Инфрақызыл және ультракүлгін сәулелер

Инфрақызы және ультракүлгін сәулелері.

 

Спектрдің қызыл бөлігінің  сыртында байқалатын, толқын ұзындығы қызыл жарықтың толқын ұзындығынан (l>7,9*10-7м) үлкен болып келетін сәулелер инфрақызыл сәулелер деп аталады. Инфрақызыл сәулелер электромагниттік толқындар шкаласында радиотолқындар мен көрінетін жарық арасындағы бөлікті алып жатады.

Инфрақызыл сәулені 1800 жылы ағылшын физигі Уильям Гершель ашқан  болатын.

Инфрақызыл сәулелерді кез  келген қызған дене шығарады.

Инфрақызыл сәуленің екі  маңызды сипаттамасы бар: толқын ұзындығы (тербеліс жиілігі) және сәуленің интенсивтілігі.

Инфрақызыл сәулелер толқын ұзындығына байланысты үшке бөлінеді:

                - жақын (0,75—1,5 мкм);

                - орташа (1,5 – 5,6 мкм);

                - алыс (5,6—100 мкм). 

Инфрақызыл сәуле спектрі  жекелеген сызықтардан, жолақтардан  тұруы немесе үзіліссіз болуы  мүмкін, ол инфрақызыл сәуле шығару көздеріне байланысты болады. Қоздырылған  атомдар немесе иондар сызықтық инфрақызыл спектр шығарады. Ал қоздырылған молекулалар  жолақ инфрақызыл спектр шығарады. Қыздырылған қатты және сұйық  заттар үзіліссіз инфрақызыл сәуле  шығарады.

Бағзы замандардан бастап адамдар жылудың, ғылыми тілмен айтқанда инфрақызыл сәуленің адам ағзасына пайдалы  екенін білген. Адам көзі бүл спектрді қабылдай алмайды, бірақ дене жылуды сезеді. Инфрақызыл сәулелер сыну және шағылу заңдарына бағынады және затқа  жұтылады. Жұтылған инфрақызыл сәулелер денені қыздырады. Бұл сәулелер жылу алмасу, жылу энергиясын беру қызметтерін  атқарады.

 Инфрақызыл сәулелері  көмірқышқыл газына жұтылады, сол  себептен жерге көп мөлшерде  инфрақызыл сәуле жіберілмейді.

 Инфрақызыл сәулелер  ультракүлгін және рентген сәулелеріне  қарағанда адам ағзасына зиянсыз  болып келеді.

 Инфрақызыл  спектроскопия. Инфрақызыл сәулелердің шығару және жұтылу спектрі атомдардың электрондық қабатын зерттеу кезінде қолданылады. Сондай ақ күрделі молекулалық қосылыстардың сандық және сапалық талдамасын жасауда қолданылады, мысалы, мотор майы.

 Инфрақызыл фотография. Инфрақызыл сәуледе суретке түсірудің артықшылығы кәдімгі жарықта суретке түсіргенде көрінбейтін нәрселер көрінеді. Атап айтар болсақ: жалған қолтаңбаны анықтау үшін, мөр мен штамптың дұрыстығын, өшіріліп немес сырылып қалған жазбаларды (егер бүл жазбалар инфрақызыл  сәулені жұтқан болса, графит, типографиялық қара бояу және т.б.) қайта қалпына келтіруде, атылған оқтың іздерін анықтауда және т.б. қолданылады. 

Өнеркәсіпте. Материалдарды қыздыру мен кептіруде қолданылады. 

Дефектоскопияда.  Бұйымдардың көрінбейтін ақауларын анықтауда қолданылады.

Көру құралдары. Биноколдер мен көздегіштер дайындауда инфрақызыл сәулеге сезімтал фотокатодтың арқасында қалыпты жағдайда көзге көрінбейтін заттар, инфрақызыл сәуледе көрінеді.

Адам денесі үздіксіз инфрақызыл сәулені жұтып және шығарып отырады. Бұл тұрақты процесс жылу алмасу деп аталады да, адам денесінің  және қоршаған ортаның температурасына  байланысты болады. Адам денесінің  инфрақызыл сәуле шығаруындағы толқын ұзындығының  жоғарғы шегі 9,3 мкм-ге жуық болып келеді. Инфрақызыл сәулелердің  денеге алғашқы әсерінде дене температурасы  және биологиялық молекулалардың функционалдық  белсендігі жоғарылайды.

Қызыл және қысқа толқынды инфрақызыл сәулелер терінің беткі  қабатында жұтылады, бірақ оның біршама  бөлімі (25-30%) тереңірек еніп (3-4 см) тері асты малы қабатқа жетеді. Орташа және ұзын толқынды инфрақызыл сәулелер терінің  сыртқы қабаты эпидермисте жұтылады. Инфрақызыл сәулелердің өтімділігі тек олардың толқын ұзындығына ғана емес, терінің ылғалдылығына, пигментация  дәрежесіне және басқа да факторларға  байланысты.  Инфрақызыл сәулелердің  адам терісіне әсерінен теріде төмендегі  ерекшеліктерге ие инфрақызыл эритема  пайда болады: 1) сәулелену кезінде  пайда болады; 2) теріде дақ пайда  болады, оның терімен шекарасы білінбейді; 3) сәулелендіру аяқталған соң  кетіп  қалады.

Инфрақызыл сәулелерді емдік  гимнастикамен және массажбен бірге  қолдану тиімді болып келеді.

Инфрақызыл сәулелердің  әсерінен ұлпаларда биологиялық  белсенді заттар (брадикинин, каллидин, гистамин, ацетилхолин және басқа  да қан айналысын әсер ететін белсенді заттар) пайда болады. Брадикининнің  күшті тамырды кеңітушілік әсері  бар, ол тек сәулемен әсер еткен жерлерге ғана емес, сондай-ақ дененің басқа  да бөліктеріне әсер етеді. Инфрақызыл сәулелердің жылулық та әсері  бар, нәтижесінде терінің, кілегейлі  қабат, қасаң қабық, орталық нерв жүйесінің – гипоталамус және жұлынның (оған келіп түскен қанның температурасының жоғарылауы нәтижесінде) терморецепторлары қозады. Терморецепторлардан  шыққан импульс орталық термореттегішке (гипоталамус пен жұлын) келіп  түседі. Осыдан кейін термореттегіш  реакция нәтижесінде тері тамырлары  кеңейеді, қан айналысының көлемі және тердің бөлінуі көбейеді.  

Ұзын толқынды инфрақызыл сәулелердің адам ағзасына жұтылуы  кезінде «резонансты жұтылу»  деп аталатын құбылыс пайда болады. Бұл кезде ультракүлгін сәулелердің  ішкі энергиясы ағзаға жақсы жұтылады. Осы әсердің нәтижесінде ағза жасушаларының потенциалдық энергиясы  жоғарылайды да, ағзадағы қажетсіз сулар сыртқа шығады, ферменттер мен  эстрогендердің белсенділігі жоғарылайды. Иммуноглобулиннің мөлшері өседі  және басқа да биохимиялық реакциялардың  белсенділігі жоғарылайды. Бұл барлық түрдегі ағза жасушалары мен қанға  тән.

Инфрақызыл  сәуленің емдік қасиеті:

Ұлпалардың иілгіштігі (эластичность) артады. Бұл сіңірдің, байламдар  мен бұлшық еттердің зақымдалуы кезінде  қолданылады.

Буынның қаттылығын төмендетеді. 

Бұлшық еттің созылуын төмендетеді.

Ауырғандық сезімін азайтады.

Қан айналу процесін жақсартады.

Жеңіл зақымдалған ұлпаларды  қалпына келтіру, етеккір циклі  кезінде, нейродермит, инфекциялық  экзема, беттің салдануы, диарея, өкпе қабынуы және т.б.

Қатерлі ісік ауруларын емдеуге  қолданылады (жаңа әдіс). 

Жапон дәрігерлерінің көрсетуі бойынша: 400⁰С – 500⁰С  температура аралығындағы инфрақызыл сәулемен денеге әсер еткенде күйік кезіндегі ауырғандық сезімі басылады, емдеу  мерзімі азаяды, тыртық ізі азаяды, жоғары қан қысымы төмендейді. 

Жүрек пен тамыр ауруларын  емдеу.

Тері ауруларына.

Денені қалдықтардан тазартуда.

Целлюлитті емдеуге және т.б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спектрдің күлгін бөлігінің  сыртында байқалатын, толқын ұзындығы күлгін жарықтың толқын ұзындығынан (l<3,9*10-7м) қысқа болып келетін сәулелер ультракүлгін сәулелер деп аталады. Ультракүлгін сәулелердің химиялық активтігі жоғары.

Ультракүлгін сәуле –  көзге көрінбейтін электромагниттік сәуле, ол электромагниттік толқындар  шкаласында көрінетін сәуле мен  рентген сәулесі аралығын алып жатыр. 
         Ультракүлгін сәуленің толқын ұзындығы - 100 ден 400 нм (1 нм = 10 м) аралығында. Жарықтандырудың Халықаралық комиссиясының (CIE) классификациясы бойынша ультракүлгін сәуле үш диапазонға бөлінеді:

             UV-A – ұзын толқынды (315 - 400 нм) 
                   UV-B – орта толқынды (280 - 315 нм) 
                   UV-C -  қысқа толқынды (100 - 280 нм) 
     Ультракүлгін сәуленің барлық облысы шарты түрде былайша бөлінеді: 
- жақын (400-200нм); 
-  алыс немесе вакуумды (200-10 нм).

• Жақын ультракүлгін сәулені 1801 жылы неміс физигі Н.Риттер мен  ағылшын ғалымы У.Волластон  бұл сәуленің күміс хлоридіне фотохимиялық әсерін зерттеу барысында ашылды.
• Вакуумдағы ультракүлгін сәулені неміс физигі В.Шуман құрастырған флюоритті призма мен желатинсіз фотопластинкасы бар ваккумді спектрографтің көмегімен ашылды. Құрал 130 нм. қысқа толқынды сәулені тіркеді.
• Ультракүлгін сәулені емдік мақсатта ең алғаш рет 1890 жылы Россияда П.В.Эвальд атты дәрігер қолданды.

Қасиеті:

Химиялық белсенділігі жоғары, көзге көрінбейді, өтімділік қабілеті жоғары, микроағзаларды өлтіреді, аз дозада адам ағзасына пайдалы (загар), бірақ  үлкен дозада кері биологиялық әсер көрсетеді: жасушаның дамуы және зат алмасу өзгереді, көзге әсері  жоғары.

Ультракүлгін  сәуле спектрі:

• сызықтық (атомдары, иондары және жеңіл молекулалары);
• жолақ (ауыр молекулалары);
• үздіксіз (электрондардың тежелуі кезінде және рекомбинациясы кезінде туындайды).

Ультракүлгін  сәуле көздері:

• Температурасы t>10000С болатын барлық қатты денелер, сондай-ақ сынап буында
• Жұлдыздар (соның ішінде Күн)
• Лазерлі құрылғылар;
• Трубкасы кварцтан (кварцты лампа), сынапты болып келген газ разрядты лампа.

Ғарыштан келетін  жарықтың 40%-і көрінетін жарықты, 50%-ы инфрақызыл сәулені, 10%-ы ультракүлгін сәулені  құрайды. Озон қабаты ультракүлгін сәуледен жер бетін қорғайды.

Медицина: бактерицидті, мутагенді, терапевтикалық (емдік), профилактикалық  әсері бар,  дезинфекция; лазерлі  биомедицинада қолданылады. Ультракүлгін сәуленің ағзада жеіспеушілігі  авитаминозға, иммунитеттің төмендеуіне, жүйке жүйесінің  дұрыс жұмыс істемеуіне, психикалық тұрақсыздыққа әкеп соғады.

Ультракүлгін сәуле фосфорлы - 
кальцийлі алмасуға жақсы әсер етеді, теріде D витаминінің пайда болуын реттейді, ағзадағы барлық  метаболиялық процесстерге көмектеседі. Ультракүлгін сәуле ағзаның қорғаныс механизмінің белсенділігін жоғарылатады. Май алмасу көрсетіші жақсартады, тыныс алу функциясы жақсарады және т.б.

Адамға әсері:

Оң әсері:

- Ультракүлгін сәуле ағзада  кальциийдің түзілуін қамтамасыз  ететін Д витаминінің пайда  болуын реттейді және қаңқа  сүйегінің дұрыс дамуын қамтамасыз  етеді.

- ультракүлгін сәуле күндік  биологиялық ритмге әсер ететін  гармондар талдамасына белсенді  әсер етеді. 

- бактерицидті функция

   - зерттеулер қанды  ульракүлгін жарықпен сәулелендіргенде  қандағыадамның эмоциялық үйіне  әсер ететін “сергектік гармоны  ” – серотониннің 7%-ға көбейгенін  көресетті, оның ағзада жетіспеуі  депрессияға, көңіл-күйдің құбылуына  әкеп соғуы мүмкін. Сондай ақ  ульракүлгін сәуле эндокринді  және оралық нерв жүйесінің  тежелуіне әкеп соғатын – мелатониннің 28%-ға төмендеті. 

 Кері әсері:

 — аз уақытта алынған үлкен дозадағы сәулелену (мысалы, күн сәулесінің әсерінен болған күйік).

— көзге әсері.

Қолданылуы:

Тамақ өндірісінде: Суды, ауаны, ғимаратты, қаптаманы залалсыздандыруға ульракүлгін сәулені қолданады. Ультракүлгін сәуле физикалық фактор ретінде микроағзалардың өмір сүру ортасын залалсыздандыруға өте үлкен дәрежеде әсер етеді, мысалы 99,9% пайызға дейін.

Косметологияда: Косметологияда әдемі, тегіс загар алу үшін қолданылады.

Криминалистикада: Ғалымдар өте аз дозадағы жарылғыш заттарды анықтап, табатын технология ойлап шығарды.  Құрал ауадағы, судағы, қылмысқа қатысы бар адамның киіміндегі, терісіндегі жарылғыш заттардың мөлшерін анықтайды. 

Шоу-бизнесте:  Жарықтандыру, жарық эффектісі

Полиграфияда:  мөр мен  штамп дайындауда қолданылады 

1877 жылы ағылшын ғалымдары Даун және Блант бактериялар күн сәулесінің әсерінен көбейе алмай қалатынын айтты. Кейін зерттеу барысында микроағзалардың көрінетін жарық, сонымен бірге ультракүлгін сәулеге өте сезімтал екендігі анықталыды.

Ультракүлгін  сәуледен қорғану:

Күнге қарсы экран қолдану:

- химиялық (химиялық заттар  және кремдер);

- физикалық (сәулені жұтатын,  шағылдыратын түрлі кедергілер).

 Арнайы киім (мысалы, поплиннен  дайындалған).

Көзді қорғауға көзәйнек, шлемдер  қолданылады.

 Ультракүлгін сәуленің  барлық толқын ұзындығынан толығымен  қорғану үшін қалыңдығы 2 мм. флинтглаз  (қорғасыны бар әйнек) қолданылады. 

Ультракүлгін сәулені  емдік мақсатта қолдану барысында  белгілі дозада пайдалану көптеген ауру түрлерінде жақсы терапевтикалық эффект береді. Ультракүлгін сәуле  ауырғандық сезімін басуға, қабынуғу қарсы, иммунитетті жоғарылатуға және т.б. көмекеседі. Оны қолдану терідегі беткі жарақаттың тез жазылуына  және жүйке және сүйек ұлпаларын регенерациялауға септігін тигізеді. Ультракүлгін сәулені төмендегі ауру түрлеріне қолдануға болады: буын, тыныс алу, әйелдердің жыныс мүшелерінің, жүйке жүйесі, түрлі жараларға және т.б. Алдын алу мақсатында: рахит, сүйе туберкулезі, ағзаның түрлі инфекцияларға қарсылығын нығайтуға.