מאפיינים ויישומים של קרני הספקטרום האופטי

לפי עקרונות הדור קרינה אלקטרומגנטית מתחלק לסוגים הבאים: קרינת גמא, רנטגן, סינכרוטרון, רדיו וקרינה אופטית.

כל טווח הקרינה האופטית מחולק לשלושה אזורים: אולטרה סגול (UV), גלוי ואינפרא אדום (IR). טווח הקרינה האולטרה סגולה, בתורו, מחולק ל-UV-A (315-400 ננומטר), UV-B (280-315) ו-UV-C (100-280 ננומטר). קרינת גמא אולטרה סגולה באזור עם אורכי גל של פחות מ-180 ננומטר מכונה לעתים קרובות ואקום מכיוון שהאוויר באזור זה של הספקטרום אטום. קרינה שיכולה לגרום לתחושת ראייה נקראת גלויה. קרינה נראית היא טווח ספקטרלי צר (380-760 ננומטר) של קרינה אופטית, המתאים לטווח הרגישות של העין האנושית.

הקרינה שעלולה לגרום ישירות לתחושת ראייה נראית לעין. גבולות טווח הקרינה הנראית מתקבלים באופן מותנה כדלקמן: התחתון 380 - 400 ננומטר, העליון 760 - 780 ננומטר.

פליטה מטווח זה משמשת ליצירת רמת התאורה הנדרשת בחצרים תעשייתיים, מנהליים וביתיים.הרמה הנדרשת נקבעת לפי תנאי הראות. במקרה זה, היבט האנרגיה של תהליך ההקרנה פחות חשוב.

אולם, למשל, באותו ייצור חקלאי, האור משמש לא רק כאמצעי תאורה. בהקרנה מלאכותית של צמחים, למשל בחממות, הקרינה הנראית לעין של מתקני ההקרנה היא מקור האנרגיה היחיד שנאגר בצמח בתהליך הפוטוסינתזה ולאחר מכן משמש את בני האדם ובעלי החיים. כאן, הקרנה היא תהליך אנרגטי.

השפעת הקרינה הנראית לעין על בעלי חיים וציפורים עדיין לא נחקרה מספיק, אך הוכח כי השפעתה על התפוקה תלויה לא רק ברמת ההארה, אלא גם באורך תקופת האור ביום, החלפה של תקופות אור וחשוך וכו'.

קרינת אינפרא אדום בספקטרום מכסה את האזור מ-760 ננומטר עד 1 מ"מ ומחולקת ל-IR-A (760-1400 ננומטר), IR-B (1400-3000 ננומטר) ו-IR-C (3000-106 ננומטר).

כיום, קרינה אינפרא אדומה נמצאת בשימוש נרחב לחימום מבנים ומבנים, וזו הסיבה שהיא נקראת לעתים קרובות קרינה תרמית. הוא משמש גם לייבוש צבעים. בחקלאות, קרינת אינפרא אדום נמצאת בשימוש נרחב גם לייבוש ירקות ופירות, חימום בעלי חיים צעירים.

ישנם מכשירים מיוחדים לראיית לילה - צילומי תרמית. במכשירים אלו, קרינת האינפרה האדומה של כל עצם מומרת לקרינה נראית לעין. תמונת האינפרא אדום מציגה תמונה של התפלגות שדות הטמפרטורה.

טווח הקרינה האינפרא אדום מתחיל מהגבול העליון של האור הנראה (780 ננומטר) ומסתיים באופן קונבנציונלי באורך גל של 1 מ"מ. קרני אינפרא אדום אינן נראות, כלומר אינן יכולות לגרום לתחושה חזותית.

המאפיין העיקרי של קרני אינפרא אדום הוא פעולה תרמית: כאשר קרני אינפרא אדום נבלעות, הגוף מתחמם. לכן הם משמשים בעיקר לחימום חפצים וחומרים שונים ולייבוש.

כאשר מקרינים צמחים, יש לזכור כי עודף של קרני אינפרא אדום עלול להוביל להתחממות יתר ולמוות של צמחים.

הקרנת בעלי חיים בקרני אינפרא אדום משפרת את התפתחותם הכללית, חילוף החומרים, זרימת הדם, מפחיתה את הרגישות למחלות וכו'. הקרניים היעילות ביותר של אזור IR-A. יש להם את יכולת החדירה הטובה ביותר ברקמות הגוף. עודף של קרני אינפרא אדום מוביל להתחממות יתר ומוות של תאי הרקמות החיות (בטמפרטורות מעל 43.5 מעלות צלזיוס). נסיבה זו משמשת, למשל, לצורך חיטוי תבואה. במהלך ההקרנה, המזיקים של הרפת מתחממים הרבה יותר חזק מהתבואה ומתים.

לפרטים נוספים ראה כאן: מקרינים ומתקנים לחימום אינפרא אדום של בעלי חיים

קרינה אולטרה סגולה מכסה את טווח אורך הגל בין 400 ל-1 ננומטר. במרווח שבין 100 ל-400 ננומטר, נבדלים שלושה אזורים: UV -A (315 - 400 ננומטר), UV -B (280 - 315 ננומטר), UV -C (100 - 280 ננומטר). לקורות של אזורים אלה תכונות שונות ולכן מוצאות יישומים שונים. קרינה אולטרה סגולה גם היא בלתי נראית, אך מסוכנת לעיניים. לקרינה אולטרה סגולה באורך גל קצר מ-295 ננומטר יש השפעה מדכאת על צמחים, לכן, כאשר היא מוקרנת באופן מלאכותי, יש להוציא אותה מהזרימה הכללית של המקור.

קרינת UV-A יכולה, כאשר היא מוקרנת, לגרום לחומרים מסוימים להאיר. זוהר זה נקרא פוטו-לומינסנציה או פשוט זוהר.

הארה נקראת זוהר ספונטני של גופים עם משך זמן העולה על תקופת תנודות האור ומתרגש על חשבון כל סוג של אנרגיה, למעט חום. מוצקים, נוזלים וגזים יכולים להאיר. בשיטות שונות של עירור ובהתאם למצב המצטבר של הגוף, במהלך הארה הם יכולים לעבור תהליכים שונים.

הקרניים של אזור זה משמשות לניתוח זוהר של ההרכב הכימי של חומרים מסוימים, להערכת המצב הביולוגי של המוצרים (נביטה ונזקי התבואה, מידת הריקבון של תפוחי אדמה וכו') ובמקרים אחרים כאשר החומר יכול להאיר באור נראה בזרם של קרניים אולטרה סגולות.

לקרינה מאזור UV-B יש השפעה ביולוגית חזקה על בעלי חיים. במהלך ההקרנה, פרוויטמין D הופך לוויטמין D, המקל על ספיגת תרכובות זרחן-סידן בגוף. חוזקן של עצמות השלד תלוי במידת הספיגה של הסידן, ולכן קרינת UV-B משמשת כחומר נגד רככת לבעלי חיים צעירים ולציפורים.

לאותו חלק של הספקטרום יש את היכולת לקבל את אפקט האריתמה הגדול ביותר, כלומר, הוא יכול לגרום לאדמומיות ממושכת של העור (אריתמה). אריתמה היא תוצאה של התרחבות כלי הדם, מה שמוביל לתגובות חיוביות אחרות בגוף.

קרינה אולטרה סגולה של אזור ה-UV-C מסוגלת להרוג חיידקים, כלומר יש לה אפקט קוטל חיידקים ומשמשת לחיטוי מים, מיכלים, אוויר וכו'.