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红外线与紫外线 1800年英国物理学赫谢耳通过测温法发现太阳光

   日期:2024-02-11 22:02:55     来源:网络整理    作者:热成像仪网    浏览:145    评论:0    
核心提示:波长0.75~1.4μm的一般被叫做近红外线,0.15~3.9μm的为中红外线,4.0~1000μm的为远红外线,其中对人体健康最有益的是远红外线,波长为4~15μm【3】。随着对太阳辐射研究的深入,人们也逐渐认识到了紫外线对人体的危害【2】:

阳光

在了解远红外线之前,我们先来了解一下我们每天接触到的阳光,因为阳光本身就含有远红外线。

大家很早就知道,太阳发出的白光经过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光(由牛顿于1666年发现)。 这些就是我们常说的可见光

其实,除了上面提到的可见光之外,阳光中还含有一些我们肉眼看不到的光。 1800年,英国物理学家赫歇尔通过测温发现了红外线,并通过实验证明红外线像可见光一样遵守折射和反射定律。

1801年,德国物理学家里特通过实验证实了阳光中紫外线的存在。 随着科学水平的提高,我们现在对阳光有了更加全面的认识。 我们知道,太阳光由可见光、紫外线、X射线、伽马射线、红外线、微波和无线电波组成。

事实上,由于地球大气层中臭氧、水蒸气、气体分子等物质的吸收和阻挡,并不是所有的阳光都能到达地面。 通常我们把太阳光穿过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗。 大气窗口的光谱波段主要包括:微波波段(0.03~1m)、远红外波段(8~14um)、中红外波段(3.5~5.5um)、近红外、可见光和近紫外波段(1.5~1.8um,0.3~1.3um)。

通过下图,我们可以更直观地了解哪些波段的阳光更有可能到达地面:

可见,除长波外,能穿透大气层到达地面的太阳光波主要是可见光、紫外线和红外线。

对于人类来说,可见光的好处是不言而喻的。 它除了照亮这个美丽的世界外,还参与植物的光合作用,帮助万物生长。

红外线对人体的好处

如前所述,红外线是太阳中众多不可见光之一。 它是由德国科学家赫歇尔于1800年发现的,也称为红外热辐射。

红外线的波长比可见光大,波长范围为0.75μm至1000μm。 红外线有时分为近红外线和远红外线。 它们也根据波长的长短分为近红外线、中红外线和远红外线三部分。 具体区分一般根据用途不同有所不同,但没有严格的区分。

在生物学领域,一般将0.75~1.4μm的波长称为近红外,0.15~3.9μm的称为中红外,4.0~1000μm的称为远红外。 其中对人体健康最有益的是远红外线,波长为4~15μm。 【3】. 美国航天局(NASA)在研究宇宙飞船中人类的生存状况时也证实,波长为4-14微米的远红外线对于生物的生存是不可或缺的。 因此,该波段的远红外线被称为“生命光波”。

近年来,由于研究的深入,人们对红外线的物理性质和生物效应有了比较全面的认识。

红外线作为电磁波的一种,既具有光的性质,又具有波的性质。 当被照射物体分子的振动频率与辐射光的频率相同,并且分子振动时偶极矩发生变化时,物体分子就能吸收能量并产生共振[3]。 人体有机组织中OH和CH键的拉伸、CC、C=C、C=0键和H2O的弯曲或振动所对应的共振波长大多在3-6μm波段。 由于共振吸收,红外线激活某些生物大分子,从而增加生物分子的活性[4]。

尤其是当远红外线作用于人体内的水分子时,远红外线与水分子发生共振,使一些缔合水分子的氢键打开,缔合的水大分子团被裂解分离,从水分子中分离出来。原来由几十个或更多分子组成的水分子簇,变成了由6~8个水分子组成的小簇,即小分子水簇[5]。

水是生命之源。 成人体内水的比例约为70%。 小分子水团对人体的作用是不言而喻的。 研究表明,水分子团越小,水分子所含的氢键势能越高,水分子团的动量越大,小分子团的溶解力、渗透力、代谢力、扩散力等。分子簇水。 物理和化学性能得到增强。

小分子团水可以改变水在生物体中的作用,减少水分子团中水分子的数量红外线与紫外线,增加水的生物膜通透性,增强生物体的新陈代谢,达到改变生物体功能的效果。 。

综上所述,在红外线照射下,有机分子发生共振,生成小分子团水,会提高生物分子的活性,增强细胞再生能力,促进新陈代谢。 在生物医学上表现为体内微血管扩张,血流加速,改善微循环,促进新陈代谢,增强组织再生,有利于细胞修复,加速病理产物排出,增加机体免疫力。

现代医学案例也验证了远红外线对人体的治疗作用:

中山医科大学附属第一医院康复科门诊就诊数据[6]

人体对远红外线的吸收

从前面的讲红外线与紫外线,我们知道红外线对人体健康非常有益。 那么什么波段的红外线最容易被人体吸收呢?

事实上,人体本身就是一个天然的散热器。 环境温度下人体皮肤的比辐射率高达0.98。 当人体温度为37℃时,根据维恩位移定律,可计算出人体辐射的峰值波长为9.35μm[7],人体辐射的红外波长范围在3~15μm之间,即是在远红外波段。

研究指出,人体的红外吸收光谱中,在2.5-4μm和5.6-10μm处有两个吸收峰。 可见人体对远红外辐射有较好的吸收能力。 虽然远红外对人体的作用很浅,为0.5~1毫米,但远红外辐射可以通过介质传导和血液循环将热量传递到深层组织[9]。

人体既是良好的散热器,又是良好的吸收器。 用于治疗的热辐射的红外波长应与人体的辐射波长相对应,最佳波段为4~14μm[8]

阳光中的蓝光和紫外线对人体的影响

那么,可见光只对人类有益吗? 事实上,事实并非如此。 相关研究表明,可见光中的蓝光会对人的视力造成损害[1]。 因为可见光中的蓝光能量比较高,可以穿透眼睛的晶状体直接到达视网膜,导致视网膜色素上皮细胞(RPE)坏死,进而引起黄斑变性,导致视力丧失甚至完全失明。损失。 这种损害是不可逆转的。

对于波长200~380nm的紫外线,以前人们只知道它可以促进维生素D的合成、帮助骨骼发育、消毒杀菌等。 随着对太阳辐射研究的深入,人们逐渐认识到紫外线对人体的危害[2]:

1、眼部疾病:研究表明,在紫外线照射下,角膜细胞可产生大量氧自由基,机体可发生多种氧化损伤,导致角膜炎; 紫外线会对晶状体上皮细胞造成氧化损伤,从而引起晶状体混浊,导致晶状体白内障; 过度的紫外线照射还会引起视网膜黄斑变性,导致视力丧失。

2、皮肤损伤:过多的紫外线照射皮肤,会引起皮肤组织氧化应激,产生过多的活性氧,损害细胞内的抗氧化系统。 长期接触紫外线会引起皮肤红斑、肿胀、疼痛、瘙痒、表皮增厚、色素沉着(皮肤变黑)和皮肤老化等。

3、致癌:皮肤长期接触紫外线,会导致表皮细胞DNA损伤。 由于身体缺陷,受损的DNA无法完全修复,从而导致突变。 突变的细胞不能被人体的免疫系统识别和消除(即人体的免疫监视功能存在缺陷),突变的细胞就会增殖,最终导致肿瘤的形成。

4.其他危害:严重的紫外线照射可引起头痛、疲劳和全身不适等全身症状。波长

一般来说,适量的紫外线对人体有益,但过多的紫外线可能会造成伤害。 只有对紫外线更加科学的认识,才能避免其对人们造成伤害。

参考:

1.蔡善军,严密,张俊军。 蓝光诱导体外培养的人视网膜色素上皮细胞凋亡。 中华眼科杂志,2005年11月,第21卷,第6期:384-387。

2.孙晓晨,张芳,邵华子。 红外线对人体健康的影响。 中国职业医学,第43卷第3期,2016年6月:380-383。

3. 季冠芳,杨子斌,远红外线的生物效应及应用。 天津医学,第35卷第1期,2007年1月:78-80。

4 徐敬之. 红外理疗机理及其应用前景。 红外技术第 12 卷第 2 期:28-31。

5 连明阳,李青山,杜善闯,金永霞。 远红外线和小分子团水。 第十五届全国红外加热与红外医学发展学术研讨会论文及摘要:234-236。

6 丁明辉,黄东风,赖在文。 远红外纺织产品的临床效果。 现代医疗仪器和应用。 第 13 卷,第 2 期,2001 年:29-30。

7 杨敬发,徐敬之,赵庆勋,葛大勇。 红外线月刊。 1999 年第 11 期:9-13。

8 海玉洁. 远红外加热在临床医学中的应用探讨红外技术第 9 卷第 6 期:45-48。

9 徐伟林. 红外技术与纺织材料(第二版)。 化学工业出版社. 2011.3

 
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