Vidno sevanje: uporaba v medicini in življenju, viri, lastnosti, kdo in kdaj je odprt

Obkroženi ste z elektromagnetnimi valovi. So povsod! Iz svetlobe, ki jo lahko vidite, do ultravijoličnega sevanja skozi vaše okno od sonca. Tudi če bi poskušali, se valovi niso mogli izogniti. Ampak še enkrat, zakaj ga potrebujete? Zakaj bi se izognili nečemu, če bi ga lahko uporabili? Kaj je vidno sevanje, kdo in kdaj je odprto? Kako deluje in kje se uporablja?

Svetlobni valovi

Izraz "svetlobni valovi" lahko različno uporabljajo različno. Fiziki ga običajno uporabljajo na isti ravni kot elektromagnetni. Kakšna je razlika? Elektromagnetni valovi (ali elektromagnetno sevanje) so valovi, ki jih ustvarjajo nihajoče magnetno in električno polje, in vključujejo radijske valove, mikrovalovne pečice, infrardeče, vidne, ultravijolične, rentgenske in gama žarke. Tako kot vsi valovi nosijo energijo in ta energija je lahko zelo intenzivne (npr. Elektromagnetna valovanja, ki jih prejmemo od sonca).

Če pogledamo spekter vidne svetlobe, je modri konec elektromagnetnega spektra visoka frekvenca, visoka energija in kratka valovna dolžina. Rdeči konec elektromagnetnega spektra je nizka frekvenca, nizka energija in dolga valovna dolžina. Svetloba je le del elektromagnetnega spektra, del, ki ga vidijo naše oči. Katera so področja uporabe vidnega sevanja, razen tistega, ki osebi omogoča, da vidi vse okoli?

Različne vrste svetlobnih valov

Radijski valovi so na rdečem koncu elektromagnetnega spektra. Rdeči konec je tudi najnižja energija, najnižja frekvenca in najdaljša valovna dolžina. Radijski valovi se v komunikacijah uporabljajo predvsem za prenos signalov iz enega kraja v drugega. Radijske postaje uporabljajo radijske valove, kot so mobilni telefoni, televizorji in brezžična omrežja. Zaradi dolge valovne dolžine radijskih valov se lahko odbijajo od zemeljske ionosfere, kar omogoča radijskim postajam, da prenašajo svoje radijske oddaje na dolge razdalje, ne da bi jih neposredno gledali vsi njihovi poslušalci.

Mikrovalovi so najbližje rdečemu koncu spektra. Verjetno lahko domnevate, da se mikrovalovne pečice v kuhinji uporabljajo za kuhanje. Imajo dovolj visoke energije za povečanje gibanja molekul v vaši hrani brez ionizirajočih atomov. To je pomembno, ker pomeni, da se bo hrana samo segrela - njegova kemična sestava bo ostala enaka.

Infrardeča svetloba ima valovno dolžino, ki je nekoliko daljša od naših oči. Človeško telo ima temperaturo, ki proizvaja sevanje v tem delu spektra, zato se lahko infrardeči detektorji uporabljajo kot kamere za nočno opazovanje. Infrardeči vmesnik uporablja tudi daljinski upravljalnik za pošiljanje signalov televizorjem in drugi avdio ali video opremi.

Vidna svetloba je del elektromagnetnega spektra, ki ga lahko zaznajo naše oči, in tisti del, s katerim smo najbolj spoznani v našem vsakdanjem življenju. Šteje se, da je v "sredini" elektromagnetnega spektra, čeprav je precej poljuben.

Ultravijolična svetloba (pogosto zmanjšana na UV) je usmerjena na modro stran elektromagnetnega spektra, ki je stran visoke energije in krajše valove. Ultravijolično sevanje je prekratko v valovni dolžini, da bi naše oči lahko zaznale. UV valovi so precej visoke energije, zato lahko ionizirajo atome, uničujejo molekularne vezi in celo molekule DNA. Zaradi tega UV povzroča opekline in celo kožni rak. Večina škodljivih ultravijoličnih valov Sonca absorbira atmosfera (zlasti dušik) in ozonski plašč, velik del pa zadene zemljo. Zato je vredno paziti in uporabljati zaščito pred soncem in sončna očala.

Rentgenske žarke imajo zelo visoko energijo in, kot UV, lahko ionizirajo atome v telesu in povzročijo škodo. Vendar pa se lahko pri pravilnih valovnih dolžinah in v pravih količinah varno uporabljajo, ne da bi poškodovali telesno tkivo, da bi na primer ustvarili skeniranje prsnega koša. Prav tako so rentgenski teleskopi koristni pri proučevanju astrofizike.

Kaj je vidna svetloba in kako jo lahko uporabimo?

Kakšna je uporaba vidnega sevanja? Za odgovor na to vprašanje morate najprej definirati ta izraz. Vidna svetloba je elektromagnetno sevanje, ki ga povzročajo fotoni, ki udarijo po površini in jih absorbirajo elektroni materiala, medtem ko oddajajo barvo, ki ima najnižjo hitrost absorpcije. Na primer, gasilni aparati so rdeči, ker delci barve bolje absorbirajo zeleno frekvenco kot rdeča.

340-750 nm - valovna dolžina vidnega spektra. Zaradi tega znanja lahko ustvarite diode, ki oddajajo svetlobo na določenih frekvencah. Ena od aplikacij vidne svetlobe je semafor. Vidna svetloba je katerikoli elektromagnetni val (ali foton kot kvantni ekvivalent), ki leži v območju modre in rdeče barve spektra. Ima veliko uporab. Vidna svetloba se uporablja kot vir svetlobe, ki jo vidi človeško oko. To so laserji, komunikacije na prostem, orožje, alarmni sistemi, razsvetljava.

Uporablja se tudi kot podpis emisij nekaterih atomskih in kemičnih reakcij, ki omogočajo identifikacijo različnih materialov in se zato uporabljajo v forenzičnih pregledih in medicini. Vidna svetloba je elektromagnetno sevanje v frekvenčnem območju od 430 do 770 THz, kar ustreza valovni dolžini od 390 do 700 nm. To je obseg elektromagnetnega sevanja, ki ga lahko sprejmemo skozi oči živali in ljudi. Evolucija je verjetno opremila živali z organom, ki bi proizvedel ta obseg sevanja. Vidna svetloba predstavlja maksimalno intenzivnost sončnega sevanja in je precej kratkovalna. Prav tako ne poškoduje živih celic, za razliko od, na primer, UV, rentgenskih žarkov ali gama žarkov.

Vidna svetloba je elektromagnetni val.

Pogosto opazovana svetloba je kombinacija različnih barvnih valov. Te različne barve svetlobe so posledica različnih frekvenc svetlobe. Vidna svetloba ima veliko aplikacij v optiki, znanosti o materialih, kondenzirani snovi, laserski znanosti, različnih industrijah, ki uporabljajo to svetlobo za poskuse in vsak dan. Primeri so zasloni projektorjev, laserski žarek, ki se uporablja v predstavi, ali kazalec, kamera in tako naprej.

Svetloba je del elektromagnetnega spektra, na katerega so naše oči občutljive. Glavna uporaba vidne svetlobe je sposobnost videti stvari s svojimi očmi. Sevalno sevanje se prenaša z valovi ali delci na različnih valovnih dolžinah in frekvencah. Ta širok razpon valovnih dolžin je znan kot elektromagnetni spekter. Ta spekter je klasično razdeljen na sedem regij po padajoči valovni dolžini in povečanju energije in frekvence. Naše oči lahko zaznajo le majhen del elektromagnetnega spektra, ki se imenuje vidna svetloba.

Tako delujejo žarnice: električni tok ogreje žarilno nitko na približno 3000 stopinj in žari z vročo svetlobo. Površina sonca je približno 5600 stopinj in oddaja veliko svetlobe. Bela svetloba je dejansko sestavljena iz različnih barv, pomešanih skupaj. To je mogoče videti s prehodom bele svetlobe skozi stekleno prizmo. Kompaktne plošče se berejo z lasersko svetlobo. Laserji se uporabljajo v kompaktnih diskih in DVD predvajalnikih, kjer se svetloba odbija od majhnih jamic na disku, medtem ko se pretvarja v zvok ali podatke. Laserji se uporabljajo tudi v laserskih tiskalnikih in v sistemih za usmerjanje zrakoplovov.

Nevarnosti vidne svetlobe

Vidni svetlobni valovi so edini elektromagnetni valovi, ki jih vidi človeško oko. Ljudje jih vidijo kot barve mavrice, od katerih ima vsaka svojo lastno valovno dolžino. Rdeča je najdaljša in vijolična ima najkrajšo. Ko so vsi valovi vidni skupaj, ustvarjajo belo svetlobo. Stožci v očeh so sprejemniki za te drobne valove vidne svetlobe. Sonce je naravni vir vidnih svetlobnih valov in oči vidijo odsev sončne svetlobe iz okoliških predmetov. Barva predmeta, ki jo oseba vidi, je barva odbite svetlobe. Vse druge barve se absorbirajo.

Preveč sevanja lahko poškoduje mrežnico. To se lahko zgodi, če pogledate nekaj zelo svetlega, kot je sonce. Čeprav se lahko poškoduje, vendar če je vpliv vidnega sevanja močan in trajen, ima lahko nepopravljive učinke.

Vidno sevanje: viri, lastnosti, uporaba

Žarnice so še en vir vidnih svetlobnih valov. In tudi laserje. Kdo jih je odkril? Albert Einstein (1917) je predlagal mehanizem stimuliranega sevanja - princip laserja. Odkritje spontanega sevanja, ki ga je izvedel Einstein (proces, ki se dogaja v atomih), ga je spodbudilo, da razvije idejo o stimulaciji LED. V petdesetih letih so raziskovalci predlagali modele za napravo, ki bi spodbujala sevanje za povečanje svetlobe. Prvi laser je leta 1960 zgradil Teodor M. Maiman.

Kako se proizvaja laser?

Umetni proces vključuje naslednje:

• Vir energije.
• Aktivno okolje
• Optična votlina.

Aktivni medij absorbira energijo iz vira, jo shrani in sprosti kot svetlobo. Nekateri od te svetlobe sprožijo druge atome, da sprostijo svojo energijo, zato se doda še več svetlobe. Ogledala na koncu optične votline odsevajo svetlobo nazaj v aktivni medij, proces pa se začne znova, zaradi česar se svetloba ojačuje in inducira del v obliki ozkega snopa - laserja. Za povečanje emisije svetlobe v vzbujenem stanju mora biti več atomov, kot je bilo prvotno. To se imenuje inverzija podatkov. To stanje se ne pojavi v normalnih pogojih. Zato bi morale umetne tehnologije pomagati temu procesu, ne naravi.

Drog

Uporaba vidnega sevanja v medicini je pogosta stvar. Laserji se uporabljajo v mikrokirurških postopkih, kot so izvajanje majhnih, natančnih zarez, operacij na jetrih in kapilarne kirurgije, kar povzroči majhno izgubo krvi. Laserji se uporabljajo tudi v oftalmologiji (odstranjevanje katarakte in korekcija vida), dermatologija (odstranjevanje tetovaž in brazgotin), zobozdravstvo (čiščenje votline), onkologija (zdravljenje kožnega raka).

Kakšen je primer uporabe vidnega sevanja v medicini? Svetlobna terapija se uporablja tudi za lajšanje sezonske afektivne motnje, uravnava vaše notranje biološke ure (cirkadiani ritmi) in vpliva na vaše razpoloženje. Terapevtske aplikacije svetlobe in barve se preučujejo tudi v številnih bolnišnicah in raziskovalnih centrih po vsem svetu. Dosedanji rezultati kažejo, da ima lahko polni spekter, ultravijolična, barvna in laserska svetloba terapevtsko vrednost za številna stanja - od kronične bolečine in depresije do imunskih motenj.

Vidno sevanje: kdo in kdaj je odprt?

Prvi, ki je pojasnil pojav spektra (ta izraz je bil prvič uporabljen leta 1671) vidnega sevanja Isaaca Newtona v njegovem delu »Optika« in Johanna Goetheja v njegovem delu »Teorija barv«. Kaj je vidno sevanje? Kdo in kdaj je odprt? Roger Bacon se je ukvarjal tudi s podobnimi raziskavami, ki so gledali spekter v kozarcu vode veliko pred Newtonom in Goethejem.

Uporaba vidnega sevanja v življenju omogoča, da vidiš karkoli. Svetloba se premika kot val in odbija predmete, da jih ljudje lahko vidijo. Brez tega bi bili vsi v popolni temi. Toda v fiziki se lahko svetloba nanaša na kateri koli elektromagnetni val: radijske valove, mikrovalovne pečice, infrardeče, očitno ultravijolične, rentgenske ali gama žarke.