远红外线简单科普

文章来源：晶状体溶解性青光眼发布时间:2024/10/17 11:30:51 点击数：次

太阳光

在认识远红外线之前，我们先来了解一下天天都会接触到的太阳光，因为太阳光里本身就包含有远红外线。

大家很早就知道太阳发出的白光可以通过三棱镜被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光（由牛顿于年发现），这些就是我们常说的可见光。

其实，太阳光中除了包含上面所说的可见光，还含有一些我们无法用肉眼看到的光线。年英国物理学赫歇耳通过测温法发现了红外线，并通过实验证明了红外线和可见光一样遵守着折射、反射定律。年，德国物理学家里特尔又通过实验证实了太阳光中紫外线的存在。随着科学水平的提高，现在我们对太阳光有了更全面的认识，知道太阳光是由可见光、紫外线、X射线、γ射线、红外线、微波与无线电波等构成。

事实上，因地球大气中臭氧、水汽、气体分子等物质的吸收和阻挡，并不是所有的太阳光都能到达地面。通常我们把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有：微波波段（0.03～1m），远红外波段（8～14um），中红外波段（3.5～5.5um），近红外、可见光和近紫外波段（1.5～1.8um,0.3～1.3um）。

通过下图，我们可以更直观地了解到哪些波段的太阳光更容易照射到地面：

可以看到，除长波外，能透过大气到达地面的太阳光波主要为可见光、紫外线和红外线。

对于人类而言，可见光的好处不言而喻，除了照亮着这个美好的世界，它还参与植物的光合作用，帮助万物生长。

太阳光中的蓝光和紫外光对人体的影响

那么，可见光是不是对人只有益处呢？其实不然，相关研究已经表明可见光中的蓝光会对人的视力造成损害，可见光中的蓝光由于具有相对较高的能量，能够穿透眼睛的晶状体直达视网膜，引起视网膜色素上皮细胞（RPE）的坏死，进而引起黄斑病变，导致视力下降甚至完全丧失，这种损坏是不可逆的。

而对于波长处于～nm的紫外线，过去人们只知道它具有促进维生素D合成，帮助骨骼发育，以及消毒杀菌的功效。随着对太阳辐射研究的深入，人们也逐渐认识到了紫外线对人体的危害：

1、眼部疾病：研究显示，在紫外线的照射下，角膜细胞能够产生大量的氧自由基，机体可发生多种氧化损伤，导致眼角膜炎；紫外线可导致晶状体上皮细胞发生氧化损伤，进而引起晶状体浑浊，造成晶状体白内障的发生；过量的紫外线照射还可导致视网膜黄斑病变，导致视力丧失。

2、皮肤损害：过量的紫外线照射皮肤可以引起皮肤组织的氧化应激反应，生成过量的活性氧，使细胞内的抗氧化系统等遭到破坏，长期暴露于紫外线可致皮肤红斑、肿痛、瘙痒、表皮增厚、色素沉着（皮肤变黑）和皮肤老化等。

3、致癌作用：紫外线长期照射皮肤引起表皮细胞DNA损伤，由于机体内存在缺陷，受损伤的DNA无法完全修复而导致突变，变异细胞不能被机体的免疫系统识别并清除(即机体免疫监视功能存在缺陷)，该变异细胞发生增殖，最终导致肿瘤形成。

4、其他危害：严重的紫外线照射可引起机体产生头痛、疲乏和周身不适等全身症状。波长nm的紫外线作用于空气中的碳氢化合物、氮氧化物和挥发性有机污染物等物质，可产生光化学烟雾和有毒气体，造成环境的二次污染

总的来说，适量的紫外线对人体有益，而过量的紫外线却可能带来危害，只有更科学的认识紫外线，才能防止它对人们造成伤害。

红外线对人体的益处

前面提到过，红外线是太阳光线中众多的不可见光中的一种，由德国科学家赫谢耳于年发现，又被称为红外热辐射。

红外线的波长大于可见光线，波长范围在0.75μm～μm。有时将红外线区分为近红外线和远红外线，也有根据波长长短分为近红外线、中红外线和远红外线三个部分，具体区分一般因用途不同而有所差异，但没有严格的区分界限。在生物学领域，波长0.75～1.4μm的一般被叫做近红外线，0.15～3.9μm的为中红外线，4.0～μm的为远红外线，其中对人体健康最有益的是远红外线，波长为4～15μm。美国航天局（NASA）也在研究人在宇宙飞船内的生存条件时证实，波长为4-14微米的远红外线对生物的生存是不可或缺的，由此，这一波段的远红外线被称为“生命光波”。

近年来，由于研究的深入，人们对红外线的物理性能及其生物学效应有了比较全面的认识。

红外线作为一种电磁波，同时具有光的性质和波的性质。当被照射的物体分子振动频率与辐射光的频率相同，并且分子振动时的偶极矩发生变化时，物体分子可以吸收能量，产生共振。人体有机组织中的O-H和C-H键伸展，C-C、C=C、C=0键和H2O的弯曲或振动，对应的谐振波长大部分在3～6μm波段。由于共振吸收，红外线激活了某些生物大分子，从而提高了生物分子活性。

特别是当远红外线作用于人体中的水分子时，远红外线与水分子产生共振，把某些缔合水分子的氢键打开，水的缔合大分子团发生裂解分离，由原来数十个或更多分子组成的水分子团簇变成由６～８个水分子组成的小团簇，即小分子团水。

水为生命之源，成年人身体中水的比重约为70%，小分子水团对人体的作用不言而喻。有研究表明，水分子簇越小，水分子所含有的氢键势能越高，水分子簇所具有的动量就越大，小分子团水所具有的溶解力、渗透力、代谢力、扩散力等物化性质均有所增强。小分子团水能够使水在生物体中的作用发生变化，减少水分子簇中水分子的个数，可以增加水的生物膜透过率，增强生物体的新陈代谢以达到改变生物体机能的效果。

综上所述，在红外线照射下，有机分子发生的共振以及小分子团水的生成都将改善生物分子活性，提高细胞再生能力，促进新陈代谢。在生物医学上，表现为生物体内微血管扩张，血流加快，改善微循环，促进新陈代谢，组织再生能力加强，有利于细胞的修复，加速病理产物的排出，同时增加了肌体的免疫力。

现代医疗案例也验证了远红外线对人体的治疗功效：

中山医院康复科门诊就诊的数据

远红外线的人体吸收

通过前面的讲述，我们知道红外线对人体健康很有益处，那到底什么波段的红外线才最容易被人体所吸收呢？

其实，人体本身就是一个天然辐射体，人体皮肤在环境温度下其比辐射率高达0.98，当人体温度为37℃时，根据维恩位移定律，可以算出人体辐射的峰值波长为9.35μm，人体辐射出的红外波长范围在3～15μm之间，处于远红外波段。

研究指出，在人体的红外吸收光谱中，2.5～4μm和5.6～10μm处有两个吸收峰，由此可知，人体对远红外辐射有更好的吸收。虽然远红外对人体的作用非常浅，为0.5～1mm，但远红外辐射可以通过介质传导和血液循环的方式使热量传到组织深层。

人体既是一个好的辐射体，同时也是一个好的吸收体，用于治疗的热辐射的红外波长应与人体的辐射波长相对应，最佳波段为4～14μm

参考文献：

1蔡善君，严密，张军军.蓝光诱导体外培养的人视网膜色素上皮细胞凋亡.中华眼底病杂志5年11月第21卷第6期:-.

2孙晓晨，张放，韶华紫.红外线对人体健康影响.中国职业医学年6月第43卷第3期：-.

3季冠芳，杨子彬，远红外线的生物学效应及其应用.天津医药7年1月第35卷第1期:78-80.