Вы здесь

Спектр лучистой энергии и его характеристика

Всякое раскаленное тело излучает свет, который может быть разложен призмой (рис. 87). Поместим какое-нибудь твердое тело перед спектроскопом. При нагревании его приблизительно до температуры 500—600° оно начинает испускать первые видимые (красные) лучи. Если тело нагреть еще больше, то длина спектра увеличивается, последовательно появляются оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые лучи.

Спектр света

Количество энергии в различных частях спектра неодинаково. Его можно измерить, определяя количество тепла, выделяемого в разных участках спектра. Распределение энергии в разных отрезках спектра меняется в зависимости от температуры излучающего тела: чем выше температура излучающего тела, тем на более короткую длину волны приходится максимум энергии. В спектре солнца максимум энергии находится в желто-зеленой части; это заставляет предполагать, что температура излучающей поверхности солнца около 6000°.

Природа света

Твердые и жидкие светящиеся тела дают сплошной спектр. В видимой части такого спектра наблюдают непрерывный переход от одного цвета к другому.

Раскаленные газы и пары дают линейчатый, или полосатый, спектр, т. е. состоящий из отдельных линий или полос. Он содержит лучи только определенной длины волны. Видимые лучи занимают отрезок спектра от 760 (красные лучи) до 400 нм (фиолетовые лучи). За красными лучами видимого спектра в сторону длинных волн простираются так называемые инфракрасные лучи с длиной волны от 760 нм до 343 мк. Источником инфракрасных лучей может служить всякое нагретое тело. Большая часть солнечной радиации сосредоточена в инфракрасной части спектра в области от 760 нм до 2 мк. Излучение ламп накаливания и дуговых ламп также распределено в основном в инфракрасной части. Из всего инфракрасного спектра только самые короткие лучи (от 760 нм до 1,5 мк) способны вызывать заметное фотоэлектрическое и фотохимическое действие.

Современная физика оставила за инфракрасными лучами название тепловых. Основанием для этого является то, что излучение и поглощение инфракрасных лучей в основном связаны с тепловыми вращательными и колебательными движениями целых атомов в молекулах, тогда как остальная часть светового излучения связана с движениями электронов. В результате поглощения инфракрасных лучей меняется лишь кинетическая энергия молекулы; никаких электрических или химических изменений в молекуле не происходит.

Биологическое действие инфракрасных лучей основано на их тепловом эффекте. Повышение температуры, обусловленное их поглощением, вызывает ускорение физико-химических процессов в тканях.



Поверхностные слои тела человека проницаемы для коротких инфракрасных лучей, что дает возможность использовать их для прогрева сравнительно глубоко расположенных под кожей тканей.

За фиолетовыми лучами спектра в сторону более коротких волн простираются так называемые ультрафиолетовые лучи (длина их волны 400—13,6 нм). При изучении этой части спектра следует помнить, что стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, пропуская только часть их с большой длиной волны, а потому для их исследования применяют приборы с кварцевыми или флюоритовыми (плавиковый шпат) линзами и призмами. Таким путем удается проследить спектр до 185 нм. Для более коротких волн становится заметным поглощение их воздухом, заполняющим спектральные аппараты. При помощи специального вакуум-спектрографа удалось обнаружить волны длиной до 100 нм, а в последствии до 13,6 нм и короче.

В спектре ртутной дуги определяют наличие лучей с длиной волны, доходящей до 250 нм и даже меньше; максимум интенсивности лежит у 300 нм. Дуговые лампы с металлическими и угольными электродами дают спектр, очень богатый длинноволновыми ультрафиолетовыми лучами, но по содержанию более коротковолновых лучей уступающий спектру ртутной дуги. Для получения ультрафиолетового излучения чаще всего используют газосветовые лампы, содержащие пары ртути.

Ультрафиолетовое излучение принято делить на 3 отрезка; длинноволновое излучение (область А) с длинами волн от 380 до 320 нм; средневолновое излучение (область В) с длинами волн от 320 до 280 нм; коротковолновое излучение (область С) с длинами волн от 280 до 200 нм. Отрезок А характеризуется слабо выраженным биологическим действием; он вызывает флюоресценцию ряда органических веществ.

Значительно более активными являются лучи отрезка В, и многообразные реакции организма на ультрафиолетовое облучение (изменения в коже, крови и т. п.) в основном обусловлены ими. Химические реакции, наблюдаемые при облучении некоторых продуктов питания, также в основном обусловлены отрезком В ультрафиолетовых лучей.

Облученное ультрафиолетовыми лучами льняное масло оказывает антирахитическое действие; после облучения оно приобретает вкус и запах рыбьего жира. Антирахитическим действием обладают также облученное ультрафиолетовыми лучами женское и коровье молоко, молочный порошок и др. Механизм действия заключается в том, что под влиянием облучения эргостерин этих веществ переходит в витамин D3, оказывающий мощное возбуждающее действие на обмен веществ и рост.

Эксперименты на крысах, получавших «рахитическую» пищу, показали, что лучи с длиной волны от 302 до 297 нм, а также 280, 265 и 253 нм обладают антирахитическим действием, лучи же с длиной волны 248 и 240 нм оказывают незначительное влияние.

Мощное действие на живую клетку оказывают лучи отрезка С; бактерицидное действие света в основном обусловлено ими.