emisie sau de lungimea de unda (lungimea de unda = 1/ frecventa).                              

In mare, spectrul intreg al radiatiei solare  este format din urmatoarele grupuri de radiatii: 

Lumea noastra in infrarosu…

Principiul de funcționare al unui sistem de încălzire cu infraroșu

Căldura se transferă întotdeauna de la temperaturi înalte către temperaturi joase. Transferul de căldură are loc pe baza proceselor de conductivitate, convecție și radiație. Baza acestor procese este constituita de diferențele de temperatură. Mecanismul de transfer al căldurii(convecție și radiație), sunt aplicabile în cazul încălzirii spațiilor interioare. În contrast cu procesul de convecție, pentru radiația IR nu este necesar un mediu de transfer. În cazul căldurii generate de IR căldura este transferată direct obiectelor, și apoi obiectele cedează căldura în mediul ambiant.

Încălzire cu radiații

Încălzirea cu radiații este un mecanism în baza căruia energia radiată încălzește obiectele și persoanele în mod direct. Razele infraroșii încălzesc pielea și apoi căldura este distribuită în corpul uman cu ajutorul circulației sanguine. Acesta este motivul pentru care în funcție de intensitatea radiației este posibil să simțiți o căldură plăcută chiar la temperaturi scăzute ale aerului.

Încălzire prin convecție

În sectoarele industriale implicate în construcția sistemelor de încălzire sau a saunelor, majoritatea metodelor de încălzire sunt bazate pe sisteme de convecție : aerul este încălzit și se creează curenți de aer. Pentru a compensa pierderile de căldură temperatura aerului trebuie sa fie mai ridicată.

Cu ajutorul încălzirii cu infraroșu este creat un climat foarte confortabil. Starea de confort apare în momentul în care corpul uman și temperatura din mediul exterior sunt în echilibru. În acest moment căldura absorbita, produsă și cedată de corpul uman este în echilibru.

Efecte fiziologice ale incălzirii cu infraroșu

Procesul de transpirație este natural pentru organismul uman. Corpul uman utilizează formarea transpirației pentru a regla influențele externe ale căldurii. Astfel putem spune că aceste procese sunt asemănătoare cu cele de funcționare ale sistemelor de aer condiționat.

Aproximativ 3 milioane de glande sudoripare aflate în piele reacționează la căldura din exterior sau la exercițiile fizice și elimină nu doar apa ci și toxine și grăsimi, în timpul procesului de transpirație. Este motivul pentru care procesul de transpirație este vital și cu efecte semnificative asupra propriei noastre sănătăți.

Beneficii

Tratametul cu infrarosii este unul foarte simplu si comod dar in acelasi timp cu efecte extrem de benefice pentru corp. Mai intai, vom vorbi despre rolul de tratament termic prin incalzirea directa si profunda si prin faptul ca produce o transpiratie purificatoare foarte sanatoasa, la temperaturi cu mult mai mici.

Infraterapia are insa si o multime de alte surprize placute pentru noi:

reducerea tesutului adiposCercetarile au demonstrat ca, in afara efectului caldurii, razele infrarosii ajuta producerea andenozin-trifosfatului care este o sursa reala de energie in celule ceea ce duce la reducerea considerabila a tesutului adipos.

imbunatateste radical aspectul pieliiTranspiratia curata porii inchisi de impuritati fixate profund dar si de celulele moarte, lasandu-va o piele radianta si foarte fina.Cresterea circulatiei sangvine duce la improspatarea tenului cu un val de nutrienti sanatosi, dand fermitate pielii si imbunatatindu-i elasticitatea.

elimina toxineleTranspiratia e procesul natural de detoxifiere a organismului de materialele nefolositoare acumulate zi de zi.Infra-terapia stimuleaza acest proces natural la o temperatura confortabila.Prin penetrarea in profunzime a celulelor grase razele infrarosii duc la eliminarea celulitei.

reduce durerile musculareRazele infrarosii dilata vasele de sange periferice.Aceasta actiune are efecte benefice asupra problemelor musculare si ale tesuturilor fine.De asemenea, cresterea circulatiei sangvine transporta sange oxigenat in zonele cu probleme musculare, ajutand la grabirea procesului naural de refacere

reduce stresul si obosealaCaldura linistitoare a infrarosiilor au efectul de relaxare si calmare asupra muschilor incordati.Infrarosiile au efecte si asupra problemelor legate de inaintarea in varsta: reumatism, dureri musculare, oase intepenite.

Termograful medical

Cum functioneaza termograful medical?

Aparatul folosit in aceste investigatii are o functionare oarecum asemanatoare unui aparat de fotografiat clasic, cu deosebirea ca imaginile captate de acesta se afla in spectrul de radiatie luminoasa infrarosie. Radiatia infrarosie exista in mod natural insa nu este vizibila

ochiului uman, in cazul pacientilor investigati ea fiind emisa chiar de catre caldura corpului pacientului.

Fiind deosebit de sensibil la diferentele de temperatura ale diverselor parti ale corpului, termograful acest aparat poate sa puna in evidenta zone cu temperatura usor modificata, temperatura care din punct de vedere medical poate sa fie rezultatul unui proces inflamator sau de alta natura.

Pe baza informatiilor pe care le furnizeaza termograful, medicul care efectueaza investigatia imagistica poate sa puna un diagnostic cu o acuratete comparabila cu cea furnizata si de celelalte aparate de imagistica medicala folosite in prezent, insa la un cost mult mai redus decat acestea.

Termografia constructiilor

Principiile fizice pe care se bazeaza aceasta metoda sunt urmatoarele: orice obiect din natura emite o radiatie termica, ce consta din radiatia emisa la tranzitii între nivele cuantice vibrationale si rotationale, si din radiatie reflectata provenita de la alte surse termice. Tehnica de vizualizare a imaginilor de infrarosu obtinute pe baza caracteristicilor de emisie de radiatie termica a obiectelor este cunoscuta generic sub numele de tehnica termoviziunii sau a termografiei.

Principiul de functionare a unui aparat de masura este urmatorul: sistemul optic centreaza radiatia infrarosie primita din câmpul imagine într-unul cele doua benzi spectrale de transmisie ale atmosferei (3-5, respectiv 8-14 microni), si o concentreaza pe sistemul de detectori

(matrici de detectori) care exploreaza spatiul. Elementele sensibile ale receptorului de radiatii transforma semnalele electromagnetice în semnale electrice corespunzatoare, care apoi sunt amplificate si sunt reproduse sub forma unor imagini pe monitoare care functioneaza cu frecventa de cadre utilizata în televiziune. Contrastul si stralucirea imaginii se regleaza astfel incât reprezentarea imaginii termice sa semene cu imaginea vizibila corespunzatoare.

Avantajele metodei termografice:

- masurarea temperaturii tintelor se poate face de la distanta, fara contact direct;

- masuratoarea este nedistructiva (nu necesita prelevare de probe);

- metoda este nepoluanta

- imaginea termica este în concordanta geometrica cu obiectul studiat;

- informatiile termice, globale sau de detaliu, sunt obtinute în timp real;

Utilizarea razelor infrarosii in arheologie

Imaginile termice infrarosii au fost folosite pentru descoperirea a sute de kilometri de drumuri si carari vechi, furnizand informatii valoroase pentru arheologici. Aceste drumuri au fost descoperite prin masuratori de temperatura aproape de sol. Cea mai veche carare gasita vreodata, datand din aproximativ 500 i.Hr. in Costa Rica, au fost descoperite de catre un satelit orbital cu senzori de infrarosu. Aceste carari s-au detectat peste o jungla deasa de vegetatie. Peste 200 de mile de drumuri s-au gasit la Chaco Canyon, New Mexico datand din 900 -1000 si cladiri, ziduri, si campuri agricole, oferind informatii valoroase despre civilizatii disparute.

Harta in infrarosu cu drumuri antice in Chaco Canyon, New Mexico

Utilizarea radiatiilor infrarosii in dispozitivele mecanice

Vedere in infrarosu a navetei spatiale- revenirea pe Pamant. Zonele alb si rosu dezvaluie zonele incinse. Observati modul in care izolata cu aprindere prin fire la spark prize (partea stanga jos a imaginii) raman misto, chiar daca acestea sunt alaturi de bloc motor cald. Imaginile termice infrarosii joaca un rol important in testarea si monitorizarea sistemelor mecanice. Masurarea emisiei de energie termica in diverse parti ale unui sistem pot arata componentele individuale slabe sau defecte,

permitand astfel reparatii ad-hoc.

Camere digitale cu infrarosu

Prin folosirea camerelor digitale infrarosii, putem imagini a lumii in infrarosu. Aceste camere sunt foarte utile si chiar au ajutat la salvarea vietilor omenesti. In infrarosu,

puteti "vedea" in intuneric. Aceasta imagine in infrarosu ne arata un cerb intr-o padure, cu toate ca e bezna totala. Observati cat de clar putem vedea caldura emanata de cerb, mai ales din zonele care nu sunt acoperite de blana, cum ar fi urechile, fata si picioare. De la pomi si sol se vede mai putina caldura emanata decat de la cerb,dar totusi pot fi vazute in infrarosu, printr-o camera.

Saune infrarosii cu radiatoare tip panou

Este un sistem de incalzire inovativ, rezultatul a multi ani de cercetare. Se diferentieaza fata de alte sisteme de incalzire cu infrarosii prin consumul redus in functionare si timpul scurt de incalzire, temperatura setata atingandu-se rapid. Caldura degajata este reglabila in plaja de 20-80 gr. si este propagata in mod uniform in tot spatiul saunei. Radiatia maxima se situeaza in jurul valorii de 8,5 µm care coincide cu senzatia de confort termic a organismului uman. Datorita sistemului special de reglaj al temperaturii, pot utiliza aceste saune si persoanele sensibile la variatii de temperatura, sau cei in varsta si chiar copii.

Studii stiintifice

Oameni de stiinta si fizicieni din intreaga lume au efectuat de- a lungul timpului studii pe tema incalzirii cu infrarosu a corpului uman. Ne amintim cu siguranta lampa cu infrarosu, utilizata in domeniul medical de zeci de ani. Cabinele termale cu infrarosu sunt disponibile de o relativ scurta perioada de timp : aproximativ 20 de ani.

Teste efectuate in Japonia, SUA, si Germania au furnizat rezultate pozitive in utilizarea acestor categorii de cabine termale cu infrarosu.

Un studiu stiintific efectuat de Prof. Dr. Meffert si Dr. Piazena la Humboldt University din Berlin trateaza in profunzime tema radiatiei cu infrarosu.

Este sistemul termic cu infrarosu sigur pentru mine?

Ce este incalzirea radianta mai exact? Nu va faceti griji - nu are nimic de a face cu radiatiile cu ultraviolete(ce va

provoaca arsuri si deterioreaza pielea) sau cu radiatiile atomice(cele de la bombele atomice). Incalzirea radianta este o forma simpla de energie ce incalzeste obiectele direct printr-un proces numit conversie, fara a incalzi aerul dintre acestea.

Incalzirea radianta mai este numita si Energie Infrarosie (EI). Japonezii si Institutul national Suedez de Protectie la radiatii au concluzionat ca incalzitoarele din sistemele termice cu infrarosu nu sunt periculoase.

De ce este sistemul termic de incalzire infrarosu unic?

Foloseste energie radianta cu infrarosu pentru a penetra direct tesutul corpului pana la o adancime de 3, 8 cm. Potentialul de energie este reglat sa corespunda foarte mult cu energia radianta a corpului care absoarbe pana la 93% din undele infrarosii care ajung la piele. In sistemul termic cu infrarosu, mai putin de 20% din energia cu infrarosu incalzeste aerul, lasand ca cele 80% ramase sa fie convertite direct in caldura resimtita de corpurile noastre. Astfel un sistem bazat pe infrarosu poate incalzi utilizatorii la o adancime mult mai mare si mai eficienta decat o incalzire conventionala, potentialul de energie fiind mai intai folosit la convertirea energiei direct in caldura din interiorul corpului si nu pentru a creea aer cald in exces ce doar incalzeste pielea superficial. Aceasta diferenta cruciala explica majoritatea beneficiilor raportate la sistemele de incalzire cu infrarosu ce nu pot fi atinse de sistemele conventionale.

Nu lumineaza oamenii in intuneric?

Oamenii lumineaza in infrarosu! Infrarosul este radiatie de caldura si toate animalele cu sange cald, inclusiv oamenii, genereaza propria lor caldura. Trupurile noastre emit in infrarosu, la o lungime de unda de aproximativ 10 microni (1 micron = 1 micrometer sau 0,000001 metri). Imaginile prezentate mai jos au fost luate de catre o camera termica in infrarosu, care traduce radiatiile infrarosii emise de catre aceste persoane in functie de culorile vizibile pe care le putem vedea cu ochii nostri. Zonele luminoase sunt calde in timp ce zonele inchise sunt reci. Observati cum unele persoane au nasul rece, in timp ce altele au buze reci. Diferite zone ale pielii apar

mai calde sau reci in functie de cat de aproape sunt vasele de sange de suprafata pielii. Chiar daca aceste imagini au fost luate intr-o camera unde nu exista deloc sursa de lumina, (bezna totala), pentru noi nu este o problema,deoarece toate ne lumineaza in infrarosu!

Stiati ca…?

Infrarosul se afla intre vizibil si portiuni cu microunde a spectrului electromagnetic. Lungimea undelor infrarosii este mai mare decat luminii vizibile si mai mica decat cea de microunde, iar frecvente este mai mica decat lumina vizibile si mai mare de microunde.

Infrarosul este un tip de radiatie pe care nu o putem vedea cu ochii nostri. Ochii nostri pot vedea doar ceea ce noi numim lumina vizibila. Radiatia infrarosie ne aduce informatii speciale pe care nu ni le ofera lumina vizibila. Corpurile calde emit radiatii infrarosu.

Cum de nu se compara cu lumina vizibila?

Ochii nostri sunt detectori care sunt proiectate pentru a detecta spectrul de lumina vizibila (sau de radiatii vizibile). Exista forme de lumina (sau de radiatii), pe care nu le putem vedea. De fapt putem vedea doar o foarte mica parte din intreaga gama de radiatii numite spectrul electromagnetic.

Ce imagini ni se dezvaluie in special in infrarosu?

 

Proiect realizat de elevii:

Diaconu Adina

Epure Loren

Hincu Madalina

Iovanescu Alexandru

Clasa a XI-a A

Prof. coordinator: Visan Toma

Liceul Teoretic Lupeni

Sursa: