Propiedades y aplicaciones de los rayos del espectro óptico
Según los principios de la generación. radiación electromagnética se divide en los siguientes tipos: radiación gamma, rayos X, sincrotrón, radio y radiación óptica.
Toda la gama de radiación óptica se divide en tres regiones: ultravioleta (UV), visible e infrarroja (IR). El rango de radiación ultravioleta, a su vez, se divide en UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315) y UV-C (100-280 nm). La radiación gamma ultravioleta en la región con longitudes de onda inferiores a 180 nm a menudo se denomina vacío porque el aire en esta región del espectro es opaco. La radiación que puede causar una sensación visual se llama visible. La radiación visible es un rango espectral estrecho (380-760 nm) de radiación óptica, correspondiente al rango de sensibilidad del ojo humano.
La radiación que puede causar directamente la sensación visual es visible. Los límites del rango de radiación visible se aceptan condicionalmente de la siguiente manera: el inferior 380 — 400 nm, el superior 760 — 780 nm.
La emisión de este rango se utiliza para crear el nivel requerido de iluminación en locales industriales, administrativos y domésticos.El nivel requerido está determinado por las condiciones de visibilidad. En este caso, el aspecto energético del proceso de irradiación es menos importante.
Sin embargo, por ejemplo, en la misma producción agrícola, la luz se utiliza no solo como medio de iluminación. En la irradiación artificial de plantas, por ejemplo en invernaderos, la radiación visible de las instalaciones de irradiación es la única fuente de energía que se almacena en la planta en el proceso de fotosíntesis y luego es utilizada por humanos y animales. Aquí, la irradiación es un proceso energético.
El efecto de la radiación visible sobre animales y aves aún no ha sido suficientemente estudiado, pero se ha establecido que su efecto sobre la productividad depende no solo del nivel de iluminación, sino también de la duración del período de luz por día, la alternancia de períodos claros y oscuros, etc.
La radiación infrarroja en el espectro cubre la región de 760 nm a 1 mm y se divide en IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) e IR-C (3000-106 nm).
Actualmente, la radiación infrarroja se usa ampliamente para calentar edificios y estructuras, por lo que a menudo se la denomina radiación térmica. También se utiliza para secar pinturas. En la agricultura, la radiación infrarroja también se usa ampliamente para secar verduras y frutas, calentar animales jóvenes.
Existen dispositivos especiales para la visión nocturna: cámaras termográficas. En estos dispositivos, la radiación infrarroja de cualquier objeto se convierte en radiación visible. La imagen infrarroja muestra una imagen de la distribución de los campos de temperatura.
El rango de radiación infrarroja comienza en el límite superior de la luz visible (780 nm) y termina convencionalmente en una longitud de onda de 1 mm. Los rayos infrarrojos son invisibles, lo que significa que no pueden causar sensación visual.
La principal propiedad de los rayos infrarrojos es la acción térmica: cuando los rayos infrarrojos son absorbidos, los cuerpos se calientan. Por lo tanto, se utilizan principalmente para calentar diversos objetos y materiales y para secar.
Al irradiar plantas, se debe tener en cuenta que un exceso de rayos infrarrojos puede provocar un sobrecalentamiento excesivo y la muerte de las plantas.
La irradiación de animales con rayos infrarrojos mejora su desarrollo general, metabolismo, circulación sanguínea, reduce la susceptibilidad a enfermedades, etc. Los rayos más efectivos de la zona IR-A. Tienen la mejor capacidad de penetración en los tejidos corporales. Un exceso de rayos infrarrojos provoca el sobrecalentamiento y la muerte de las células de los tejidos vivos (a temperaturas superiores a 43,5 °C). Esta circunstancia se aprovecha, por ejemplo, a efectos de desinsectación de cereales. Durante la irradiación, las plagas del granero se calientan mucho más que el grano y mueren.
Para más detalles ver aquí: Irradiadores e instalaciones para el calentamiento por infrarrojos de animales
La radiación ultravioleta cubre el rango de longitud de onda de 400 a 1 nm. En el intervalo entre 100 y 400 nm, se distinguen tres zonas: UV -A (315 — 400 nm), UV -B (280 — 315 nm), UV -C (100 — 280 nm). Los haces de estas áreas tienen diferentes propiedades y por lo tanto encuentran diferentes aplicaciones. La radiación ultravioleta también es invisible, pero peligrosa para los ojos. La radiación ultravioleta con una longitud de onda menor a 295 nm tiene un efecto supresor sobre las plantas, por lo tanto, cuando es irradiada artificialmente, debe ser excluida del flujo general de la fuente.
La radiación UV-A puede, cuando se irradia, hacer que ciertas sustancias brillen. Este brillo se llama fotoluminiscencia o simplemente luminiscencia.
Se denomina luminiscencia al resplandor espontáneo de los cuerpos con una duración superior al período de oscilaciones de la luz y excitados a expensas de cualquier tipo de energía, excepto el calor. Los sólidos, líquidos y gases pueden ser luminiscentes. Con diferentes métodos de excitación y dependiendo del estado agregado del cuerpo, durante la luminiscencia pueden sufrir diferentes procesos.
Los rayos de esta zona se utilizan para análisis de luminiscencia de la composición química de ciertas sustancias, evaluación del estado biológico de los productos (germinación y daño del grano, grado de podredumbre de las papas, etc.) y en otros casos cuando un sustancia puede brillar con una luz visible en una corriente de rayos ultravioleta.
La radiación de la zona UV-B tiene un fuerte efecto biológico en los animales. Durante la irradiación, la provitamina D se convierte en vitamina D, lo que facilita la absorción de compuestos de fósforo y calcio por parte del cuerpo. La fortaleza de los huesos del esqueleto depende del grado de absorción de calcio, por lo que la radiación UV-B se utiliza como agente anti-raquitismo para animales jóvenes y aves.
La misma parte del espectro tiene la capacidad de tener el mayor efecto eritematoso, es decir, puede provocar un enrojecimiento prolongado de la piel (eritema). El eritema es una consecuencia de la expansión de los vasos sanguíneos, lo que conduce a otras reacciones favorables en el cuerpo.
La radiación ultravioleta de la zona UV-C es capaz de matar bacterias, es decir, tiene efecto bactericida y se utiliza para desinfectar agua, recipientes, aire, etc.