Propriétés et applications des rayons du spectre optique
Selon les principes de génération un rayonnement électromagnétique est divisé en types suivants : rayonnement gamma, rayons X, rayonnement synchrotron, radio et rayonnement optique.
L'ensemble de la gamme des rayonnements optiques est divisé en trois régions : ultraviolet (UV), visible et infrarouge (IR). La gamme de rayonnement ultraviolet, à son tour, est divisée en UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315) et UV-C (100-280 nm). Le rayonnement gamma ultraviolet dans la région avec des longueurs d'onde inférieures à 180 nm est souvent appelé vide car l'air dans cette région du spectre est opaque. Le rayonnement qui peut provoquer une sensation visuelle est appelé visible. Le rayonnement visible est une plage spectrale étroite (380-760 nm) de rayonnement optique, correspondant à la plage de sensibilité de l'œil humain.
Le rayonnement qui peut directement provoquer une sensation visuelle est visible. Les limites de la gamme de rayonnement visible sont conditionnellement acceptées comme suit : inférieur 380 — 400 nm, supérieur 760 — 780 nm.
L'émission de cette gamme est utilisée pour créer le niveau d'éclairement requis dans les locaux industriels, administratifs et domestiques.Le niveau requis est déterminé par les conditions de visibilité. Dans ce cas, l'aspect énergétique du processus d'irradiation est moins important.
Cependant, par exemple, dans la même production agricole, la lumière n'est pas seulement utilisée comme moyen d'éclairage. Dans l'irradiation artificielle des plantes, par exemple dans les serres, le rayonnement visible des installations d'irradiation est la seule source d'énergie stockée dans la plante lors du processus de photosynthèse puis utilisée par l'homme et les animaux. Ici, l'irradiation est un processus énergétique.
L'effet du rayonnement visible sur les animaux et les oiseaux n'a pas encore été suffisamment étudié, mais il a été établi que son effet sur la productivité dépend non seulement du niveau d'éclairement, mais aussi de la durée de la période lumineuse par jour, de l'alternance des périodes claires et sombres, etc. .
Le rayonnement infrarouge dans le spectre couvre la région de 760 nm à 1 mm et est divisé en IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) et IR-C (3000-106 nm).
Actuellement, le rayonnement infrarouge est largement utilisé pour le chauffage des bâtiments et des structures, c'est pourquoi il est souvent appelé rayonnement thermique. Il est également utilisé pour le séchage des peintures. Dans l'agriculture, le rayonnement infrarouge est également largement utilisé pour sécher les légumes et les fruits, chauffer les jeunes animaux.
Il existe des appareils spéciaux pour la vision nocturne - les imageurs thermiques. Dans ces appareils, le rayonnement infrarouge de tout objet est converti en rayonnement visible. L'image infrarouge montre une image de la distribution des champs de température.
La gamme de rayonnement infrarouge commence à partir de la limite supérieure de la lumière visible (780 nm) et se termine classiquement à une longueur d'onde de 1 mm. Les rayons infrarouges sont invisibles, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas provoquer de sensation visuelle.
La propriété principale des rayons infrarouges est l'action thermique : lorsque les rayons infrarouges sont absorbés, les corps s'échauffent. Par conséquent, ils sont principalement utilisés pour chauffer divers objets et matériaux et pour le séchage.
Lors de l'irradiation des plantes, il convient de garder à l'esprit qu'un excès de rayons infrarouges peut entraîner une surchauffe excessive et la mort des plantes.
L'irradiation des animaux avec des rayons infrarouges améliore leur développement général, leur métabolisme, leur circulation sanguine, réduit leur sensibilité aux maladies, etc. Les rayons les plus efficaces de la zone IR-A. Ils ont la meilleure capacité de pénétration dans les tissus corporels. Un excès de rayons infrarouges entraîne une surchauffe et la mort des cellules des tissus vivants (à des températures supérieures à 43,5 ° C). Cette circonstance est utilisée, par exemple, à des fins de désinsectisation du grain. Lors de l'irradiation, les parasites de la grange sont chauffés beaucoup plus fort que le grain et meurent.
Pour plus de détails voir ici : Irradiateurs et installations pour le chauffage infrarouge des animaux
Le rayonnement ultraviolet couvre la gamme de longueurs d'onde de 400 à 1 nm. Dans l'intervalle compris entre 100 et 400 nm, on distingue trois zones : UV -A (315 - 400 nm), UV -B (280 - 315 nm), UV -C (100 - 280 nm). Les poutres de ces zones ont des propriétés différentes et trouvent donc des applications différentes. Le rayonnement ultraviolet est également invisible, mais dangereux pour les yeux. Le rayonnement ultraviolet avec une longueur d'onde inférieure à 295 nm a un effet suppresseur sur les plantes, par conséquent, lorsqu'il est irradié artificiellement, il doit être exclu du flux général de la source.
Le rayonnement UV-A peut, lorsqu'il est irradié, faire briller certaines substances. Cette lueur est appelée photoluminescence ou simplement luminescence.
La luminescence est appelée la lueur spontanée des corps d'une durée dépassant la période des oscillations lumineuses et excitée aux dépens de tout type d'énergie, à l'exception de la chaleur. Les solides, les liquides et les gaz peuvent devenir luminescents. Avec différentes méthodes d'excitation et en fonction de l'état global du corps, pendant la luminescence, ils peuvent subir différents processus.
Les rayons de cette zone sont utilisés pour l'analyse par luminescence de la composition chimique de certaines substances, l'évaluation de l'état biologique des produits (germination et endommagement du grain, degré de pourriture des pommes de terre, etc.) et dans d'autres cas lorsqu'un substance peut briller avec une lumière visible dans un flux de rayons ultraviolets.
Le rayonnement de la zone UV-B a un fort effet biologique sur les animaux. Lors de l'irradiation, la provitamine D est transformée en vitamine D, ce qui facilite l'absorption des composés phosphore-calcium par l'organisme. La solidité des os du squelette dépend du degré d'absorption du calcium, c'est pourquoi le rayonnement UV-B est utilisé comme agent anti-rachitisme pour les jeunes animaux et les oiseaux.
La même partie du spectre a la capacité d'avoir le plus grand effet d'érythème, c'est-à-dire qu'elle peut provoquer une rougeur prolongée de la peau (érythème). L'érythème est une conséquence de l'expansion des vaisseaux sanguins, ce qui entraîne d'autres réactions favorables dans le corps.
Le rayonnement ultraviolet de la zone UV-C est capable de tuer les bactéries, c'est-à-dire qu'il a un effet bactéricide et est utilisé pour désinfecter l'eau, les récipients, l'air, etc.