Какой светофильтр защищает от вредного инфракрасного излучения
В этой статье мы хотим разобрать все аспекты, что касаются синего света и постараемся ответить на такие вопросы:
Что такое свет?
Чем опасно ультрафиолетовое излучение?
Какие бывают источники синего света?
Существует ли защита от синего света?
Что такое свет?
Для того что бы разобраться, что такое синий свет, давайте для начала разберемся с базовым термином – свет.
Все видели, как луч света пробивается в темную комнату, если для не вооруженного глаза свет и выглядит однородной статичной структурой, то это далеко не так.
Свет — это электромагнитное излучение, которое имеет волновую природу, проще говоря свет распространяется в виде периодических колебаний или иначе говоря волн, эти волны, как и волны на море имеют амплитуду, то есть частоту с которой они совершают свои колебания.
По своей структуре свет состоит из фотонов. Фотоны — это такие крошечные сгустки энергии, но Фотон — это не простая частица, это маленький отрезок электромагнитной волны.
Не пугайтесь, мы не будем здесь углубляется в квантовую физику. Всё что нам нужно знать, это то, что свет распространяется волнами, они отличаются друг от друга энергией и длиной. Чем длиннее волна, тем меньше ее энергия.
Длинна волны света измеряется в нанометрах (нм) – то есть один нанометр равен 10-9 метра, это очень, очень маленькие расстояния, к слову, имеется ввиду самый обычный всем знакомый метр, если хотите портной.
Волны света имеют разную длину и человеческий глаз способен воспринимать только волны определенной длинны, такой диапазон принято называть видимым спектром или видимым излучением. Считается что глаз может воспринять электромагнитное излучение длинной от 380 до 760 нм.
На рисунке ниже схематично представлена световая волна с разделением на видимый и не видимый спектр волны света.
Чем длинее волна света, тем она холоднее, тем больше в ней присутствует ультрафиолета, чем волна короче, тем больше в ней инфракрасного излучения и тем она теплее.
Меньшими значениями длины волны называют ультрафиолетовым. Справа от видимого диапазона начинается область инфракрасного излучения. Но если взять весь электромагнитный спектр волн, то есть весь предел в котором могут производить колебания электромагнитные волны, то мы увидим, что видимое их излучение, а именно то, что мы называем светом, это довольно маленький промежуток.
И как мы видим отклонение в левую сторону даёт нам УФ излучение, рентгеновские лучи, гамма- излучение, что безусловно является очень вредным для наших глаз, но это не значит, что инфракрасное излучение или микроволновое полезно для глаз, оно также вредно и опасно для органов зрения, к примеру, на любых приборах, использующих инфракрасный лазер стоит предупреждение об опасности.
Чем опасно ультрафиолетовое излучение?
Итак, мы выяснили, если отталкиваться от таблицы, то красный свет — это правая зона видимого спектра и далее в право, а синий свет — это то что находиться с левой стороны схемы, то есть это самый левый край и далее, всё это относиться к синему свету иначе называемым ультрафиолетовым излучением.
Давайте же разберемся в чём таится опасность синего света, и ультрафиолетового излучения.
Считается что человек в природной среде обычно имеет контакт с УФ излучением в пределах от 200 до 400 нм.
Главное правило ультрафиолета
Чем короче длина волны, тем опаснее ультрафиолетовое излучение.
Риск фотокератита возрастает в высокогорье, а также на снегу, если не защищать глаза от ультрафиолетового излучения. Отметим, что воздействие ультрафиолетового излучения УФ-В диапазона ограничивается поверхностью глаза, внутрь глаза эти ультрафиолетовые лучи практически не проникают.
УФ излучение диапазона от 315 до 390 нм, находиться рядом с видимым спектром, само по себе менее опасно. Однако эти лучи, способны проникать глубоко внутрь глаза и оказывать повреждающее действие на хрусталик и сетчатку.
Воздействие УФ излучения этого диапазона на глаза в течение длительного времени приводит к увеличению риска ряда опасных заболеваний глаз, включая катаракту и дегенерацию макулы, которая считается основной причиной слепоты в старческом возрасте.
В последние годы специалисты большое внимание уделяют синим лучам видимого спектра (около 400 нм), которые непосредственно примыкают к длинноволновой части УФ-диапазона, полагая, что длительное воздействие этих лучей видимого спектра на глаза также небезопасно, поскольку они глубоко проникают внутрь глаза и воздействуют на сетчатку. При кратковременном, сильном воздействии УФ излучения (если смотреть на сварку, бактерицидную лампу, наблюдать солнечное затмение без защитных фильтров или не защищать глаза в высокогорье) возможно поражение глаз называемое фотокератит.
Фотокератит:
Это ожог, в результате которого происходит повреждение роговицы глаза (роговица – это прозрачная и слегка выпуклая передняя часть глаза).
Важный момент
Пока человек не достигает среднего возраста, синий свет не поглощается такими естественными физиологическими фильтрами, как слезная пленка, роговица, хрусталик и стекловидное тело глаза. Наивысшая проницаемость коротковолнового видимого синего света обнаруживается в молодом возрасте и медленно сдвигается в более длинноволновый видимый диапазон по мере увеличения срока жизни человека. Глаза 10-летнего ребенка способны поглощать в 10 раз больше синего света, чем глаза 95-летнего старика.
Искусственные источники УФ излучения вредны не только для глаз
На протяжении нескольких десятков лет ученые внимательно изучали влияние синего света на организм человека и установили, что его продолжительное воздействие сказывается не только на состоянии здоровья глаз, но и на циркадных ритмах, а также провоцирует целый ряд серьезных заболеваний.
Многие исследования последних лет находили связь между работой в ночную смену при воздействии искусственного света и появлением или обострением у испытуемых сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета, ожирения, а также рака предстательной и молочной желез. Ученые связывают их возникновение с подавлением синим светом секреции мелатонина, который влияет на циркадные ритмы человека.
Циркадные ритмы (от лат. circa – около, кругом и лат. dies – день) – это циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи, или так называемые внутренние часы организма.
В течение длительной эволюции человек, как все живое на Земле, приспособился к ежедневной смене темного и светлого времени суток.
Одним из наиболее эффективных внешних сигналов, поддерживающих 24-часовой цикл жизнедеятельности человека, является свет. Наши зрительные рецепторы посылают сигнал, поступающий в шишковидную железу; он обусловливает синтез и выделение в кровоток нейрогормона мелатонина, вызывающего сон. Когда темнеет, выработка мелатонина увеличивается, и человеку хочется спать. Яркое освещение тормозит синтез мелатонина, желание заснуть исчезает. Сильнее всего выработка мелатонина подавляется излучением с длиной волны 450–480 нм, т. е. синим светом.
С точки зрения эволюции время использования человечеством электрического освещения пренебрежимо мало, и наш организм в сегодняшних условиях реагирует так же, как и у наших далеких предков.
Это означает, что синий свет нам жизненно необходим для правильного функционирования организма, однако широкое внедрение и продолжительное использование источников искусственного освещения с высоким спектральным содержанием синего света, а также применение разнообразных электронных устройств, не только наносит вред нашим глазам, но и сбивает наши внутренние часы. По данным исследований, достаточно 30-минутного нахождения в помещении, освещаемом люминесцентной лампой с холодным синим светом, чтобы нарушить продуцирование мелатонина у здоровых взрослых людей. В результате у них возрастает настороженность, ослабляется внимание, в то время как воздействие ламп с излучением желтого света оказывает малое влияние на синтез мелатонина.
Какие бывают источники синего света
Все источники ультрафиолета можно разделить на природные и искусственные. К основному источнику УФ излучения в природе относиться солнце, если кратко, то чем более солнечная территория, тем больше УФ излучения получит ваш организм, а также органы зрения. С искусственными источниками УФ, тут ситуация более интересная, поскольку таких источников в повседневной жизни у нас гораздо больше.
Осветительные лампы
УФ излучение производят не все лампы, к примеру обычная осветительная лампа накаливания, которая в простонародье называется лампочка Ильича, которые производит свет за счёт нагревания вольфрамовой нити, относиться к источнику инфракрасного излучения, поскольку в её спектре излучения инфракрасная область занимает почти 75 %.
Типы осветительных ламп, которые являются источником УФ излучения:
светодиодные лампы;
ртутные лампы;
люминесцентные;
бактерицидные лампы;
фотосинтетические.
Надо сказать, что все лампы из этого списка является источниками искусственного УФ излучения, независимо от того в каком типе конструкции выполнена сама лампа, в виде компактной лампочки или большой длинной конструкции, важен сам тип лампы.
Несомненно, что все эти искусственные источники УФ излучения наносят вред органам зрения, поэтому старайтесь избегать их длительного воздействия и старайтесь ограничивать их применение в бытовых условиях.
Источники УФ излучения в бытовых приборах:
мониторы;
смартфоны;
ноутбуки;
мобильные игровые приставки;
телевизоры;
3Д шлемы и 3Д очки;
Цифровые камеры и фотоаппараты.
Важно понимать, что это далеко не полный список, поскольку постоянно выходят новые устройства, которые в своей конструкции используют экраны изображение на которых формируется за счёт подсветки люминесцентными лампами или светодиодами ещё называемой LED подсветкой, все эти устройства являются источником вредного УФ излучения.
Существует ли защита от синего света?
Интересная особенность, практически каждая женщина и девушка знает, что находиться под прямыми солнечными лучами довольно опасно, и как правило на пляже они себе и своему ребенку наносят различные крема и средства, которые предотвращают или сильно ослабляют количество попадаемого на кожу ультрафиолета, поскольку в результате такого интенсивного УФ излучения можно получить довольно серьёзные осложнения вплоть до раковых заболеваний кожи. Но почему-то мало кто задумывается над тем, что не только наша кожа нуждается в защите от УФ, но и такой нежный орган как глаза, они как мы выяснили в этом материале также сильно подвержены негативному влиянию УФ лучей.
К счастью в настоящее время офтальмология не стоит на месте и совершила большой прорыв в области защиты зрения от ультрафиолета, в наше время разработаны линзы и очки, которые помогут полностью защитить глаза вас и ваших детей от негативного ультрафиолетового излучения как природного, так и искусственного происхождения. На рынке нашей страны уже представлен целый ряд очковых линз с оптическими покрытиями, которые помогают уменьшить влияние синего света на глаза.
Если в нашей полосе не так много солнечного света и наши дедушки, и бабушки очень часто сохранили хорошее зрение до глубокой старости, в наше время невозможно быть в стороне от огромного количества гаджетов, которые с каждым годом всё больше окружают нашу жизнь, а это в свою очередь самым негативным образом сказывается на здоровье глаз, поэтому позаботьтесь о здоровье глаз заранее, ведь как известно легче предотвратить болезнь чем её лечить.
Защититься от опасного ультрафиолета можно довольно легко достаточно использовать для этого очки или контактные линзы, но к сожалению далеко не все очки и линзы, смогут защитить ваши глаза от УФ излучения. Гарантированной защитой от УФ обладают только линзы со специальным покрытием.
Инфракрасное излучение – это электромагнитное излучение, находящееся на границе между видимым спектром красного света и тепловым диапазоном. Человеческий глаз не способен видеть этот спектр. Окружающие нас предметы имеют различные характеристики поглощения и отражения ИК-лучей. Эта индивидуальная характеристика не зависит от температуры окружающего пространства и температуры самих предметов, что широко применяется при различных исследованиях. С увеличением длины волны инфракрасного излучения усиливается его тепловое воздействие.
Согласно международной организации стандартизации (ISO) инфракрасное излучение делится на три диапазона: ближний, средний и дальний. В медицине применяется только ближний ИК-диапазон, поскольку он не рассеивается на поверхности кожи и проникает в подкожные структуры. Используя эту особенность, российские разработчики создали инновационный аппарат для лечения ран, ожогов и воспалений 1 . Проводились исследования, которые показывают, что воздействие ближнего спектра инфракрасного света может быть полезно и для глаз 2 . Но эти воздействия должны быть кратковременными, малой интенсивности и не должны вызывать повышение температуры тканей глаза, особенно глазного дна.
Комплексная реализация всех мер предосторожности позволяет обеспечить безопасную биометрическую идентификацию здорового человека по радужной оболочке глаз.
Спектр ближнего инфракрасного излучения находится в диапазоне от 740 до 1400 нм, но с увеличением длины волны снижается способность лучей проникать в ткани за счет их поглощения водой.
Часто инфракрасное излучения путают с ультрафиолетовым, которое является вредным для глаз. Многократно наблюдалось вредное воздействие ультрафиолетового излучения на человека. Недавно из-за не выключенной своевременно кварцевой лампы возникли проблемы со здоровьем у первоклассников 3 .
В отличие от ультрафиолетового излучения воздействие ИК-лучей не приводит к раковым заболеваниям и иным негативным последствиям при соблюдении норм СанПиН для данного вида излучения.
У наших глаз отсутствуют защитные реакции на ИК-излучение. Когда лучи яркого света ослепляют нас, мы рефлекторно прищуриваемся или отворачиваемся, а зрачок глаза самопроизвольно сужается. Так как мы не видим инфракрасный свет, то не можем определить, когда попадаем под его воздействие, и глаза не реагируют сужением зрачка на это излучение.
Какая длина волны оптимальна?
В зависимости от длины волны света, в котором регистрируется радужка, на ней проявляются различные и индивидуальные для каждого человека детали структуры.
Общее количество регистрируемых данных зависит от особенностей глаз. Например, у светлой радужки наиболее четкий рисунок получается в видимом спектре. При переходе в ИК-спектр этот рисунок постепенно пропадает с увеличением длины волны. Противоположный результат получается для темных глаз. На них особенность рисунка радужной оболочки не всегда различима в видимом свете, но четко проявляется в ИК-диапазоне. Поэтому до сих пор обсуждается, какая длина волны является оптимальной.
Большинство мобильных телефонов имеют светодиоды с рабочим диапазоном излучения от 700 до 900 нм (ближний ИК). Чтобы такое излучение оказало вредное воздействие на глаза, надо достаточно долго смотреть непосредственно на него или же источник этого излучения должен находиться близко к оптической оси глаза и при этом иметь высокую интенсивность.
Достижения разработчиков
Люди с осторожностью относятся к идентификации по радужке, опасаясь, что инфракрасные лучи, используемые при сканировании радужной оболочки, могут негативно повлиять на зрение. У наших глаз отсутствуют защитные реакции на ИК-излучение. Когда лучи яркого света ослепляют нас, мы рефлекторно прищуриваемся или отворачиваемся, а зрачок глаза самопроизвольно сужается. Так как мы не видим инфракрасный свет, то не можем определить, когда попадаем под его воздействие, а глаза не реагируют сужением зрачка на это излучение.
Чтобы уменьшить негативное воздействие ИК-света на глаза, разработчики перед началом сканирования в инфракрасном диапазоне применяют подсветку в видимом белом спектре. Использование такой подсветки заставляет зрачок самопроизвольно сужаться, что способствует уменьшению попадания инфракрасных лучей на роговицу глаза. Другим положительным моментом от сужения зрачка при идентификации по радужной оболочке глаз является расширение идентифицируемой области. Увеличение видимой площади радужки позволяет получить больше уникальной информации для ее кодирования и записи в биометрический шаблон.
Обычные фото- и видеокамеры телефонов и фотоаппаратов имеют встроенный ИК-фильтр, предназначенный исключить влияние инфракрасного излучения на качество получаемого изображения. Биометрическую идентификацию по лицу с фронтальной 2D-камеры достаточно легко обмануть. Для выявления обмана разработчики стали применять точечную ИК-подсветку, с помощью которой формируют карту глубин снимаемого объекта.
Контроль нахождения перед камерой объемной фигуры предотвращает простые способы обмана систем биометрической идентификации с использованием фотографии или видеозаписи идентифицируемого человека.
Этим обусловлено отсутствие ИК-фильтра во фронтальных камерах большинства современных смартфонов.
Фотокамеры современных смартфонов имеют встроенный ИК-фильтр
Как обеспечить безопасную для глаз идентификацию по радужке?
Производители внедряют решения, которые сводят к минимуму негативное воздействие ИК-излучения на глаза:
- Ограничивается мощность источника излучения и длина волны.
- Сокращается время излучения. ИК-подсветка включается только на необходимое для идентификации время, которое постоянно уменьшается благодаря совершенствованию алгоритмов.
- Контролируется расстояние от источника инфракрасного излучения до глаз. Чтобы не причинить вред глазам, инфракрасная подсветка не включается, если камера сильно приближена к лицу.
- Используется предварительная подсветка белого цвета для уменьшения диаметра зрачка.
Несмотря на все применяемые решения, есть риск негативного воздействия на глаза ближним ИК-светом для эпилептиков, детей и людей, у которых часто бывают обмороки. При этом надо учитывать, что ИК-подсветка используется не только для биометрической идентификации. Например, в игровой приставке Kinect применяется точечная инфракрасная подсветка для построения объемной модели окружающего пространства и перемещения игроков. В ней, в отличие от сканеров радужки, применяются значительно более мощные источники ИК-излучения, которое на протяжении всей игры оказывает воздействия на ее участников и болельщиков.
Комплексная реализация всех мер предосторожности позволяет обеспечить безопасную биометрическую идентификацию здорового человека по радужной оболочке глаз, но лучше запросить у производителя подтверждающий это сертификат или медицинское заключение.
Читайте также: