Спектр електромагнітних коливань, його властивості і застосування

Вив­чений в даний час спектр електро­магнітних коливань досить широ­кий. Він включає в себе коливання з довжиною хвилі від 10-⁴ нм (1 нанометр —10~⁹ м), що носять назву Y-випромінювань, до 6х10³ км — випромінювання генераторів змін­ного струму промислової частоти (рис 1).

Електромагнітні коливання з ДОВЖИНОЮ ХВИЛЬ ВІД 1 НМ до 1 MM називаються оптичним випроміню­ванням.;
Випромінювання є одним із ви­дів енергії. Потужністю випромінювання або потоком випроміню вання Ф називають енергію випромінювання за одиницю часу

де dw —енергія випромінювання за час dt, Дж; dt — проміжок часу, протягом якого випромінювання можна вважати рівномірним, с.

Оптичне випромінювання з довжиною хвиль від 380 до 760 нм називають видимим, тому що воно сприймається оком людини і викликає відчуття світла. Воно має значні фотоелектричну, фото­хімічну та біологічну дії і завдяки цьому широко використовується в сільськогосподарському виробництві для освітлення приміщень, опромінення рослин у теплицях, подовження світлового дня у пташ­никах тощо. Під дією видимого випромінювання в крові тварин збільшується вміст гемоглобіну і еритроцитів, підвищується актив­ність окислювальних ферментів, кращим стає азото- і газообмін. Світло впливає також на функції ендокринних залоз центральної нервової системи.

Спектр видимого випромінювання поділяють на сім ділянок відповідно до найбільш характерних кольорів: червоного (760— 620 нм), оранжевого (620—585 нм), жовтого (585—560 нм), зеле­ного (560—500 нм), голубого (500—480 нм), синього (480—450 нм) і фіолетового (450—380 нм).

Випромінювання оптичної області спектра з довжиною хвиль від 760 нм до 1 мм називаються інфрачервоними. (Приставка «інфра» — латинського походження і перекладається як «під», «ниж­че».) Це випромінювання характеризується значною тепловою дією, що й зумовлює область його застосування. І Випромінювання з довжиною хвиль від 400 до 2 нм називається ультрафіолетовим. (Приставка «ультра» має значення «по ту сто­рону», «понад».) Це випромінювання має значну фотобіологічну дію. Властивості ультрафіолетових променів неоднакові і залежать від довжини хвилі. При використанні ультрафіолетових випроміню­вань для біологічних цілей їх поділяють на три області: УФ-А — з довжинами хвиль від 315 до 400 нм; УФ-В — з довжинами хвиль від 280 до 315 нм; УФ-С — з довжинами хвиль від 280 до 100 нм.. Випромінювання області УФ-А мають порівняно невелику біоло­гічну активність і використовуються для люмінесцентного аналізу, в тому числі для визначення якості сільськогосподарських про­дуктів.

Випромінювання області УФ-В мають значну біологічну актив­ність. Воно спричиняє еритему — почервоніння шкіри, що з'являє­ться через 2...5 год і зникає через 2...З дні, залишаючи після себе пігментацію (загар). Під дією випромінювань області УФ-В в орга­нізмі тварин з провітаміну утворюється вітамін D, який відіграє важливу роль у регулюванні обміну речовин. Тому випромінювання цієї області використовують у сільськогосподарському виробни­цтві для стимулювання росту молодняка тварин і птиці та як засіб боротьби з рахітом. Випромінювання області УФ-В використову­ються також у медицині завдяки їх тонізуючій і терапевтичній дії. Випромінювання області УФ-С викликають непоновлювані змі­ни структури протоплазми і ядер клітин у результаті коагуляції білкових речовин. Вони згубно діють на бактерії. Тому їх викори­стовують для стерилізації повітря, води, тари тощо.

Основні види фотобіологічної дії оптичного випромінювання: світлова; фотосинтезна; терапевтична; бактерицидна; мутагенна; фотоперіодична.

Випромінювання буває однорідним і складним (монохроматич­ним). Однорідні — це випромінювання з однією відповідною дов­жиною хвилі, а складні є об'єднанням кількох однорідних випро­мінювань. Випромінювання можуть мати суцільний лінійчастий або змішаний спектр. Суцільний спектр складається з незліченої кількості однорідних потоків, які примикають за довжиною хвилі один до одного.