คุณรู้จักรังสี ในดวงอาทิตย์หรือยัง

ทำความรู้จักกับ พลังงานความร้อน ในแสงแดด

ในแสงอาทิตย์ ประกอบด้วย รังสี ultraviolet 3 ชนิด คือ

1. Ultraviolet A เรียกสั้นๆว่า UVA เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่น 320 to 400 nm ในแสงแดดจะมี UVA มากถึง 95% รังสีชนิดนี้ สามารถผ่านทะลุกระจกได้ แม้เราอยู่ในอาคาร และเข้าสู่ผิวหนังชั้นลึกคือ dermisของเรา สามารถไปกดภูมิต้านทานของผิวหนัง อันส่งผลให้ร่างกายไม่สามารถปกป้องผิวจากการเกิดและแพร่กระจายของมะเร็งผิวหนังได้
นอกจากนี้ UVA ยังส่งผลร้ายต่อผิว ทำให้ผิวแก่ก่อนวัย เหี่ยวย่น เกิดจุดด่างดำ จำง่ายๆว่า UVA เกี่ยวกับ Aging

2. Ultraviolet B เรียกสั้นๆว่า UVB เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่น 290 to 320 nm มีประมาณ 5% ในแสงอาทิตย์ รังสีนี้ไม่สามารถทะลุกระจกเข้ามาได้
UVB เป็นสาเหตุให้เกิดผิวไหม้แดด เกรียมแดด เมื่อเราออกไปอยู่กลางแจ้งจำง่ายๆว่า UVB เกี่ยวกับ Burning

3. Ultraviolet C เรียกสั้นๆว่า UVC เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่น 100 to 290 nm
รังสีชนิดนี้ ไม่ลงมายังผิวโลกค่ะ เพราะถูกดูดซึมไปในชั้นโอโซนของบรรยากาศ UVC นั้นถูก ozone กรองไว้ จึงไม่สามารถผ่านมายังพื้นผิวโลกได้ แต่ปัจจุบันบางพื้นที่มี ozone ลดลง ทำให้แสง UV อาจผ่านลงมาสู่พี้นผิวโลกได้มากขึ้น

รังสีอัลตราไวโอเลตทั้งสามชนิดคือ UVA, UVB และ UVC สามารถทำให้คอลลาเจนในผิวหนังเสื่อมสภาพได้ ซึ่งเป็นเหตุหนึ่งให้เกิดริ้วรอยก่อนวัย แต่ UVA มีความรุนแรงน้อยที่สุด เพราะไม่สามารถก่อให้เกิดอาการแดดเผา (sunburn) ทว่ายังน่ากลัวอยู่ที่สามารถแปลงสภาพ DNA ได้ จนอาจก่อให้เกิดมะเร็งผิวหนัง แต่ร่างกายก็สามารถป้องกันได้ โดยการสร้างเม็ดสีเมลานินขึ้นมา เพื่อป้องกันการทะลวงของยูวี จึงทำให้ผิวคล้ำดำมากขึ้น
นอกจากผิวหนังแล้ว ยูวียังเป็นอันตรายต่อดวงตา โดยเฉพาะ UVB ทำให้เกิดอาการที่เรียกว่า arc eye คือรู้สึกเหมือนมีทรายเข้าตา หรือถ้ารุนแรงกว่านั้นอาจทำให้เป็นโรคต้อกระจก (cataract) ได้ โดยเฉพาะในหมู่ช่างเชื่อมโลหะ การป้องกันก็คือ สวมใส่แว่นป้องกัน หรือทาโลชั่นที่มีค่า SPF สูงๆ

อินฟราเรดคืออะไร

อินฟราเรดคือรังสีอินฟราเรด (IR) บางครั้งเรียกง่ายๆ ว่าอินฟราเรดเป็นพื้นที่ของสเปกตรัมการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 700 นาโนเมตร (นาโนเมตร) ถึง 1 มิลลิเมตร (มม.) คลื่นอินฟราเรดยาวกว่าคลื่นแสงที่มองเห็นได้ แต่สั้นกว่าคลื่นวิทยุ ในทำนองเดียวกันความถี่ของ IR สูงกว่าไมโครเวฟ แต่ต่ำกว่าของแสงที่มองเห็นได้ตั้งแต่ประมาณ 300 GHz ถึง 400 THz

ตามนุษย์มองไม่เห็นแสงอินฟราเรดแม้ว่าคลื่นอินฟราเรดที่ยาวกว่าจะรับรู้ได้ว่าเป็นความร้อน อย่างไรก็ตามมันมีลักษณะบางอย่างร่วมกับแสงที่มองเห็นได้นั่นคือแสงอินฟราเรดสามารถโฟกัสสะท้อนและโพลาไรซ์ได้

ประวัติการค้นพบรังสีอินฟราเรด

อินฟราเรดถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ เซอร์วิลเลียมเฮอร์เชลในปี 1800 (พศ 2343) เฮอร์เชลรู้ดีว่าแสงแดดสามารถแยกออกเป็นส่วนต่างๆ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ทำได้โดยการหักเหแสงผ่านปริซึมแก้ว จากนั้นเขาก็วัดอุณหภูมิของสีต่างๆ ที่ถูกสร้างขึ้น เขาพบว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเมื่อสีเริ่มต้นจากแสงสีม่วงสีฟ้าสีเขียวสีเหลืองสีส้มและสีแดง จากนั้นเฮอร์เชลก็ก้าวไปอีกขั้นโดยวัดอุณหภูมิในส่วนที่อยู่นอกเหนือพื้นที่สีแดง ที่นั่นคือย่านของอินฟราเรดเขาพบว่ามีอุณหภูมิสูงที่สุด

การแผ่รังสีความร้อน

การแผ่รังสีอินฟราเรดเป็นที่รู้จักกันแพร่หลายว่าเป็น “การแผ่รังสีความร้อน” แต่คลื่นแสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกความถี่จะทำให้พื้นผิวที่ดูดซับความร้อนนั้นร้อน แสงอินฟราเรดจากดวงอาทิตย์คิดเป็น 49% ของความร้อนของโลก ส่วนที่เหลือเกิดจากแสงที่มองเห็นได้ซึ่งถูกดูดกลืนแล้วแผ่รังสีอีกครั้งที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า

แสงที่มองเห็นได้หรือเลเซอร์ที่เปล่งรังสีอัลตราไวโอเลตสามารถดึงกระดาษและวัตถุที่ร้อนจากหลอดไฟฟ้าปล่อยรังสีที่มองเห็นได้ วัตถุที่อุณหภูมิห้องจะปล่อยรังสีที่มีความเข้มข้นเป็นส่วนใหญ่ในแถบความถี่ 8 ถึง 25 µm แต่สิ่งนี้ไม่แตกต่างจากการเปล่งแสงที่มองเห็นโดยวัตถุเรืองแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตโดยวัตถุที่ร้อนกว่า

ความร้อนคือพลังงานระหว่างการขนส่งที่ไหลเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ แตกต่างจากความร้อนที่ส่งผ่านโดยการนำความร้อนหรือการพาความร้อน การแผ่รังสีความร้อนสามารถแพร่กระจายผ่านสุญญากาศได้ การแผ่รังสีความร้อนมีลักษณะเฉพาะด้วยสเปกตรัมเฉพาะของความยาวคลื่นจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการแผ่รังสีจากวัตถุเนื่องจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุลที่อุณหภูมิที่กำหนด

รังสีความร้อนสามารถถูกปล่อยออกมาจากวัตถุที่ความยาวคลื่นใดก็ได้ และที่อุณหภูมิสูงมาก การแผ่รังสีดังกล่าวจะสัมพันธ์กับสเปกตรัมที่อยู่เหนืออินฟราเรด ซึ่งขยายไปสู่บริเวณที่มองเห็นได้ รังสีอัลตราไวโอเลต หรือแม้แต่บริเวณรังสีเอกซ์ (เช่น โคโรนาสุริยะ) ดังนั้น ความสัมพันธ์ที่ได้รับความนิยมของรังสีอินฟราเรดกับรังสีความร้อนจึงเป็นเพียงเรื่องบังเอิญโดยอิงจากอุณหภูมิปกติ (ค่อนข้างต่ำ) ที่มักพบใกล้พื้นผิวโลก

แนวคิดเรื่องการแผ่รังสีมีความสำคัญในการทำความเข้าใจการปล่อยรังสีอินฟราเรดของวัตถุ นี่คือคุณสมบัติของพื้นผิวที่อธิบายว่าการปล่อยความร้อนเบี่ยงเบนไปจากแนวคิดเรื่องวัตถุสีดำอย่างไร

เทคโนโลยีของอินฟราเรด

โดยปกติตาของมนุษย์เราถูกจำกัดการมองเห็นไว้ที่สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงส่วนน้อยมาก พลังงานความร้อนมีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงที่มองเห็นได้มาก นานมากแล้วที่ตามนุษย์มองไม่เห็นเหมือนกับที่เรามองไม่เห็นคลื่นวิทยุ

ด้วยการถ่ายภาพความร้อนส่วนของสเปกตรัมที่เรารับรู้จะขยายออกอย่างมากช่วยให้เรา “เห็น” และ “วัด” พลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ ไม่เหมือนกับแสงที่มองเห็นได้ในโลกอินฟราเรดทุกสิ่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะปล่อยความร้อนออกมา แม้แต่วัตถุที่เย็นมากเช่นก้อนน้ำแข็งก็ยังปล่อยรังสีอินฟราเรด และแสงที่มองเห็นจะไม่ส่งผลกระทบต่อโลกแห่งความร้อนดังนั้นคุณจึงสามารถมองเห็นได้ดีเท่าๆ กันในสภาพแวดล้อมที่มีแสงสูงและมืด

ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีด้านอินฟราเรดมาใช้งานอย่างกว้างขวางได้แก่เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด กล้องถ่ายภาพความร้อน กล้องมองกลางคืน ซึ่งมีการใช้งานกันมากในอุตสาหกรรมและครัวเรือน

กล้องถ่ายภาพความร้อน (Thermal imaging camera)

การถ่ายภาพความร้อนเป็นข้อมูลเกี่ยวกับการแปลงแสงอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้าและสร้างภาพโดยใช้ข้อมูลดังกล่าว เทคโนโลยีนี้ได้รับการปฏิวัติในเวลานั้น แต่ก็ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน แต่อุปกรณ์เหล่านี้จะจัดการจับข้อมูล

กล้องถ่ายภาพความร้อนช่วยให้ผู้คนมองเห็นสิ่งที่ดวงตาของพวกเขาทำไม่ได้นั่นคือการแผ่รังสีความร้อนที่มองไม่เห็นซึ่งปล่อยออกมาหรือสะท้อนจากวัตถุทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงสภาพแสง ประโยชน์สูงสุด

เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนถูกนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลายในหลายภาคอุตสาหกรรม มีประโยชน์ที่ไม่สิ้นสุดของการใช้การถ่ายภาพความร้อนเช่นในการบำรุงรักษาเครื่องจักรกลและการตรวจสอบสภาพความร้อนในระบบไฟฟ้า การตรวจสอบการรั่วของน้ำในผนังหรือกำแพง

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด (Infrared Thermometer)

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟาเรดคือเทอร์โมมิเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ประกอบด้วยเลนส์เพื่อโฟกัสพลังงานอินฟราเรด (IR) ไปยังเครื่องตรวจจับซึ่งจะแปลงพลังงานเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถแสดงเป็นหน่วยของอุณหภูมิหลังจากได้รับการชดเชยสำหรับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ

การกำหนดค่านี้เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดคือเซ็นเซอร์ที่ประกอบด้วยเลนส์เพื่อโฟกัสพลังงานอินฟราเรด (IR) ไปยังเครื่องตรวจจับซึ่งจะแปลงพลังงานเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถแสดงเป็นหน่วยของอุณหภูมิหลังจากได้รับการชดเชยสำหรับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ

เครื่องมือนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการวัดอุณหภูมิจากระยะไกลโดยไม่ต้องสัมผัสกับวัตถุที่จะวัด (การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส) ด้วยเหตุนี้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดจึงมีประโยชน์ในการวัดอุณหภูมิภายใต้สถานการณ์ที่ไม่สามารถใช้เทอร์โมคัปเปิลหรือเซ็นเซอร์ประเภทหัววัดอื่นๆ ได้

บทความจาก บริษัท นีโอนิคส์ จำกัด

Page updated

Google Sites

Report abuse