Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Освещение, свет – это то, что усиливает, ослабляет, перечеркивает, подчеркивает, поднимает, обогащает, придает тот или иной оттенок, на что-то намекает, заставляет поверить в вымысел, мечту и принять их – или, наоборот, делает вымысел реальностью и фантастикой самую серую повседневность, придает прозрачность, напряжение, вибрацию.
Федерико Феллини
Александр Прядко
Природа, свойства и характеристики света.
Свет играет важнейшую роль во всех мыслимых и немыслимых, самых разнообразных разработках в искусстве, философии, физике. Воздействие света на человека происходит ежедневно. Художники всех направлений и специализаций (фотохудожники, художники-постановщики, художники по световому оформлению сцены, декораторы, дизайнеры, портретисты, маринисты, примитивисты, графики, импрессионисты и т. д.), скульпторы, архитекторы, историки, философы, химики и инженеры каждый со своих позиций признает основополагающее значение света, так как он концептуально затрагивает сферу их деятельности.
Понимание красоты и влияния света на восприятие окружающего нас мира пришло не сразу. Сначала перед учеными стояла непростая задача выяснить, что же такое свет. Над проблемами света работали многие ученые древности от Аристотеля, Евклида и Платона, Леонардо да Винчи до Исаака Ньютона, Христиана Гюйгенса и Огюстена Френеля и продолжают работать, включая большое число лауреатов Нобелевской премии, таких как Алферов, Беккерель, Бор, де Бройль, Вернер, Герц, Леонард, Лоренц, Милликен, Паули, Планк, Резерфорд, Рэлей, Энштейн и др.
Серьезный художник и искусный мастер шоу-представлений вкладывают в работу со светом свое видение, свои походы к реализации тех или иных замыслов, симпатии и антипатии. Они используют свет как инструмент для получения в своих работах новых эффектов и для привлечения к этим работам внимания зрителей.
Чтобы понять, как с помощью света выявляются цвет, текстура, внешний вид поверхности предмета, а также его дефек ты, необходимо рассмотреть, что такое свет, как он получается, измеряется и взаимодействует с веществом. Такое описание можно осуществить на разных уровнях сложности с соответст вующей степенью точности. Рассмотрение света во всех деталях неизбежно приведет к очень громоздкому научному труду. Вме сте с тем в большинстве случаев для решения практической задачи не обязателен излишне основательный и ус ложненный подход, найденный физиком. В этой статье основное внимание уделяется природе света. Свойства и характеристики света в разных областях спектра пред ставляют наибольший интерес.
Казалось бы, мы должны начать с определения того, что со бой в действительности представляет свет. Однако это невоз можно, поскольку понятие «свет» является более фундаменталь ным среди терминов, используемых для его описания. В самом деле, попытки объяснить, что такое свет, вызвали за последние столетия развития физики бурные дискуссии. Природу света можно описать, обсуждая его свойства и излагая их в рамках простейших законов. Чтобы получить правильные представле ния о теории света её необходимо изложить в строго ма тематической форме. Однако, проделывая это, практик, не вла деющий тонкостями теории, часто упускает практическое зна чение свойств света и возможности аналогий. Учитывая это, более подходящим будет описательный характер изложения с минимальным количеством формул, без которых все-же не обойтись.
Сначала рассмотрим природу света, поскольку она имеет непосредственное отношение к про явлению внешнего вида и изменению структуры тел, предметов материалов.
Свойства и характеристики света определяются для спектральных областей излучения, пред ставляющих наибольший интерес. Более подробно внимание акцентируется на ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.
Нечеткое представление о тех или иных свойствах света, о световых величинах часто является причиной серьезных ошибок, которые допускают специалисты при создании шоу-программ, при эксплуатации, проектировании светотехнических комплексов, техники и оборудования.
Эволюция теорий природы световых излучений.
Изучение света – одна из древнейших наук, тесно связанная с потребностями практики на протяжении всего развития человечества. Так прямолинейность распространения света была известна ещё народам Месопотамии за 5 тыс. лет до н.э. Это свойство света использовалось в Древнем Египте при строительных работах. Пифагор (6 век до н.э.), Аристотель, Платон (4 век до н.э.), Эвклид (3 век до н.э.) выдвигали различные гипотезы о природе света. Изучению световых явлений посвящали свои работы Ф.Гримальди, Э.Бартолин, Р.Гук, Х.Гюйгенс, И.Ньютон. Английский учёный И.Ньютон допускал возможность волновой интерпретации, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции природы света, считая его потоком частиц, действующих на эфир (этот термин для обозначения среды, наделенной механическими свойствами – переносчика света – ввел Декарт) и вызывающих в нем колебания.
Гюйгенс, следуя идеям Леонардо да Винчи и развивая работы Гримальди и Гука, исходил из аналогии между многими акустическими явлениями. Он полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира, распространяющихся с большой, но конечной скоростью (И.Кеплер и Р.Декарт считали скорость света бесконечной, Ньютон и Гук – конечной). А первое экспериментальное определение скорости света осуществил датский астроном О.Ремер. Гюйгенс, сформулировав фундаментальное принципы волновой оптики, тем не менее не разработал последовательную волновую теорию света, которая могла бы противостоять воззрениям Ньютона. Поэтому корпускулярная «теория истечения» Ньютона была приоритетной до начала 19 века. Победа волновой теории света связана с работами английского учёного Т.Юнга и французского ученого О.Френеля.
Т.е. с самого начала построения современной теории света су ществовало противоречие между двумя различными моделями. С одной стороны, свет описывался в виде быстро движущихся частиц, с другой – в виде волнового процесса.
Смысл волнового процесса и определяющих его парамет ров можно нагляднее понять, рассматривая самый обычный вид синусоидальной волны, встречающийся в природе, который изо бражен на рис.1. Синусои дальная волна совершает прос тое гармоничное движение. Амплитуда волны а соответст вует максимуму вертикальных отклонений волны от среднего положения. Горизонтальная скорость прохождения волны описывается волновой скоростью с. Расстояние между со седними пиками определяет длину волны λ. Если наблю дать на волне за точкой р, то она будет колебаться вверх и вниз вдоль линии, длина кото рой определяется амплитудой. Число колебаний в секунду, со вершаемое точкой р, известно под названием частоты ν излучений. Скорость, длина волны и частота связаны между собой:
c=vλ.
Этот тип волнового движения характерен для световых волн, однако следует отметить, что полностью отдельных свойств све та он не описывает.
Рис.1 – Волновой процесс в виде простой синусоиды.
Вместе с тем детальная разработка представлений о свете, как о поперечных упругих колебаниях эфира, приводила к необходимости искусственных теоретических построений: эфир приходилось наделять свойствами твердого состояния и одновременно допускать, что в нём могут перемещаться тела. Эти трудности были разрешены английским ученым Дж. К. Максвеллом при последовательном развитии учения об электромагнитном поле. Основываясь на открытии также английского физика М.Фарадея, он пришел к выводу, что свет есть электромагнитные, а не упругие волны. Таким образом в XIX в. благодаря ряду замечательных экспериментальных и теоретических результатов всеобщее признание получила вол новая теория света. Джеймс Клерк Максвелл, руководитель Кавендишской лаборатории в Кембридже, в 1864 г. объединил раз личные аспекты волновых представлений на природу света в своей работе «Динамическая теория электромагнитного поля». Максвелл предположил, что свет является электромагнитной волной, которая, за исключением своей длины, идентична всем волнам, вызываемым излучением от электрических контуров. Он оказался прав, и его важнейшее открытие легло в основу новой электромагнитной волновой теории света. Синтези рованная идея Максвелла также базировалась на работах таких его предшественников, как Роберт Гук (1665), Франческо Грималь ди (1665) и Христиан Гюйгенс (1678), мысли которых представ ляли в разной степени первые предзнаменования современной волновой теории света; Томас Юнг (1801), который показал, что световые волны подчиняются законам интерференции так же, как волны на воде; Этьенн Малюс (1808), который установил, что при отражении свет может поляризоваться; Огюстен Жан Френель (1817), который доказал, что оптические явления мож но объяснить, исходя из распространения поперечных волновых колебаний; Майкл Фарадей (1830—1850), который развил тео рию и поставил эксперименты для того, чтобы показать, что свет содержит электрическую и магнитную составляющие; лорд Кельвин (Уильям Томсон), который выявил аналогию между потоком тепла и проводимостью тока, и Дж. Л. Лагранж, ма тематические методы которого использовал Максвелл. Людвиг В. Лоренц в 1867 г. независимо разработал подобную волновую теорию света. В 1888 г. Генрих Герц увенчал теорию экспери ментальным доказательством того, что электромагнитные волны, излучаемые электрическими контурами, подчиняются всем тем законам отражения, преломления, поляризации и т. д., ко торым подчиняются оптические волны. Таким образом, были установлены волновые свойства света и доказана его электро магнитная природа.
Эта, удовлетворяющая всех и подкрепленная экспериментом, точка зрения резко пошатнулась в начале XX в., когда были открыты свойства света, которые можно было объяснить только корпускулярной теорией или теорией частиц, что подтверждало теорию Исаака Ньютона, который как раз рассматривал свет в виде потока час тиц (но потом, с появлением волновой теории света, в эти воззрения на какое-то время потеряли веру). Немецкий физик Макс Планк в 1900 г. пришел к заключению, что элементарная колебательная система (атом, молекула) отдает волновую энергию электромагнитному полю или получает от него её не непрерывно, а порциями – квантами, прямо пропорциональным частоте колебаний. Альберт Эйнштейн в 1905 г., рассматривая труд ности, с которыми сталкивается волновая теория Максвелла при объяс нении экспериментов по излучению абсолютно черного тела, предположил, что лучистая энергия (световое излучение) переносится фотонами, которые кроме энергии имеют массу и момент количества движения и тем самым вернул к жизни многие черты корпускулярной теории
Современная модель природы света, лучистая энергия и спектральный состав оптических излучений.
Физическое тело, температура которого выше абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию излучения, а само тело называется излучателем. Энергию излучают как естественные излучатели (Солнце, звезды, биоорганизмы) за счет проходящих в них различных физических процессов, так и искус ственные излучатели (различные виды ламп, светодиодов, лазеров) за счет приложенной к ним тепловой, элект рической, механической и других видов энергии, вызывающих на грев физического тела.
Световая энергия излучается в окружающее пространство в виде эле ментарных частиц – фотонов, каждый из которых обладает кван том энергии. Это происходит при переходе электронов в излучателе с одного энергетического уровня на другой с выделением минималь ной порции лучистой энергии – кванта энергии Wф, переносимого фото ном.
Фотон обладает конечной массой и скоростью и существует только в движении. Атомы вещества, на которые падает свет, поглощает фотоны, их энергия передается атому и фотоны перестают существовать. При излучении энергии атом создает фотон и его энергия форми руется атомом. Фотоны излучаются в пространство и поглощаются телами отдельными порциями, т. е. дискретно и эта дискретность определяет частоту излучений. Движение фотонов в пространстве происходит в форме волн гармонических синусои дальных электромагнитных колебаний, которые характеризуются рядом величин:
- Длина волны, определяющая расстояние между двумя точками, находящимися в одной фазе волнового колебания. Длина волны обозначается λ и измеряется в метрах (м). Для световых излучений длины волн обычно приводятся в нанометрах (нм). Нано метр является удобной международной единицей и он эквивален тен миллимикрону:
1 нм = 10-9 м = 0,000 000 001 м = 0,000 001 мм.
- Частота, определяющая число волновых колебаний в единицу времени. Частота световых излучений обозначается ν и измеряется в герцах (Гц).
- Период колебаний, определяющий время, за которое проис ходит полное волновое колебание. Период обозначается Т и изме ряется в секундах (с).
Период является величиной, обратной часто те:
Т=1/ν , с
Частота колебаний и длина волны световых электромагнитных излучений связаны между собой такими соотношениями:
ν = Со /λ, Гц или λ= Со / ν, м,
где Со – скорость распространения электромагнитных волн любой длины в вакууме, является величиной постоянной и равна скорос ти распространения света 2,9979·108 ≈ 3·108 м/с.
Энергия фотона – квант, согласно формулы Планка, зависит от частоты электро магнитных колебаний:
Wф=h·ν, Дж,
где h = 6,626·10-34 Дж·с – постоянный коэффициент, выведенный физиком М. Планком и названный постоянной Планка.
Физическая природа всех видов электромагнитных излучений единая, т. е. во всех случаях энергия распространяется в виде элект ромагнитных волн разной длины, которым соответствуют элект ромагнитные колебания разных частот. В простой электромагнитной волне со держатся электрическая и магнитная волны, перпендикулярные друг другу, но совершающие колебания в одной фазе (Рис.2). Они колеблются в направлении, перпендикулярном оси, которая на зывается вектором распространения волны (на рисунке – красного цвета). Скорость света от носится к скорости прохождения света в направлении распро странения вдоль оси. Электрическая и магнитная волны также часто описываются векторами.
Рис.2 – Колебания электрической Е и магнитной Н составляющей электромагнитных оптических излучений.
Об интенсивности света можно го ворить как о потоке фотонов или об амплитуде волны. Оба понятия используются в зависимости от их применения.
Магнитный вектор электромагнитного излучения не представляет такого интереса, как электрический век тор, поскольку только электрический вектор может взаимодей ствовать с электронами и электрическими полями в атоме или молекуле. Это взаимодействие электрического вектора вызыва ет отражение, преломление и пропускание волны, а также цвет, химические реакции и нагревание в большинстве веществ. Некоторые из этих явлений будут рассматриваться в других публикациях.
Лучистая энергия и лучистый поток.
Энергию, излучаемую в области оптического спектра излучений, называют лучистой энергией или энергией излучения и обозначают Wе (можно также встретить обозначение энергии буквой Q). Если энергия переносится всей совокупностью длин волн, входящих в состав излучения, то она называется интегральной и измеряется в тех же единицах,что и другие виды энергии (джоуль, электрон-вольт).
Общая мощность, переносимая электромагнитным излучением независимо от его спектрального состава, в светотехнике получила название поток излучения или лучистый поток, обозначается Fe и измеряется в ваттах (Вт):
Fe = We/t, Вт.
Спектральный состав оптических излучений.
Общий спектр электромагнитных излучений можно разделить на ряд основных областей:
Область оптических излучений соответствует электромагнитным волнам с длиной волны от 1 нм до 1 мм и её можно разделить на три области: ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК).
Ультрафиолетовая область оптического излучения лежит в пределах 1…380 нм. Международная комиссия по освещению (МКО) предложила следующее деление УФ-излучений с длинами волн от 100 нм до 400 нм: УФ-А – 315…400 нм; УФ-В – 280…315 нм; УФ-С –100…280 нм.
Видимое излучение (свет), попадая на сетчатую оболочку глаза, в результате осознанного превращения энергии внешнего раздражителя вызывает зрительное ощущение. Диапазон длин волн монохроматичеких составляющих данного излучения соответствует 380…780 нм.
Длины волн монохроматических составляющих инфракрасного излучения больше длин волн видимого излучения (но не более 1 мм). МКО предложила следующее деление области ИК-излучений: ИК-А – 780…1400 нм; ИК-В – 1400…3000 нм; ИК-С – 3000 нм (3 Мкм)…106 нм (1 мм).
Если последовально расположить ультрафилетовую, видимую и инфракрасную область излучений, то получим более подробную их классификацию (Рис.3.).
Рис. 3 – Развёрнутая область спектра электромагнитных излучений.
Мощное ультрафиолетовое и инфракрасное излучение оказывают на человека вредное воздействие: ульт рафиолетовое вызывает ожоги кожи и глаз, а инфракрасное затрудняет работу из-за большого количества выделяемого тепла.
Ультрафиолетовое излучение.
В электромагнитном спектре излучений область ультрафиолета занимает промежуточное положение между видимым светом и лучами Рентгена.
Ультрафиолетовое излучение было открыто И. В. Риттером в 1801 г., который в своих опытах использовал солнечный свет, стеклянную призму и пластинку, покрытую хлоридом серебра. Галлоиды серебра чувствительны к УФ-излучению. Риттер обнаружил, что пластинка темнела вначале вне фиолетового края спектра, затем в фиолетовой области и в конце концов в синей области, что служило доказательством существования из лучения с длинами волн короче, чем у фиолетовых лучей. Эта область длин волн, невидимых глазом, и была названа ультрафиолето вой. В настоящее время ультрафиолетовый диапазон опреде ляется приблизительно как область длин волн 1–400 нм. Для удобства эта область иногда подразделяется на более мелкие участки.
Диапазон 1–180 нм получил название вакуумного ультрафиолета вследствие того, что такое излучение пропуска ется только вакуумом. Эта коротковолновая часть ультрафиолетового излучения особенно с длинами волн короче 120 нм, практически полностью поглощается всеми известными материалами и средами, включая воздух.
Диапазон 180–280 нм называется ко ротковолновым или дальним ультрафиолетом (далекая область ультрафиолетового спектра). В этом диапазоне излучения про пускают кварц и фотографический желатин. Излучения в дальней области обладают свойством озонировать воздух и
убивать бактерии. Эта же область ультрафиолетового излучения используется в газосветных люминесцентных источниках света для получения яркой флуоресценции светящихся составов, которыми покрыты трубки (с внутренней стороны) люминесцентных ламп.
Диапазон длин волн 280–300 нм известен как средний ультрафиолет. Эти излучения характеризуется способностью вызывать покраснение и загар человеческой кожи, а также благотворным воздействием (в определенных дозах) на рост и развитие животных и растений.
Диапазон 300–400 нм называют длин новолновым или ближним ультрафиолетом (ближняя область ультрафиолетового спектра) и именно эти излучения пропускает обычное стекло. За исключением солнца и ртутных газоразрядных трубок, ультрафиолетовое излучение нельзя получить с помощью источников, обычно используемых для создания видимого света. Ближняя к видимому спектру область ультрафиолетового излучения (320–400 нм) содержит лучи, широко применяемые для люминесцентного анализа, а также для возбуждения светящихся веществ при люминесцентной фотографии и киносъемке.
Важной особенностью ультрафиолетовых лучей, отличающих их
от лучей Рентгена и других, более коротковолновых излучений, является то, что они преломляются на границе раздела сред с различной плотностью и отражаются от зеркальных поверхностей. Это дает возможность фокусировать их с помощью объектива, сделанного из пропускающих ультрафиолетовые лучи материалов (флюорит, кварцевое стекло, в определенной мере – оптическое стекло), и получать действительное ультрафиолетовое невидимое изображение, которое можно зафиксировать на фотопленке и таким образом сделать видимым.
Наиболее мощным естественным источником ультрафиолетового излучения является солнце. Однако земной поверхности достигают только ультрафиолетовые лучи с длиной волны не менее 290 нм. Более коротковолновые ультрафиолетовые лучи полностью поглощаются озоном, содержащимся в относительно большом количестве в стратосфере. Спектральное распределение ультрафиолетового излучения зависит от высоты солнца над горизонтом. Чем ближе солнце к горизонту, тем меньше в солнечном свете ультрафиолетовых лучей. При высоте солнца 1° над горизонтом в составе солнечной радиации, достигающей поверхности земли, не содержится излучений с длинами волн короче 420 нм, то есть ультрафиолетовые лучи в спектре излучения восходящего и заходящего солнца полностью отсутствуют.
Основными же искусственными источниками ультрафиолетового излучения во всех участках ультрафиолетовой области спектра являются ртутные лампы высокого давления и ртутные лампы сверхвысокого давления.
Мощное ультрафиолетовое излучение оказывают на человека вредное воздействие, так как вызывает ожоги кожи и глаз, повреждает сетчатку.
Нужно отметить, что деление ультрафиолетового спектра на перечисленные области условно, так как свойства ультрафиолетовых лучей, характерные для одной области спектра, присущи частично и соседним областям, хотя и в меньшей степени.
Видимое излучение.
Практически все представители животного мира обладают способностью что-то «видеть». Человеческий глаз реагирует только на крошечную часть диапазона электромагнитных излучений. Именно эта область и называется видимой. Принято, что для человеческого глаза диапазон видимых длин волн занимает промежуток от 380 до 780 нм. Реакция человеческого гла за и мозга на разные длины волн и интенсивность света различается в диапазоне 380 – 780 нм и это дает ощущения, которые называются цветом, текстурой, прозрачностью и т. д. Белый свет можно создать смесью всей последовательности монохроматических излучений видимой части спектра, т.е. смесью отдельных цветов (Рис. 4.). Что касается человеческого глаза, то возможна такая комбинация отдельных монохроматических излучений, когда только создаётся впечатление бе лого света, хотя он может и не быть таким по спектральному составу.
Рис. 4 – Разложение «белого» видимого света на спектральные составляющие с различными длинами волн от красного (К) до фиолетового (Ф).
Цвет и его происхождение занимали воображение многих ве ликих естествоиспытателей. Однако лишь И.Ньютону удалось раз работать основы теории цвета. В 1672 г. Ньютон экспе риментально показал, что проходящий через стеклянную приз му пучок белого света разлагается в спектр (Рис. 4.), состоящий из отдельных цветов (от красного до фиолетового), которые в местах перехода посте пенно меняются один на другой. Эти цвета являются составля ющими, а не видоизменениями белого света. Рис. 4. иллюстри рует это хорошо знакомое свойство прозрачных материалов и света. Объяснение экспериментальных наблюдений Ньютона с призмой заключается в том факте, что свет всех длин волн про ходит с одной и той же скоростью только в пустоте – вакууме. Однако в любой другой среде свет разных длин волн распространяется с разной скоростью. В результате этого может проис ходить разделение волн. Разложение средой белого света на разные цвета, или, что равнозначно, на разные длины волн, на зывается дисперсией. Тем самым удобно подразделить видимый диапазон в соответствии с различной реакцией на цвет, вызван ной в человеческом глазе, на семь интервалов, простирающих ся от самой длинной до самой короткой длины волны. Эти ин тервалы соответствуют красному, оранжевому, желтому, зеле ному, голубому, синему и фиолетовому цвету.
Поскольку при разложении призмой видимого (белого) света в непрерыв ный спектр в последнем цвета плавно переходят один в другой, то точно определить границы каждого цвета и связать их с определенной длиной волны затруднительно. Но приблизительно они выглядят так:
фиолетовый – 380…440 нм;
синий – 440…480 нм;
голубой – 480…510 нм;
зеленый – 510…550 нм;
желто-зеленый – 550…575 нм;
желтый – 575…585 нм;
оранжевый – 585…620 нм;
красный – 620…780 нм.
Электромагнитные излучения с длиной волны более 700 нм и менее 400 нм практически уже не воспринимаются глазом и поэтому достаточно часто в популярной литературе именно в этом диапазоне задают пределы видимых излучений, что не соответствует действительному положению.
Случай нормальной дисперсии представлен на рис. 4. Он наблюдается для бесцветной прозрачной среды. Этот вид дис персии называется нормальной в связи с тем, что красный свет (наибольшая длина волны) имеет самую высокую скорость и наименьшую дисперсию, а фиолетовый свет (са мая короткая длина волны) имеет самую низкую скорость и наибольшую дисперсию. Между красным и фиолетовым после довательно размещаются другие цвета. Более точно – дисперсия видимого света с длиной волны изменяется прибли зительно по закону 1/λ3. По этой причине самые короткие дли ны волн обладают наибольшей дисперсией (1/λ3 возрастает) и большой степенью ее изменения при малых вариациях (функ ция 1/λ3 нелинейна по λ) по сравнению с длинными волнами. Следует упомянуть, что иной тип разделения света по длинам волн, называемый аномальной дисперсией, наблюдается в цвет ной среде. В области спектра, в которой происходит поглощение света, при аномальной дисперсии самые длинные волны имеют большую дисперсию по сравнению с короткими. Следователь но, последовательность цветов в соответствии с рис. 4 не со блюдается. Видимый свет также может вызвать многие химические реакции.
Более подробно механизм восприятия видимых излучений будет рассмотрен в отдельной статье.
Инфракрасное излучение.
Инфракрасные лучи – невидимые, они не воспринимаются человеческим глазом. Обнаружить их присутствие и действие можно лишь различными косвенными способами. Существование излучения за красной областью видимого спектра было открыто ещё в 1800 г. Уильямом Гершелем. Он заметил, что помещенный в спектр солнечного света зачерненный термометр обнаруживает значительное повышение температуры. Этот эксперимент раскрыл, что в природе существуют невидимые волны, с длиной волны больше, чем красные, и это излучение стало известно под названием инфракрасного. Разумеется, воздействия инфракрасного излучения было известно с давних времен. Ведь инфракрасное излучение, выз ванное пламенем костра, было одним из явлений, оказавших наиболь шее влияние на развитие человечества.
Ближние инфракрасные лучи, прилегающие к длинноволновому окончанию видимой части спектра, могут быть зарегистрированы фотографическим способом. Инфракрасная фотография используется начиная с 1925 года, когда были получены сенсибилизаторы, делающие чувствительной фотографическую эмульсию к инфракрасной области спектра. Диапазон энергии инфракрасного излучения занимает ши рокую область, начиная с низкоэнергетической стороны видимого спектра, т.е. реально инфракрасная область лежит за пределами красной части видимого спектра, начиная с λ= 760 нм (темно-красная линия калия), и распространяется далее, в сторону увеличения длин волн. Область от λ=760 нм до λ=3500 нм является областью практических применений инфракрасных излучений.
Существуют различные способы получения изображения в инфракрасных лучах: с помощью электронно-оптических преобразователей, способы, основанные на свойствах инфракрасных лучей гасить фосфоресценцию, воздействовать на фотографический слой и оказывать тепловое действие.
Исходя из теории фотохимических реакций, можно предположить, что фотография в инфракрасных лучах, основанная на сенсибилизации фотографических материалов, вряд ли осуществима в лучах с длиной волны более 2000 нм.
Инфракрасное излучение вызывает тепловые эффекты, ко торые могут механическим или химическим путем изменять ма териалы, в то время как фотохимические механизмы редко при водят к таким изменениям. При воздействии инфракрасного излучения на дерево, стекло и керамику в них происходят та кие механические изменения, как сжатие, растрескивание и суш ка. Не стоит упоминать о тех огромных повреждениях, которые может вызвать инфракрасное излучение на предметах из воска. Если происходят химические изменения, то обычно они являют ся косвенным результатом инфракрасного излучения. Если хи мическая реакция уже протекает, то независимо от того, мед ленная она или быстрая, тепло от воздействия инфракрасного излучения всегда будет ускорять реакцию. Пожелтение пленок природного лака может быть прямым результатом воздействия инфракрасного излучения. Однако пленки искусственного лака обычно не чувствительны к инфракрасному излучению.
Следует отметить, что мощное инфракрасное излучение некоторых устаревших моделей осветительных приборов серьёзно затрудняет работу, вызывает дикомфорт съемочной площадке и приводит к быстрой утомляемости участников шоу-представлений из-за большого количества выделяемого тепла.
Другие свойства света – дифракция, интерференция и поляризация, как и дисперсия имеют волновую природу, но обычно рассматриваются в теории волновой оптики, хотя они и в нашем случае вызывают определенный интерес и заслуживают отдельного рассмотрения.