Vlastnosti a aplikace paprsků optického spektra

Podle generačních zásad elektromagnetická radiace se dělí na tyto druhy: záření gama, rentgenové, synchrotronové, rádiové a optické záření.

Celý rozsah optického záření je rozdělen do tří oblastí: ultrafialové (UV), viditelné a infračervené (IR). Rozsah ultrafialového záření se zase dělí na UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315) a UV-C (100-280 nm). Ultrafialové záření gama v oblasti s vlnovými délkami menšími než 180 nm je často označováno jako vakuum, protože vzduch v této oblasti spektra je neprůhledný. Záření, které může způsobit vizuální vjem, se nazývá viditelné. Viditelné záření je úzký spektrální rozsah (380-760 nm) optického záření, odpovídající rozsahu citlivosti lidského oka.

Záření, které může přímo způsobit zrakový vjem, je viditelné. Limity rozsahu viditelného záření jsou podmíněně přijímány takto: spodní 380 — 400 nm, horní 760 — 780 nm.

Emise z této řady se používají k vytvoření požadované úrovně osvětlení v průmyslových, administrativních a domácích prostorách.Požadovaná hladina je určena podmínkami viditelnosti. V tomto případě je energetický aspekt procesu ozařování méně důležitý.

Avšak například ve stejné zemědělské výrobě se světlo nepoužívá pouze jako prostředek k osvětlení. Při umělém ozařování rostlin, například ve sklenících, je viditelné záření ozařovacích zařízení jediným zdrojem energie, která se v rostlině ukládá v procesu fotosyntézy a poté je využívána lidmi a zvířaty. Zde je ozařování energetický proces.

Vliv viditelného záření na zvířata a ptáky nebyl dosud dostatečně prozkoumán, ale bylo zjištěno, že jeho účinek na produktivitu závisí nejen na úrovni osvětlení, ale také na délce světelné periody za den, střídání světlá a temná období atd.

Infračervené záření ve spektru pokrývá oblast od 760 nm do 1 mm a dělí se na IR-A (760-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) a IR-C (3000-106 nm).

V současné době je infračervené záření široce využíváno pro vytápění budov a staveb, proto se často nazývá tepelné záření. Používá se také k sušení barev. V zemědělství se infračervené záření hojně využívá také k sušení zeleniny a ovoce, zahřívání mladých zvířat.

Pro noční vidění existují speciální přístroje – termokamery. V těchto zařízeních se infračervené záření jakéhokoli předmětu přeměňuje na viditelné záření. Infračervený snímek ukazuje rozložení teplotních polí.

Rozsah infračerveného záření začíná od horní hranice viditelného světla (780 nm) a končí konvenčně na vlnové délce 1 mm. Infračervené paprsky jsou neviditelné, což znamená, že nemohou způsobit vizuální vjem.

Hlavní vlastností infračervených paprsků je tepelné působení: když jsou infračervené paprsky absorbovány, tělesa se zahřívají. Proto se používají především k ohřevu různých předmětů a materiálů a k sušení.

Při ozařování rostlin je třeba mít na paměti, že přemíra infračervených paprsků může vést k nadměrnému přehřívání a úhynu rostlin.

Ozařování zvířat infračervenými paprsky zlepšuje jejich celkový vývoj, metabolismus, krevní oběh, snižuje náchylnost k nemocem atd. Nejúčinnější paprsky IR-A zóny. Mají nejlepší penetrační schopnost do tělesných tkání. Nadbytek infračervených paprsků vede k přehřátí a smrti buněk živých tkání (při teplotách nad 43,5 °C). Tato okolnost se využívá například pro účely dezinsekce obilí. Při ozařování se škůdci stodoly zahřívají mnohem silněji než obilí a hynou.

Další podrobnosti naleznete zde: Zářiče a zařízení pro infračervený ohřev zvířat

Ultrafialové záření pokrývá rozsah vlnových délek od 400 do 1 nm. V intervalu mezi 100 a 400 nm se rozlišují tři zóny: UV-A (315 — 400 nm), UV-B (280 — 315 nm), UV-C (100 — 280 nm). Nosníky těchto oblastí mají různé vlastnosti, a proto nacházejí různé aplikace. Ultrafialové záření je také neviditelné, ale pro oči nebezpečné. Ultrafialové záření s vlnovou délkou kratší než 295 nm má na rostliny potlačující účinek, proto je při umělém ozařování nutno vyloučit z obecného proudění zdroje.

UV-A záření může při ozáření způsobit, že některé látky budou žhnout. Tato záře se nazývá fotoluminiscence nebo jednoduše luminiscence.

Luminiscence se nazývá spontánní záře těles s délkou trvání přesahující periodu světelných oscilací a vybuzených na úkor jakéhokoli druhu energie, kromě tepla. Pevné látky, kapaliny a plyny mohou luminiscovat. Při různých způsobech buzení a v závislosti na agregovaném stavu těla mohou během luminiscence procházet různými procesy.

Paprsky této zóny se používají pro luminiscenční analýzu chemického složení určitých látek, hodnocení biologického stavu produktů (klíčení a poškození zrna, stupeň hniloby brambor atd.) a v dalších případech, kdy látka může zářit viditelným světlem v proudu ultrafialových paprsků.

Záření z UV-B zóny má na zvířata silný biologický účinek. Při ozařování se provitamin D přeměňuje na vitamín D, který usnadňuje vstřebávání sloučenin fosforu a vápníku tělem. Pevnost kostí kostry závisí na stupni absorpce vápníku, proto se UV-B záření používá jako prostředek proti křivici u mláďat a ptáků.

Stejná část spektra má schopnost mít největší erytémový efekt, to znamená, že může způsobit prodloužené zarudnutí kůže (erytém). Erytém je důsledkem expanze krevních cév, což vede k dalším příznivým reakcím v těle.

Ultrafialové záření zóny UV-C je schopné zabíjet bakterie, to znamená, že má baktericidní účinek a používá se k dezinfekci vody, nádob, vzduchu atd.