ĐỀ TÀI: Giáo viên hướng dẫn
Infrared (Tia hồng ngoại)
tải về 285.06 Kb.
|
- Điều hướng trang này:
- 4.4.4.1Sử dụng tia hồng ngoại trong chế biến nông sản thực phẩm
- 4.4.4.2Chữa bệnh bằng tia hồng ngọai là một ứng dụng khoa học của ánh sáng
- 4.4.4.3Phương diện thẩm mỹ
- 4.4.4.4Kính nhìn đêm (Đôi mắt thứ hai)
- 4.4.4.5Nguồn năng lượng tương lai từ tia hồng ngoại
- 4.4.4.6Nỗ lực trở thành năng lượng gia dụng
- 4.4.4.7Chuông báo động dùng tia hồng ngoại
- 4.4.4.8Thiết bị nhận dạng bằng tia hồng ngoại cho điện thoại di động
4.4Infrared (Tia hồng ngoại)4.4.1Định nghĩaTia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba. Tên "hồng ngoại" có nghĩa là "dưới mức đỏ", màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường. Tia hồng ngoại có thể được phân chia thành ba vùng theo bước sóng, trong khoảng từ 700 nanômét tới 1 milimét: cận hồng ngoại (nằm vượt quá khu vực màu đỏ trong quang phổ nhìn thấy được), hồng ngoại trung bình (có bước sóng từ 1,3 đến 3 micrô-mét) và nhiệt hồng ngoại (bước sóng từ 3 đến 30 micrô-mét). 4.4.2Lịch sửNhà Thiên văn học, Sir William Herschel đã khám phá ra tia hồng ngoại vào năm 1800. Ông đã tự chế tạo cho mình các kính thiên văn với ống kính và gương. Ông biết rằng ánh nắng mặt trời có thể vẽ nên rất nhiều màu sắc bằng phổ của nó và cũng là nguồn phát nhiệt. Herschel muốn biết cụ thể màu nào phát sinh nhiệt trong chùm ánh sáng mặt trời. Ông ta đã làm thí nghiệm với lăng kính, bìa giấy và nhiệt kế với bóng sơn đen để đo lường nhiệt độ từ các màu sắc khác nhau. Herschel quan sát sự gia tăng nhiệt độ khi ông di chuyển nhiệt kế từ ánh sáng màu tím đến ánh sáng màu đỏ trong cầu vồng tạo ra bởi ánh sáng mặt trời qua lăng kính, ông đã phát hiện ra rằng, điểm nóng nhất thật sự nằm phía trên ánh sáng đỏ. Bức xạ phát nhiệt này không thể nhìn thấy được, ông đặt tên cho bức xạ không nhìn thấy được này là “tia nhiệt” (calorific ray) mà ngày nay chúng ta gọi nó là tia hồng ngoại. 
Hình 4.5. Nhà Thiên văn học Sir William Herschel 4.4.3Tính chất
4.4.4Ứng dụng4.4.4.1Sử dụng tia hồng ngoại trong chế biến nông sản thực phẩmTia hồng ngoại được phát hiện năm 1800 và sau này, những năm đầu của thập niên 1960 đã có rất nhiều nghiên cứu thành công về khả năng ứng dụng tia hồng ngoại vào lĩnh vực chế biến nông sản, thực phẩm. Nguồn hồng ngoại trong các thiết bị được phát ra với bước sóng 1,8–3,4 micron, và tia hồng ngoại được sử dụng trong việc chế biến nông sản, thực phẩm được xem như một thiết bị sấy khô nông sản vì dải biến thiên nhiệt độ trong thiết bị có thể từ 37oC – 2000oC. Nguồn năng lượng của tia hồng ngoại khi tiếp xúc với nông sản sẽ làm cho các phần tử rung động và dẫn đến sự tăng nhiệt độ bên trong sản phẩm một cách nhanh chóng cùng với sự gia tăng về áp suất hơi nước. Các hạt ngũ cốc, hạt đậu khi được chiếu tia hồng ngoại chỉ trong thời gian 50 giây, nhiệt độ bên trong hạt đã tăng lên 900oC hoặc với thời gian 90 giây, nhiệt độ đã tăng lên 1100oC. Tác dụng của tia hồng ngọai khi chiếu vào nông sản (đặc biệt là các loại hạt) sẽ tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, mùi vị thơm hơn, tinh bột trong hạt sẽ được hồ hóa triệt để hơn, không có hiện tượng lại bột, và như vậy khả năng tiêu hóa thực phẩm sẽ tốt hơn. Ví dụ hạt lúa mì được chiếu tia hồng ngoại thì khả năng tiêu hóa là 90%, trong khi đó sự tiêu hóa của những hạt lúa mì không chiếu tia hồng ngoại chỉ đạt 30%. Tia hồng ngoại khi chiếu vào nông sản còn làm tăng hàm lượng axit amin tự do, đồng thời ức chế một số enzymer bất lợi và do đó làm tăng khả năng tiêu hóa đậu tương lên rất nhiều. Hoặc khi chiếu tia hồng ngoại vào những hạt ngũ cốc có chứa axit béo, sẽ làm giảm họat tính các enzym (men) oxy hóa chất béo và nó sẽ hạn chế các quá trình oxy hóa chất béo khi bảo quản, hạt sẽ không bị ôi, khét và đắng. Mặt khác khi chế biến các sản phẩm thực phẩm ăn liền, tia hồng ngoại còn có tác dụng diệt khuẩn rất tốt mà không làm mất giá trị dinh dưỡng của nông sản thực phẩm. Một số sản phẩm thức ăn gia súc được chế biến sấy chín bằng tia hồng ngoại có tác dụng rất tốt đối với vật nuôi. Trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta sử dụng tia hồng ngoại trong nhiều lĩnh vực chế biến như xử lý các loại hạt làm thức ăn gia súc, thanh trùng sữa tươi (với thời gian rất ngắn 15 giây), gia nhiệt bề mặt các sản phẩm để tạo màu sắc đẹp hơn (ví dụ các loại bánh nướng), sấy khô các loại dược liệu, sấy khô các loại gia vị mà màu sắc ít biến đổi. Người ta còn dùng tia hồng ngoại để nướng bánh, sản xuất thực phẩm ăn nhanh và ngũ cốc dinh dưỡng (cereals) dùng trong điểm tâm. 4.4.4.2Chữa bệnh bằng tia hồng ngọai là một ứng dụng khoa học của ánh sángTia sáng tập trung tại một vị trí đem lại các phản ứng vật lí như đốt, cháy,… cụ thể như sau: ánh sáng đi vào cơ thể mang theo năng lượng nhiệt, năng lượng này tạo ra do sự tập trung của nhiều tia sáng gọi là lượng tử. Lượng tử này phá hủy các tế bào và các mô bị tổn thương, chính vì thế nó rút ngắn lọai bỏ mầm bệnh giúp vết thương chóng lành. Ngoài ra, Tia hồng ngoại có thể giúp chẩn đoán bệnh nha chu: Các nha sĩ đã sử dụng hai dạng phổ hồng ngoại khác nhau: những phổ vùng hồng ngoại gần để đo tình trạng viêm ở những vị trí chuyên biệt trong miệng bệnh nhân, và phổ hồng ngoại giữa để xác định tình trạng chung của nhưng dấu chỉ sinh học khác nhau ở dịch nướu (GCF). 4.4.4.3Phương diện thẩm mỹNgười ta đã sử dụng ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngọai, tuy nhiên điều trị bằng những ánh sáng này đã gây một ảnh hưởng mạnh mẽ trong việc điều trị sự nhuộm màu sắc tố da, bệnh lông tóc, và nhăn da. 4.4.4.4Kính nhìn đêm (Đôi mắt thứ hai)Tập hợp, khuếch đại và chuyển đổi ánh sáng hồng ngoại thành ảnh là cơ chế hoạt động của thiết bị nhìn đêm (kính nhìn đêm), giúp con người thấy rõ mọi vật trong bóng tối. Để biến ánh sáng hồng ngoại (mắt thường không nhìn thấy được) thành ảnh mà con người có thể nhìn thấy rõ, kính nhìn đêm sử dụng kỹ thuật tăng cường ảnh (image enhancement) hoặc kỹ thuật chụp ảnh nhiệt (thermal imaging). 
Hình 4.6. Kính nhìn đêm
4.4.4.5Nguồn năng lượng tương lai từ tia hồng ngoạiTrong khi dùng các tấm biển hấp thụ ánh sáng mặt trời để chuyển chúng thành năng lượng, các nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Idaho, Mỹ đã thí nghiệm một biện pháp thu thập mới: sử dụng tia hồng ngoại để thu được năng lượng năng suất cao chưa từng thấy. Nhóm các nhà khoa học do Michael Naughton (thuộc Trường Boston ở Chestnut Hill, bang Massachusetts, Mỹ) đứng đầu đã giới thiệu công trình nghiên cứu tại hội thảo quốc tế lần thứ 2 về đổi mới năng lượng do American Society of Mechanical Engineers tổ chức ngày 13/8 tại Jacksonville. Họ đã lắp đặt các thiết bị cảm ứng với độ dài của sóng hồng ngoại, dài hơn độ dài của ánh sáng nhìn bằng mắt thường (sóng này còn có thể đi xa hơn độ dài các tế bào quang điện hiện nay). Các nhà nghiên cứu đã sử dụng những tấm bảng dệt bằng hàng triệu ăng ten rất nhỏ, nhạy cảm với các quang tử IR của mặt trời và các nguồn khác. Đây là bước đầu tiên trong quá trình thu thập năng lượng với chi phí rẻ và cho sản lượng lớn. Các ăng ten có kích thước nano có thể thu hồng ngoại trung bình, như là hồng ngoại chiếu xuống trái đất, ngay cả lúc nửa đêm, sau khi đã hấp thụ năng lượng mặt trời suốt cả ngày. Trong khi đó, pin mặt trời đang được sử dụng hiện nay mới chỉ thu được những ánh sáng mặt trời nhìn thấy được, và mất tác dụng vào ban đêm. Hơn nữa, sau khi được phát triển thêm, những ăng ten nano này còn có khả năng hấp thụ sức nóng dư thừa của các đồ vật vào ban đêm, và chuyển dạng năng lượng lãng phí này thành điện năng. Những bộ phận nhỏ này được chế dưới dạng lò so xoắn bằng vàng, vạch trên cột trụ, dưới có poly-êtilen (một chất liệu thường được sử dụng trong các túi nhựa dẻo). Dale Kotter, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết, trong số những loại sóng có tần số thấp của quang phổ điện từ được các nhà nghiên cứu khác đặt nhiều hi vọng như là vi sóng, sóng hồng ngoại được quan tâm hơn cả. Ông cũng cho biết thêm, một trong những lí do quyết định chọn tia hồng ngoại là do tính chất vật lý của các chất liệu sẽ thay đổi khi chúng bị sóng này tác động. Họ đã thí nghiệm phản ứng của nhiều chất liệu, trong đó có cả đồng, vàng và măng gan, khi đặt chúng dưới tác động của tia hồng ngoại, thông qua xử lí bằng tin học để xác định các loại có hình dạng cấu tạo và có kích thước ăng ten tốt nhất. Mô hình hoàn hảo gồm tất cả các tham số này, sẽ cho phép thu được năng suất lên đến 92% lượng tia hồng ngoại, điều mà những thiết bị thu năng lượng mặt trời thông thường không thể đạt tới. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra những nguyên mẫu đầu tiên được kiểm tra bằng tin học. Những chiếc ăng ten nano đã được cài theo cách thông thường bằng các đường vòng quanh vào một chiếc đĩa bằng silic, và chúng có khả năng hấp thụ đến 80% số lượng tia hồng ngoại được chiếu lên. Sau đó chúng được chuyển sang bước khắc lên phần cột trụ poly-êtilen tán mỏng và đã tiến gần đến bước thực hiện hấp thụ tia hồng ngoại. Tuy lúc này ăng ten vẫn còn trong quá trình kiểm tra, nhưng những kết quả đầu tiên cho thấy khả năng hấp thụ tia hồng ngoại của chúng lên tới 50-60%, hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu đề ra.
Nếu như vấn đề này được giải quyết, chúng ta sẽ có những thiết bị thu năng lượng mặt trời hiệu quả hơn, có năng suất cao hơn 20% so với năng lượng ánh sáng nhìn thấy bằng mắt thường. Các nhà khoa học đã phát triển và thực hiện lắp đặt các thiết bị phức tạp hơn, cho năng suất nhiều hơn, nhưng hiện chi phí cho những thiết bị này khá đắt nếu đưa vào sử dụng phổ biến. Để sản xuất được các thiết bị tương đối đơn giản bằng biện pháp cài lên các vật có giá rẻ, những ăng ten nano này cần phải chịu được nhiều tần số chiếu tia hồng ngoại khác nhau tùy theo kích cỡ và cấu tạo của chúng. Chúng có thể có lớp vỏ ngoài làm bằng các vật thông dụng khác nhau, như là máy tính xách tay hay là điện thoại di động, nhằm cung cấp cho chúng nguồn năng lượng liên tiếp và có giá rẻ hơn.
Chuông tiêu thụ năng lượng (pin) ở mức thấp nhất, nhờ vào chức năng tự động ngắt chuông. Chuông có 3 giai điệu chuông êm dịu và 3 lựa chọn còi báo động. Nếu người sử dụng cài đặt chế độ chuông ở chế độ đón khách đến chơi nhà, đến liên hệ công việc ở công sở, chuông sẽ tự động phát ra giai điệu (nhạc) báo khách đến. Còn nếu cài đặt chuông ở chế độ báo động kẻ trộm vào nhà, chuông sẽ tự rú còi báo động, giúp chủ nhà phát hiện ra kẻ xâm nhập. 4.4.4.8Thiết bị nhận dạng bằng tia hồng ngoại cho điện thoại di độngCông ty điện tử Canon (Nhật Bản) đã tung ra thị trường một thiết bị có kích thước nhỏ gọn với tên gọi "Canon Security Pendant IP-1" dùng để nhận dạng thông tin dành cho điện thoại di động do Canon chế tạo. Sản phẩm này được thiết kế nhằm bảo vệ thông tin trong các máy điện thoại đã được hỗ trợ công cụ nhận dạng bằng tia hồng ngoại. Khi khởi động điện thoại, IP-1 sẽ tiến hành nhận dạng các dữ liệu về người chủ của máy điện thoại đó nhờ vào mã tia hồng ngoại, giúp khách hàng tránh được tình trạng rò rỉ thông tin cá nhân do bị tấn công hoặc bị mất điện thoại. 
Hình 4.8. Điện thoại di động được hỗ trợ công cụ nhận dạng bằng tia hồng ngoại Каталог: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id24231 50525 UploadDocument server07 id24231 50525 -> Lời mở đầu 1 Chương 1: Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động 3 UploadDocument server07 id24231 50525 -> ĐẠi học quốc gia thành phố HỒ chí minh trưỜng đẠi học kinh tế luậT UploadDocument server07 id24231 50525 -> Chuyªn ®Ò tèt nghiÖp UploadDocument server07 id24231 50525 -> Dự án vie/61/94 Hỗ trợ xúc tiến thương mại và phát triển xuất khẩu ở Việt Nam nguyên tắc marketing UploadDocument server07 id24231 50525 -> MỤc lục phòng tổ chức nhân sự VÀ tiền lưƠng 11 phòng kiểm tra và kiểm toán nội bộ 12 trung tâm thông tin và CÔng nghệ tin họC 12 UploadDocument server07 id24231 50525 -> Tại các thị trường Nhật, eu, Hoa Kỳ UploadDocument server07 id24231 50525 -> TÀi liệu tham khảo môn học tư TƯỞng hồ chí minh phần: Tập trích tác phẩm của Hồ Chí Minh TÀi liệU ĐỌc thêM UploadDocument server07 id24231 50525 -> THỜi kì SƠ khai củA ĐIỆn từ HỌC: 2 những phát hiệN ĐẦu tiên về ĐIỆn và TỪ CỦa ngưỜi hy lạP: 2 UploadDocument server07 id24231 50525 -> MỤc lục danh mục bảng danh mục hình chưƠng I. TỔng quan về CÔng ty 1 SỰ HÌnh thành và phát triển của công ty tải về 285.06 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
