Promieniowanie widzialne: stosowanie w medycynie i życiu, źródła, właściwości, przez kogo i kiedy jest otwarte

Jesteś otoczony falami elektromagnetycznymi. Są wszędzie! Od światła, które widzisz, do ultrafioletu przechodzącego przez okno od słońca. Nawet jeśli próbowałeś, nie mogłeś uniknąć fal. Ale znowu, dlaczego tego potrzebujesz? Po co unikać czegoś, jeśli można go zastosować? Co to jest widoczne promieniowanie, przez kogo i kiedy jest otwarte? Jak to działa i gdzie ma zastosowanie?

Fale świetlne

Określenie "fale świetlne" może być używane inaczej przez różnych ludzi. Fizycy zwykle używają go na tym samym poziomie co elektromagnetyczny. Jaka jest różnica? Fale elektromagnetyczne (lub promieniowanie elektromagnetyczne) są falami wytwarzanymi przez oscylujące pola magnetyczne i elektryczne i obejmują fale radiowe, mikrofalowe, podczerwone, widzialne, ultrafioletowe, rentgenowskie i gamma. Jak wszystkie fale, niosą energię, a ta energia może mieć bardzo dużą intensywność (na przykład fale elektromagnetyczne, które otrzymujemy od słońca).

Patrząc na widmo światła widzialnego, niebieski koniec widma elektromagnetycznego to wysoka częstotliwość, wysoka energia i krótka długość fali. Czerwony koniec widma elektromagnetycznego to niska częstotliwość, niska energia i długa długość fali. Światło jest tylko częścią widma elektromagnetycznego, częścią, którą nasze oczy widzą. Jakie są obszary stosowania promieniowania widzialnego, z wyjątkiem tego, które pozwala osobie widzieć wszystko dookoła?

Różne rodzaje fal świetlnych

Fale radiowe znajdują się na czerwonym końcu widma elektromagnetycznego. Czerwony koniec to także najniższa energia, najniższa częstotliwość i najdłuższa długość fali. Fale radiowe są wykorzystywane głównie w komunikacji w celu przesyłania sygnałów z jednego miejsca do drugiego. Stacje radiowe wykorzystują fale radiowe, takie jak telefony komórkowe, telewizory i sieci bezprzewodowe. Dzięki długiej fali fal radiowych mogą odbijać się od jonosfery Ziemi, dzięki czemu stacje radiowe mogą transmitować swoje programy radiowe na duże odległości bez bezpośredniego podglądu wszystkich swoich słuchaczy.

Mikrofale są najbliżej czerwonego końca spektrum. Można się domyślać, że mikrofale są używane w kuchennych kuchenkach mikrofalowych do gotowania. Mają wystarczająco dużo energii, aby zwiększyć ruch molekuł w żywności bez jonizacji atomów. Jest to ważne, ponieważ oznacza, że ​​żywność się nagrzeje - jej skład chemiczny pozostanie taki sam.

Podczerwień ma długość fali nieco dłuższą niż nasze oczy mogą wykryć. Ciało ludzkie ma temperaturę, która wytwarza promieniowanie w tej części widma, a zatem detektory podczerwieni mogą być używane jako kamery noktowizyjne. Port podczerwieni jest również używany przez pilota do wysyłania sygnałów do telewizorów i innego sprzętu audio lub wideo.

Widoczne światło jest częścią widma elektromagnetycznego, które nasze oczy mogą wykryć, i tą częścią, z którą najbardziej znamy się w naszym codziennym życiu. Uważa się, że znajduje się w "środku" widma elektromagnetycznego, chociaż jest raczej arbitralny.

Promieniowanie ultrafioletowe (często zredukowane do UV) jest kierowane na niebieską stronę widma elektromagnetycznego, które jest stroną o wysokiej energii i krótszej fali. Promieniowanie ultrafioletowe ma zbyt krótką długość, aby nasze oczy mogły je wykryć. Fale UV mają dość wysoką energię, dzięki czemu są w stanie jonizować atomy, niszcząc wiązania molekularne, a nawet cząsteczki DNA. Z tego powodu promieniowanie UV powoduje poparzenia słoneczne, a nawet raka skóry. Większość szkodliwych fal ultrafioletowych Słońca jest pochłaniana przez atmosferę (zwłaszcza azot) i warstwę ozonową, ale znaczna jej część uderza w ziemię. Dlatego warto być ostrożnym i używać kremów przeciwsłonecznych i okularów przeciwsłonecznych.

Promienie X mają bardzo wysoką energię i, podobnie jak UV, mogą jonizować atomy w ciele i powodować uszkodzenia. Jednak przy prawidłowych długościach fali i we właściwych ilościach można je bezpiecznie stosować, nie uszkadzając tkanki ciała, na przykład w skanach klatki piersiowej. Ponadto, teleskopy rentgenowskie są przydatne w badaniu astrofizyki.

Co to jest światło widzialne i jak można go użyć?

Jakie jest zastosowanie promieniowania widzialnego? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musisz najpierw zdefiniować to pojęcie. Widoczne światło jest promieniowaniem elektromagnetycznym powodowanym przez fotony uderzające o powierzchnię i pochłaniane przez elektrony materiału, emitując kolor o najniższej szybkości wchłaniania. Na przykład gaśnice są czerwone, ponieważ cząstki farby absorbują zieloną częstotliwość lepiej niż czerwona.

340-750 nm - długość fali widzialnego spektrum. Dzięki tej wiedzy możesz tworzyć diody, które emitują światło o określonych częstotliwościach. Jednym z zastosowań światła widzialnego jest światło drogowe. Światło widzialne to dowolna fala elektromagnetyczna (lub foton jako odpowiednik kwantowy), która leży w regionie niebieskich i czerwonych kolorów widma. Ma wiele zastosowań. Światło widzialne służy jako źródło światła, które może zobaczyć ludzkie oko. Są to lasery, komunikacja w przestrzeni kosmicznej, broń, systemy alarmowe, oświetlenie.

Jest również używany jako sygnatura emisji niektórych reakcji atomowych i chemicznych, co pozwala na identyfikację obecności różnych materiałów, a zatem jest wykorzystywany w badaniach sądowych i medycynie. Światło widzialne to promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie częstotliwości od 430 do 770 THz, odpowiadające długościom fal od 390 do 700 nm. Jest to zakres promieniowania elektromagnetycznego, który można odbierać oczami zwierząt i ludzi. Ewolucja prawdopodobnie wyposażyła zwierzęta w organ do produkcji tego zakresu promieniowania. Widoczne światło reprezentuje maksymalną intensywność promieniowania słonecznego i jest raczej krótkofalowe. Nie uszkadza również żywych komórek, inaczej niż na przykład promieniowanie UV, promieniowanie rentgenowskie lub promieniowanie gamma.

Widoczne światło jest falą elektromagnetyczną.

Powszechnie obserwowane światło to połączenie różnych kolorowych fal świetlnych. Te różne kolory światła wynikają z różnych częstotliwości światła. Widoczne światło ma wiele zastosowań w optyce, materiałoznawstwie, materii skondensowanej, naukach laserowych, różnych branżach, które wykorzystują to światło do eksperymentów i każdego dnia. Przykładami są ekrany projekcyjne, wiązka laserowa używana w spektaklu lub wskaźnik, kamera itd.

Światło jest częścią widma elektromagnetycznego, na które nasze oczy są wrażliwe. Głównym zastosowaniem światła widzialnego jest zdolność widzenia rzeczy na własne oczy. Promieniowanie widmowe jest transmitowane przez fale lub cząstki o różnych długościach fal i częstotliwościach. Ten szeroki zakres długości fal znany jest jako widmo elektromagnetyczne. Widmo to podzielone jest klasycznie na siedem regionów w kolejności malejącej długości fali i rosnącej energii i częstotliwości. Nasze oczy mogą wykryć tylko niewielką część widma elektromagnetycznego, zwanego światłem widzialnym.

Tak działają żarówki: prąd elektryczny ogrzewa włókno lampy do około 3000 stopni i świeci gorącym światłem. Powierzchnia Słońca ma około 5600 stopni i emituje dużo światła. Białe światło składa się z różnych kolorów połączonych ze sobą. Można to zobaczyć, przepuszczając białe światło przez szklany pryzmat. Płyty kompaktowe są odczytywane za pomocą światła laserowego. Lasery są używane w płytach kompaktowych i odtwarzaczach DVD, gdzie światło odbija się od małych dołeczków na dysku, podczas konwersji na dźwięk lub dane. Lasery są również wykorzystywane w drukarkach laserowych i systemach celowania samolotów.

Niebezpieczeństwo światła widzialnego

Widoczne fale świetlne są jedynymi falami elektromagnetycznymi, które ludzkie oko może zobaczyć. Ludzie postrzegają je jako kolory tęczy, z których każda ma swoją własną długość fali. Czerwony ma najdłuższy, a fioletowy najkrótszy. Kiedy wszystkie fale są widoczne razem, tworzą białe światło. Stożki w oczach są odbiornikami dla tych maleńkich fal widzialnego światła. Słońce jest naturalnym źródłem fal światła widzialnego, a oczy widzą odbicie tego światła słonecznego od otaczających obiektów. Kolor przedmiotu, który widzi dana osoba, jest kolorem odbitego światła. Wszystkie pozostałe kolory są pochłaniane.

Zbyt duże promieniowanie może uszkodzić siatkówkę. Może się tak zdarzyć, jeśli spojrzysz na coś bardzo jasnego, na przykład na słońce. Chociaż uszkodzenie można wyleczyć, ale jeśli wpływ widocznego promieniowania jest silny i trwały, może mieć nieodwracalne skutki.

Promieniowanie widzialne: źródła, właściwości, zastosowanie

Żarówki są kolejnym źródłem widocznych fal świetlnych. A także lasery. Kto je odkrył? Albert Einstein (1917) zaproponował mechanizm stymulowanego promieniowania - zasadę lasera. Odkrycie spontanicznego promieniowania przez Einsteina (proces zachodzący w atomach) skłoniło go do opracowania idei stymulowania diod LED. W latach 50. naukowcy zaproponowali projekty urządzeń, które stymulowałyby promieniowanie w celu zwiększenia światła. Pierwszy laser został zbudowany przez Theodore M. Maiman w 1960 roku.

W jaki sposób produkowany jest laser?

Sztuczny proces obejmuje:

• Źródło energii.
• Aktywne środowisko
• Jama optyczna.

Aktywne medium pochłania energię ze źródła, przechowuje ją i uwalnia jako światło. Część tego światła wyzwala inne atomy, aby uwolnić swoją energię, więc więcej światła dodaje się do wypalonego. Lustra na końcu wnęki optycznej odbijają światło z powrotem w ośrodek czynny, a proces rozpoczyna się ponownie, powodując, że światło wzmacnia się i indukuje jego część w postaci wąskiej wiązki - lasera. Aby zwiększyć emisję światła w stanie wzbudzonym, musi być więcej atomów niż pierwotnie. Nazywa się to inwersją danych. Ten warunek nie występuje w normalnych warunkach. Dlatego sztuczne technologie powinny pomóc temu procesowi, a nie przyrodzie.

Lek

Zastosowanie promieniowania widzialnego w medycynie jest zjawiskiem powszechnym. Lasery są stosowane w procedurach mikrochirurgicznych, takich jak wykonywanie małych, precyzyjnych nacięć, chirurgia wątroby i chirurgia naczyń włosowatych, co powoduje niewielką utratę krwi. Lasery są również stosowane w okulistyce (usuwanie zaćmy i korekcji wzroku), dermatologii (usuwanie tatuaży i blizn), stomatologii (oczyszczanie jamy), onkologii (leczenie raka skóry).

Jaki jest przykład zastosowania promieniowania widzialnego w medycynie? Terapia światłem jest również stosowana w celu złagodzenia zaburzeń afektywnych sezonowych, reguluje wewnętrzne zegary biologiczne (rytmy okołodobowe) i wpływa na nastrój. Zastosowania terapeutyczne światła i koloru są również badane w wielu szpitalach i ośrodkach badawczych na całym świecie. Dotychczasowe wyniki pokazują, że światło o pełnym spektrum, ultrafioletowym, kolorowym i laserowym może mieć wartość terapeutyczną dla szeregu warunków - od przewlekłego bólu i depresji po zaburzenia immunologiczne.

Widoczne promieniowanie: przez kogo i kiedy jest otwarte?

Pierwszy wyjaśnił pojawienie się spektrum (to określenie zostało użyte po raz pierwszy w 1671 roku) promieniowania widzialnego Isaaca Newtona w jego dziele "Optyka" i Johanna Goethego w jego pracy "Teoria kolorów". Co to jest promieniowanie widzialne? Kto i kiedy jest otwarty? Roger Bacon był również zaangażowany w podobne badania, które oglądały widmo w szklance wody na długo przed Newtonem i Goethem.

Wykorzystanie promieniowania widzialnego w życiu pozwala zobaczyć cokolwiek. Światło porusza się jak fala, odbijając się od obiektów, aby ludzie mogli je zobaczyć. Bez tego wszyscy byliby w całkowitej ciemności. Ale w fizyce światło może odnosić się do dowolnej fali elektromagnetycznej: fal radiowych, mikrofal, podczerwieni, pozornie promieniowania ultrafioletowego, rentgenowskiego lub gamma.