Infraqizil nurlanish nima

Ko‘rinadigan yorug‘lik elektromagnit spektrning kichik bir qismini tashkil qiladi. Elektromagnit spektr barcha turdagi nurlanishlarni o‘z ichiga oladi: sog‘liqni saqlash markazlarida qo‘llaniladigan rentgen nurlaridan tortib, tungi ko‘rish qurilmalarida ishlatiladigan infraqizil nurlanishgacha.

Elektromagnit spektrdagi nurlanishlar to‘lqin uzunligiga qarab tasniflanadi. Gamma nurlari, rentgen nurlari va ultrabinafsha nurlar kabi qisqa to‘lqin uzunlikli nurlanishlar yuqori energiyaga ega bo‘lib, juda xavfli bo‘lishi mumkin. Radio to‘lqinlar, mikroto‘lqinlar va infraqizil nurlanish kabi uzun to‘lqin uzunlikli nurlanishlar esa nisbatan kamroq zararli hisoblanadi. Ushbu maqolada infraqizil nurlanish va uning xususiyatlari batafsil muhokama qilinadi. Infraqizil nurlanish ko‘rinmasa ham, odamlar uni issiqlik sifatida sezishi mumkin. Infraqizil nurlanishni bevosita his qilish uchun qo‘lingizni qizigan pech yoniga tutib ko‘ring!

Infraqizil nurlanish nima?

Infraqizil nurlanish (infrared radiation, IR), ba’zan infraqizil yorug‘lik deb ham ataladi, ko‘rinadigan yorug‘liknikidan uzunroq to‘lqin uzunliklariga ega bo‘lgan elektromagnit nurlanishdir (electromagnetic radiation, EMR). Shu sababli u inson ko‘zi bilan aniqlanmaydi, garchi ayrim maxsus impulsli lazerlardan chiqadigan 1050 nanometr (nm) gacha bo‘lgan to‘lqin uzunligidagi IR nurlarini ma’lum sharoitlarda inson ko‘rishi mumkin. Infraqizil yorug‘lik ko‘rinadigan spektrning taxminiy qizil chetidagi 700 nanometrdan 1 millimetrgacha bo‘lgan oraliqni egallaydi. Xona haroratiga yaqin jismlar chiqaradigan issiqlik nurlanishining katta qismi infraqizil nurlanishdir. Barcha elektromagnit nurlanishlar singari, IR ham nurlanish energiyasini tashiydi va ham to‘lqin, ham uning kvant zarrasi — foton sifatida o‘zini namoyon qiladi. To‘lqin uzunligi va chastotasiga qarab infraqizil nurlanish odatda besh toifaga bo‘linadi: yaqin to‘lqinli, qisqa to‘lqinli, o‘rta to‘lqinli, uzun to‘lqinli va uzoq infraqizil.

Infraqizil nurlanishning xususiyatlari

Infraqizil nurlanish issiqlik to‘lqinlari yoki elektromagnit to‘lqinlar deb ham ataladi. Buning sababi shundaki, ular issiqlik hosil qiluvchi xususiyatga ega. Ba’zan infraqizil nurlar issiqlik ishlab chiqarish zarur bo‘lgan joylarda, masalan, infraqizil isitgichlarda yoki bemorga fizioterapiya kerak bo‘lganda davolash maqsadlarida qo‘llaniladi.
Ba’zan infraqizil nurlar yaqin infraqizil va uzoq infraqizil turlarga ajratiladi.
Yaqin infraqizil nurlar televizor pulti datchiklari va fotografiya kabi elektron qo‘llanmalarda ishlatiladi. Ularning to‘lqin uzunligi diapazoni ko‘rinadigan yorug‘lik diapazoniga yaqin bo‘lgani uchun, qo‘llanilishi ham ko‘rinadigan yorug‘likka o‘xshash bo‘lishi mumkin.
Uzoq infraqizil nurlar ko‘proq issiqlik xususiyatiga ega. Issiqlik chiqaradigan har qanday narsa uzoq infraqizil nurlanish ham chiqaradi. Hatto 37°C haroratdagi inson tanasi ham taxminan 800 nm to‘lqin uzunligidagi infraqizil nurlanish chiqaradi.

Infraqizil nurlanishning kashf etilishi

Uilyam Gershel

Uilyam Gershel (1738–1822)

NASA ma’lumotlariga ko‘ra, infraqizil yorug‘likni 1800-yilda britaniyalik astronom Uilyam Gershel kashf etgan. U ko‘rinadigan spektrdagi ranglar orasidagi harorat farqini o‘lchash tajribasida har bir rang yo‘liga termometrlarni joylashtirgan. U ko‘k rangdan qizil rangga qarab harorat ortishini kuzatgan va ko‘rinadigan spektrning qizil chetidan ham tashqarida yanada yuqori haroratni qayd etgan. Elektromagnit spektrda infraqizil to‘lqinlar chastotasi mikroto‘lqinlarnikidan yuqori, ko‘rinadigan qizil yorug‘liknikidan esa past bo‘ladi, shu sababli u “infraqizil” deb ataladi.

Infraqizil nurlanishning to‘lqin uzunligi va chastotasi

Biz allaqachon infraqizil nurlanishning to‘lqin uzunligi 700 nm dan 1 mm gacha ekanini bilamiz; bu ko‘rinadigan spektrning qizil chegarasidan keyingi sohadir. Quyida esa 1µm va 50µm spektral diapazon asosida tasmalarning tasnifi keltirilgan:

1µm dan 3µm gacha — I tasma yoki qisqa to‘lqinli infraqizil
3µm dan 5µm gacha — II tasma yoki o‘rta to‘lqinli infraqizil
8µm dan 14µm gacha — III tasma yoki uzun to‘lqinli infraqizil

Infraqizil sohalarning xususiyatlari

Yaqin infraqizil	To‘lqin uzunligi 0,75 dan 1,4 mikrometrgacha bo‘ladi. U materialshunoslikda, optik tolali aloqada va tibbiyot sohasida qo‘llaniladi.
Qisqa to‘lqinli infraqizil	To‘lqin uzunligi 1,4 dan 3 mikrometrgacha bo‘ladi. U telekommunikatsiyada va harbiy maqsadlarda qo‘llaniladi.
O‘rta infraqizil	To‘lqin uzunligi 3 dan 8 mikrometrgacha bo‘ladi. U kimyo sanoati va astronomiyada ishlatiladi.
Uzun to‘lqinli infraqizil	To‘lqin uzunligi 8 dan 15 mikrometrgacha bo‘ladi. Astronomik teleskoplar va optik tolali aloqa tizimlari uzun to‘lqinli infraqizil yordamida ishlashi mumkin.
Uzoq infraqizil	To‘lqin uzunligi 15 dan 1000 mikrometrgacha bo‘ladi. U asosan saraton terapiyasini davolashda qo‘llaniladi.

Infraqizil to‘lqinlarning xossalari

Quyosh energiyasining katta qismi Yerga infraqizil nurlanish ko‘rinishida yetib keladi. Yutilgan va chiqarilgan infraqizil nurlanish o‘rtasidagi muvozanat Yer iqlimiga juda muhim ta’sir ko‘rsatadi. Quyida infraqizil to‘lqinlarning xossalari keltirilgan.

Ko‘ndalang to‘lqinlar

Serway’s College Physics ma’lumotiga ko‘ra, infraqizil to‘lqin ko‘ndalang to‘lqin hisoblanadi, ya’ni to‘lqinning siljishi uning tarqalish yo‘nalishiga nisbatan to‘g‘ri burchak ostida bo‘ladi.

To‘lqin uzunligi

Infraqizil to‘lqinlarning to‘lqin uzunliklari o‘ziga xos bo‘lib, odatda mikronlarda o‘lchanadi. Bir mikron metrning milliondan bir qismiga teng. Infraqizil to‘lqinning eng qisqa to‘lqin uzunligi taxminan 0,7 mikron. Eng uzun to‘lqin uzunligi esa 350 mikron. Tadqiqotlarga ko‘ra, har qanday infraqizil to‘lqinning yuqori chegarasi 1000 mikrongacha yetadi.

Tezlik

Infraqizil to‘lqinlar 299,792,458 m.s^-1 tezlikda tarqaladi.

Zarrachami yoki to‘lqinmi?

Kvant nazariyasiga ko‘ra, infraqizil to‘lqinlar bir vaqtning o‘zida ham to‘lqin, ham zarracha sifatida mavjud bo‘lishi mumkin.

Yutilish va qaytish

Infraqizil to‘lqinlarning yutilishi va qaytishi ular uriladigan moddaning tabiatiga bog‘liq. Ozon, karbonat angidrid va suv bug‘i kabi moddalarning infraqizil nurlanishni yutish xususiyati bor. Qor va alyuminiy folga esa infraqizil nurlanishni qaytaruvchi materiallardir.

Sinish va interferensiya

Infraqizil to‘lqinlar sinish xossasiga ega, ya’ni to‘lqin bir muhitdan boshqasiga o‘tganda yo‘nalishi biroz o‘zgaradi. Infraqizil to‘lqinlarning sinish xossasi Yer atmosferasida kuzatilishi mumkin. Bir xil to‘lqin uzunligiga ega bo‘lgan ikkita infraqizil to‘lqin uchrashganda, ular o‘zaro interferensiyaga kirishadi.

Issiqlik xossalari

Infraqizil nurlanish issiqlik manbai bo‘lishi mumkin, chunki ular issiqlik xossalariga ega. Infraqizil nurlanish kislorod yoki azot molekulalariga ta’sir qilganda, molekulalar ko‘proq energiya olib tezroq harakatlana boshlaydi. Demak, infraqizil nurlanish materiallarni qizdiradi va issiqlik manbai sifatida ishlatilishi mumkin.

Infraqizil nurlardan qayerlarda foydalanamiz?

Biz infraqizil nurlardan quyidagi sohalarda foydalanamiz:

Aloqa: Infraqizil lazerlar ochiq fazodagi optik aloqa uchun qo‘llaniladi, chunki ular nisbatan arzon. Ular aholisi zich hududlarda ham qo‘llanish topadi.
Spektroskopiya: Infraqizil tebranish spektroskopiyasi molekulalarni ularning bog‘larini tahlil qilish orqali aniqlashda ishlatiladi, chunki molekula turli chastotalarda tebranadi. Nurlanishni ifodalash uchun ishlatiladigan birlik cm^-1.
Astronomiya: Ko‘zgu, linza va raqamli detektorlar kabi optik komponentlar koinotdagi jismlarni o‘rganishda ishlatiladi. Bu jismlar nurlangan issiqlik ta’sirida yorug‘lanadi.

Infraqizil nurlanishning qo‘llanilishi, tatbiqlari va misollari

Quyida infraqizil to‘lqinlardan foydalaniladigan sohalar keltirilgan:

Issiqlik manbai

Ikki xil soha infraqizil nurlanishdan issiqlik manbai sifatida foydalanadi:

Tibbiy qo‘llanmalar: Infraqizil nurlanish isitish manbai sifatida qo‘llaniladi. Yuqori qon bosimi va revmatoid artritni davolashda infraqizil saunalardan foydalaniladi. Infraqizil nurlanish fizioterapiyaning eng xavfsiz usullaridan biri deb hisoblanadi.
Ishlab chiqarish sanoati: Plastmassani shakllantirish, qoplamalarni qotirish, plastmassani payvandlash kabi ishlab chiqarish jarayonlariga yo‘naltirilgan sanoat tarmoqlari kontaktli qizdirish va konveksiya pechlari o‘rniga infraqizil isitgichlardan foydalanadi.

Kosmetologiyadagi qo‘llanilishi

Infraqizil nurlar teri shikastlanishlarini davolash, ajinlarni silliqlash, kepak va qora nuqtalar paydo bo‘lishini kamaytirish kabi kosmetik qo‘llanmalarda keng ishlatiladi. Infraqizil nurlar 3–4 mm gacha teriga kirib bora olgani uchun qo‘llaniladi. Shuningdek, ular terini isitib, qon aylanishini yaxshilaydi va teriga kislorod hamda boshqa ozuqa moddalarning uzluksiz yetib borishini ta’minlaydi.

Astronomiya

Astronomlar infraqizil to‘lqinlar yordamida koinot jismlarini o‘rganish uchun ko‘zgu, qattiq jismli raqamli detektorlar va linzalar kabi optik qurilmalardan foydalanadilar. Ushbu optik qurilmalardan olinadigan tasvirlar infraqizil teleskop yordamida hosil qilinadi.

Massaj terapiyasi

Infraqizil nurlar terini isitish va mushaklarni bo‘shashtirish uchun qo‘llaniladi. Ular teri ichiga chuqur kirib borish xususiyati tufayli afzal ko‘riladi.

Infraqizil fotografiya

Infraqizil fotografiyada tasvir olish uchun infraqizil filtrlardan foydalaniladi. Bunday tasvirlash yaqin infraqizil spektrga joylashgan obyektlar uchun amalga oshiriladi. Ko‘pchilik raqamli kameralar infraqizil to‘sqichlarga ega bo‘lgani sababli, yaqin infraqizil yakuniy tasvirda binafsha-oq rang ko‘rinishida namoyon bo‘ladi.

Infraqizil aloqa

Infraqizil nurlanish yordamida ma’lumot uzatish qisqa masofali aloqada juda keng tarqalgan. Ma’lumotni kodlash uchun infraqizil yorug‘lik chiqaruvchi diodlar (light-emitting diodes) ishlatiladi; ular infraqizil nurlanish chiqaradi va plastik linza yordamida tor nur dastasiga jamlanadi. Qabul qiluvchi tomonda esa infraqizil nurlanishni elektr tokiga aylantirish uchun fotodiod joylashtiriladi.

Infraqizil nurlanish haqida qiziqarli faktlar

1. Infraqizil nurlanishni kim kashf etgan?

Ser Frederik Uilyam Gershel infraqizil nurlanishni kashf etgan.

2. Infraqizil nurlanish qachon kashf etilgan?

Infraqizil nurlanish 1800-yilda kashf etilgan.

3. Infraqizil nimani anglatadi?

Infraqizil atamasi lotincha so‘z bo‘lib, undagi infra “quyida” degan ma’noni bildiradi. Qizil esa ko‘rinadigan spektrdagi eng uzun to‘lqin uzunligiga ega rangdir. Shu sababli u infraqizil deb ataladi.

4. Infraqizil nurlanishni o‘lchaydigan asbob nomini ayting.

Infraqizil nurlanish infraqizil termometr deb ataladigan asbob yordamida o‘lchanadi.

5. Infraqizil nurlanish qanday ishlaydi?

Jism qizdirilganda undan infraqizil nurlanish chiqishi mumkin. Jismdagi atomlar va molekulalar tebrana boshlaydi va natijada issiqlik ko‘rinishidagi infraqizil nurlanish tarqaladi. Jismlar ko‘rinadigan yorug‘lik hosil qilish uchun yetarlicha qizimagan bo‘lsa ham, ular infraqizil nurlanish chiqaradi. Shuningdek, issiqlik hosil bo‘lishi atrof-muhit haroratiga bog‘liq emas.

Infraqizil nurlanish bo‘yicha ko‘p beriladigan savollar

Infraqizil nurlanishning bir nechta xossalarini sanab bering.

Quyida infraqizil nurlanishning ayrim xossalari keltirilgan:

Infraqizil nurlanish, barcha nurlanishlar singari, soniyasiga 299,792,458 metr tezlikda tarqaladi.
Infraqizil yorug‘lik bir vaqtning o‘zida ham to‘lqin, ham zarracha tabiatini namoyon qilishi mumkin.
Infraqizil nurlanish uriladigan materialning tabiatiga qarab u yutilishi ham, qaytishi ham mumkin.
Infraqizil nurlanish zarralardagi issiqlik energiyasini oshiradi.

Infraqizil nurlanishning ayrim tibbiy ta’sirlarini sanab bering.

Infraqizil nurlanishning ayrim tibbiy ta’sirlari quyidagilar:

Tomoq, quloq va burundagi yallig‘lanishni kamaytirishda ishlatiladi
Stressni boshqarishda yordamchi vosita sifatida qo‘llaniladi
Artritdagi og‘riqni kamaytiradi
Buyrak faoliyatini yengillashtiradi

Biz kundalik hayotda infraqizil nurlanishni qanday sezamiz?

Infraqizil ko‘zga ko‘rinmaydigan nurlanish energiyasining bir turi bo‘lib, biz uni faqat issiqlik ko‘rinishida his qilamiz. Koinotdagi barcha jismlar ma’lum darajada IR nurlanish chiqaradi. Quyosh va olov infraqizil nurlanishning eng yaqqol manbalaridan hisoblanadi.

Infraqizil detektorlar qanday tanlanadi?

Infraqizil detektorlar tanlanganda quyidagi ko‘rsatmalarga amal qilish kerak:

Obyektning harorati va to‘lqin uzunligi o‘lchanishi kerak.
Fotosensitivlik va signal-shovqin nisbati hisobga olinishi lozim. Shuningdek, signal shovqinini kamaytirish uchun infraqizil detektor termoelektrik, mexanik yoki kriogen sovitish yordamida sovitilishi kerak.
Infraqizil detektorning qo‘llanishiga qarab, javob tezligi va choplash chastotasi qayd etilishi lozim.
Infraqizil detektorlar optik tizimlarda ishlatilganda, faol sohaning o‘lchami va geometriyasi juda muhim rol o‘ynaydi.
Infraqizil detektorlar turli korpuslarda ishlab chiqariladi; bular metall korpus va keramika korpuslardir.

Infraqizil detektor qanday tasniflanadi?

Infraqizil detektor ikki turga bo‘linadi:

Issiqlik turi: Issiqlik turidagi detektorga energiya infraqizil nurlanish orqali yetkaziladi va uning fotosensitivligi to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘lmaydi. Termojuft issiqlik turidagi infraqizil detektorga misol bo‘la oladi.
Kvant turi: Bu ichki (intrinsic) yoki tashqi (extrinsic) tur bo‘lishi mumkin. Aniqlash samaradorligi issiqlik turiga nisbatan yuqoriroq. Ichki tur yana ikki turga bo‘linadi: fotoo‘tkazuvchan va fotoelektrik. Bu detektorlarning fotosensitivligi to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘ladi.

Infraqizil nurlanishning xususiyatlari nimalardan iborat?

Inson ko‘ziga ko‘rinmasligi: Bu infraqizil nurlanishning muhim xususiyatlaridan biri bo‘lib, xavfsizlik maqsadlarida ham foydalidir. Biroq inson ko‘zi uni ko‘ra olmagani uchun optik asboblarni loyihalash qiyinlashadi.
Kichik energiya: Infraqizil nurlanish energiyasi molekulalarning tebranish va aylanish energiyasiga teng. Bu xususiyat molekulalarni aniqlashda qo‘llaniladi.
Uzun to‘lqin uzunligi: Muhitda sochilish kam bo‘lgani uchun uzatilish yaxshiroq bo‘ladi.
Infraqizil nurlanish barcha turdagi jismlar tomonidan chiqarilishi mumkin.