Fala elektromagnetyczna nomenklatura i zastosowanie

Wszystko o fali elektromagnetycznej

W XIX wieku okazało się, że zmienne pole elektrycznie i zmienne magnetyczne są od siebie zależnie i tak powiązane ze sobą zmienne pole elektryczne i magnetyczne nazywamy polem elektromagnetycznym.

Fale elektromagnetyczne są rozchodzącym się w przestrzeni sprzężonym polem elektrycznym i magnetycznym . Rozchodzą się one w przestrzeni z prędkością światła i niosą ze sobą energię. Fale elektromagnetyczne rozchodzą się najlepiej i najszybciej w próżni. Klasyfikację fal według ich długości (częstotliwości w próżni) nazywamy widmem fal elektromagnetycznych . Fala elektromagnetyczna jest więc rozchodzącym się w przestrzeni sprzężonym polem elektrycznym i magnetycznym , prostopadłych do siebie i do kierunku rozchodzenia się, o natężeniach zmieniających się sinusoidalnie.

Wielkością charakteryzującą fale jest częstotliwość, czyli liczba pełnych zmian pola magnetycznego i elektrycznego w ciągu jednej sekundy, wyrażona w hercach. Drugą wielkością jest długość fali, czyli odległość między sąsiednimi punktami w których pole magnetyczne i elektryczne jest takie samo, wielkości te zależą od siebie. Czym większa jest częstotliwość to długość fali jest mniejsza. Częstotliwość dla danej fali jest stała i niezależna od ośrodka. Natomiast długość fali zmienia się, bowiem prędkość fali ( prędkość w próżni wynosi 299792km/s) zależy od rodzaju ośrodka. Wszystkie długości fali podane tutaj, odnoszą się do próżni.

W ośrodkach materialnych prędkość fali elektromagnetycznej jest zawsze mniejsza i zależna od rodzaju ośrodka oraz od częstotliwości fali. W ośrodkach materialnych część energii fali jest tracona i ulega zamianie na energię wewnętrzną ciała. Zjawisko to nosi nazwę absorpcji lub pochłaniania światła. Na skutek absorpcji fala ulega stopniowemu osłabianiu, a stopień osłabienia zależy od własności ośrodka, grubości warstwy, przez którą przechodzi fala oraz od częstotliwości fali. Fala może w niektórych ośrodkach doznać osłabienia wskutek innego procesu. Niewielkie niejednorodności ośrodka zakłócają prostoliniowy bieg światłą i część fali ulega rozproszeniu praktycznie we wszystkich kierunkach (dotyczy to zwłaszcza fal długich).
widmo fal elektromagnetycznych Dla fal zachodzą zjawiska dyfrakcji czyli ugięcia fali i interferencji czyli nakładania się fal. Zjawiska te tym lepiej jest obserwować im dłuższa jest długość fali (czyli mniejsza częstotliwość). Z drugiej strony falę elektromagnetyczną można traktować jako strumień cząstek zwanych fotonami. Każdy foton ma określoną energię (foton możemy więc traktować jako paczkę fali) zależną od częstotliwości. Im większa częstotliwość (mniejsza długość) to energia fotonu jest większa. Fala elektromagnetyczna ma więc naturę podwójną, mówimy dualną, stąd teoria dualizmu korpuskularno – falowego. W niektórych zjawiskach ujawniają się właściwości falowe, a w niektórych właściwości korpuskularne czyli cząsteczkowe. Połączenie opisu własności falowych i korpuskularnych fali podaje mechanika kwantowa (mechanika falowa). Fale długie ujawniają bardziej właściwości falowe, natomiast im krótsze fale to bardziej ujawniają się właściwości kwantowe czyli korpuskularne (wtedy energia fotonu jest większa).
Klasyfikację fal elektromagnetycznych według ich długości w próżni (częstotliwości) nazywamy widmem fal elektromagnetycznych. Omówimy obecnie poszczególne rodzaje fali elektromagnetycznej od fal najkrótszych (o największej częstotliwości) do najdłuższych.

Promieniowanie gamma

Są to fale elektromagnetyczne o długości krótszej od . < 0,01nm . Źródłem promieniowania gamma inaczej zwanego promieniowaniem przenikliwym są procesy zachodzące w jądrze atomowym (np. rozpad pierwiastków promieniotwórczych zawartych w skorupie ziemskiej lub reakcje jądrowe) oraz promieniowanie kosmiczne powstające podczas procesów jądrowych zachodzących w gwiazdach i galaktykach. Najsilniejszym źródłem kosmicznego promieniowania są tak zwane błyski gamma. Widmo promieniowania gamma pierwiastków promieniotwórczych ma charakter dyskretny, tj. obserwuje się oddzielne linie widmowe, energia odpowiadająca tym liniom pozwala identyfikować promieniującą substancję. Promieniowanie gamma dla promieniowania jonizującego o danej energii najlepiej przechodzi przez materię, stąd druga nazwa – promieniowanie przenikliwe. Podobnie jak promienie rentgenowskie najlepiej pochłaniane jest przez substancje o dużej liczbie atomowej. Dlatego najlepszymi materiałem zabezpieczającym przed promieniowaniem gamma jest ołów. Aby obniżyć koszty schrony przeciwatomowe buduje się z na przemian kładzionych warstw ołowiu i betonu, który również dość dobrze pochłania promieniowanie gamma.
Promieniowane gamma niszczy wszystkie żywe komórki, także nowotworowe. Znalazło to szerokie zastosowanie w medycynie (głównie onkologii) do naświetlania chorych tkanek, a także do konserwowania żywności. Ponieważ na ogół wykorzystuje się izotop kobaltu 60, to takie urządzenie nosi nazwę bomby kobaltowej. Oprócz tego stosuje się je do wykrywania wad materiałów (defektoskopia).

Promieniowanie rentgenowskie

zdjęcie rentgenowskie wykonane przez Roentgena Promieniowanie rentgenowskie odkrył w 1895 roku W.C. Roentgen (pierwszy laureat Nagrody Nobla z fizyki) i nazwał promieniowaniem X. Długości fali zawarta jest w przedziale 0,01nm – 10nm, przy czym zakres promieniowania rentgenowskiego pokrywa się częściowo z niskoenergetycznym (tzw. miękkim) promieniowaniem gamma. Rozróżnienie wynika z mechanizmu wytwarzania promieniowania. Promieniowaniem gamma powstaje w przemianach energetycznych zachodzących w jądrze atomowym natomiast promieniowanie rentgenowskie wytwarzane jest w lampach rentgenowskich i są dwa mechanizmy powstawania tego promieniowania. Przede wszystkim przyspieszone w polu elektrycznym elektrony hamowane są przez materiał anody tracąc swoją energię, która zostaje wypromieniowana jako promieniowanie hamowania. Jest to widmo ciągłe i ograniczone od strony fal krótkich, przy czym położenie jest granicy zależy od napięcia doprowadzonego do lampy. Dodatkowo na skutek wybicia (jonizacji) przez przyspieszone elektrony wewnętrznych elektronów w materiale anody, następuje przeskok elektronu z powłoki zewnętrznej na puste miejsce czemu towarzyszy emisja promieniowania o ściśle określonej długości fali (promieniowanie charakterystyczne).
Promieniowanie rentgenowskie wykorzystuje się w badaniach strukturalnych (rentgenowska analiza strukturalna), w defektoskopii oraz do badania pierwiastkowego składu chemicznego (rentgenowska analiza widmowa). Ponadto promieniowanie rentgenowskie szeroko stosuje się w diagnostyce medycznej wykorzystując fakt, że mięśnie przepuszczają promienie rentgenowskie a kości pochłaniają.

Promieniowanie nadfioletowe

solarium Promieniowanie nadfioletowe zwane inaczej ultrafioletowym ( w skrócie UV) ma długość od 10nm – 0,4µm i dzieli się na ultrafiolet tzw. bliski (400-190 nm) i daleki (190-10 nm). Naturalnymi źródłami są ciała o dostatecznie wysokiej temperaturze. Znikome, ale zauważalne ilości tego promieniowania wysyłają już ciała o temperaturze 3000K i ze wzrostem temperatury natężenie wzrasta. Silnym źródłem jest Słońce, którego temperatura powierzchni wynosi 6000K. Technicznymi źródłami są lampy wyładowcze, przede wszystkim rtęciowe zwane kwarcówkami (lampy te osłania szkło kwarcowe, które przepuszcza promieniowanie nadfioletowe, zwykłe szkło nadfiolet pochłania) wytwarzane np. w lampach kwarcowych. Promieniowanie nadfioletowe ma silne działanie fotochemiczne. Przy długości fali poniżej 300 nm wywołuje już jonizację i jest zabójcze dla organizmów żywych, wywołuje lub przyspiesza szereg reakcji chemicznych. Przed promieniowaniem nadfioletowym chroni nas warstwa ozonowa, pochłaniająca promieniowanie ultrafioletowe o długości fali poniżej 290 nm, a także powietrze, które pochłania całkowicie promieniowanie nadfioletowe w zakresie ultrafioletu dalekiego.
Ze względu na działanie na skórę docierające z kosmosu promieniowanie dzieli się na trzy zakresy: UV-A (320-400nm), UV-B (290-320nm), UV-C (230-290nm). Promieniowanie z zakresu o największej długości fali UV-A nie jest w normalnych dawkach szkodliwe i stosuje się je klinicznie w leczeniu niektórych dolegliwości skóry, jak np. łuszczycy. Jest także wykorzystywane do stymulowania wytwarzania witaminy D u pacjentów, którzy są uczuleni na preparaty z ta witaminą. Promieniowanie UV-B powoduje zaczerwienienie skóry, po którym następuje pigmentacja czyli opalanie się. Nadmierne naświetlenie może spowodować powstanie groźnych pęcherzy. Promieniowanie UV-C o najmniejszych długościach fali jest szczególnie szkodliwe powoduje ono raka skóry. Normalnie zatrzymywane jest przez warstwę ozonową, ale pojawia się przy jej zubożeniu.

Promieniowanie nadfioletowe ma wiele zastosowań w medycynie , biologii (badania mikroskopowe tkanek i komórek), mineralogii (analiza minerałów), farmacji (sterylizacja), przemyśle spożywczym (konserwowanie żywności), przemyśle chemicznym (przyspieszanie reakcji) i wielu innych.

Światło widzialne

światło Jest promieniowanie elektromagnetyczne o długości0,4µm – 0,7µm . Taki zakres odbiera nasze oko, ale zwierzęta mogą rejestrować promieniowanie o innych długościach, np. pszczoły „widzą” promieniowanie nadfioletowe. Najlepiej widzimy w środku zakresu dla barwy żółtozielonej (długość około 550nm) a najgorzej na końcach. Światło w naszym oku odbierają receptory znajdujące się na siatkówce: 125 milionów pręcików i 6,5 miliona czopków. Dzięki czopkom człowiek rozróżnia barwy w jasnym pomieszczeniu oraz ostro widzi szczegóły.
Gdy oświetlenie jest słabe, czopki przestają pracować i nie rozpoznajemy wtedy barw. Zaczynają wtedy odpierać pręciki, które pozwalają widzieć jednobarwne przedmioty przy słabym oświetleniu, rejestrując ich natężenie. Pręciki zawierają barwnik zwany rodopsyną. Rodopsyna jest bardziej czułą na kolor niebieski i zielony, natomiast wykazuje małą czułość na kolor czerwony, który w nocy odbieramy prawie tak jak czarny. Czułość odbieranego światła przez pręciki jest więc przesunięta bardziej w stronę fal krótszych (nadfioletu).
Naturalnymi źródłami są ciała ogrzane do temperatury ponad 700C. Na skutek ruchów cieplnych następuje wtedy wzbudzenie elektronów wewnątrz substancji i przy powrocie do niższych stanów energetycznych następuje emisja światła. Taki proces zachodzi w zwykłych żarówkach. Innym sposobem jest pobudzanie do świecenia atomów substancji (najczęściej rtęci) przepływającym prądem w gazach. Są to lampy wyładowcze np. świetlówki lub żarówki energooszczędne. Osobliwym źródłem jest laser a jeszcze innym zjawisko luminescencji. Więcej o tym zakresie pisać nie będziemy ponieważ na światło się jeszcze dosyć napatrzysz.

Promieniowanie podczerwone

Zakres długości fal: 0,75µm – 1mm
Jest falą krótszą od mikrofal. Jest to promieniowanie emitowane dzięki zmianom energii elektronów walencyjnych atomów. Są wysyłane przez ciała o wysokiej temperaturze.

Funkcjonuje kilka podziałów podczerwieni na pasma; w Polsce używany jest następujący:

bliska podczerwień, (NIR, od ang. near infrared) to zakres 0,75−1,5 μm
średnia podczerwień (MIR, od ang. mid infrared) to zakres 1,5−10 μm
daleka podczerwień (FIR, od ang. far infrared) to zakres 10−1000 μm.

Mikrofale
Zakres długości fal: 1mm – 1m
Używane są w urządzeniach radarowych. Służą do określania położenia obiektów np. samolotów oraz do określania szybkości jadącego samochodu (radar policyjny). Inne zastosowanie znajdują w kuchenkach mikrofalowych. Odbijając się od metalowych ścianek zostają pochłonięte przez cząsteczki wody w potrawach, które pod ich wpływem zaczynają bardzo szybko drgać, przez co podnosi się ich temperatura, a wraz z nią, temperatura potrawy.

radar Są to fale o długości od 10-4 m do 0,3 m(0,1mm do 30 cm). Mikrofale z górnego zakresu mogą powstawać w elektronicznych układach drgających podobnie jak fale radiowe i dlatego dość często zalicza się je do fal radiowych nie wyszczególniając osobno. Obecnie opracowano wiele innych sposobów generacji mikrofal. Mogą to być lampy mikrofalowe: klistrony, karcinotrony, i magnetrony (jest to dwuelektrodowa lampa elektronowa umieszczona w polu magnetycznym gdzie opóźniane elektrony krążąc w polu magnetycznym po spiralach emitują mikrofale). Rozwój elektroniki pozwolił na stworzenie źródeł mikrofal z wykorzystaniem półprzewodników: generator Gunna, diody lawinowe, a także tranzystory bipolarne i polowe.
Mikrofale wykorzystuje się w radiolokacji (radar), także w pomiarach prędkości pojazdów dlatego czasami nazywane są inaczej falami radarowymi, a także do podgrzewania potraw w mikrofalówkach. Zastosowanie mikrofal jest coraz większe. Ostatnio wymyślono sposób monitorowania stanu zapór wodnych czy mostów w rejonach zagrożonych trzęsieniem ziemi. W krytycznych miejscach budowli umieszcza się puste metalowe pudełka wielkości paczki papierosów, do których dochodzą rurki. Przez rurki doprowadzane są mikrofale, a pudełka działają jak wnęki rezonansowe. Gdy pudełko wygina się pod wpływem naprężeń, częstotliwość rezonansowa ulega zmianie, co stanowi wczesne ostrzeżenie o możliwych problemach. Większość zastosowań opiera się na zakresie fal od 1 do 40 GHz.

Fale radiowe ultrakrótkie
Zakres długości fal: 1m – 10m
Wykorzystuje się je do przekazywania obrazu (nadawanie programów telewizyjnych), w radiofonii i telefonii komórkowej. W telefonii komórkowej zasięg nadajnika nie przekracza kilku kilometrów, dlatego obszar działania telefonii komórkowej podzielony jest na sześciokątne komórki. W środku każdej z nich znajdują się stacje nadawczo-odbiorcze.

Fale radiowe
Zakres długości fal: 10m – 2000m
Wykorzystywane w radiofonii. Wytwarzane są przez prądy elektryczne wielkiej częstotliwości, przepływające przez antenę radiostacji nadawczej. Ze względu na długość fali, fale radiowe dzielimy na: fale krótkie, średnie i długie. Ze względu na środowisko propagacji wyróżnia się falę przyziemną (powierzchniową i nadziemną), falę troposferyczną, falę jonosferyczną i w przestrzeni kosmicznej. W zależności od długości fali radiowej jej propagacja jest poddana wpływowi różnorodnych zjawisk np.: dyfrakcji, refrakcji, odbicia od jonosfery itp.
Fale radiowe – fale elektromagnetyczne o długości większej od 10-4 m (0,1 mm). Ze względu na długość fali (czy też częstotliwość) rozróżnia się poszczególne typy fal radiowych. Istnieją dwa podziały: tradycyjny i dekadowy, zalecany przez Regulamin Radiokomunikacyjny. Fale radiowe powstają przez wypromieniowanie energii z anteny nadawczej (układu nadawczego), który jest elektronicznym układem drgającym. Ze względu na środowisko propagacji wyróżnia się falę przyziemną (powierzchniową i nadziemną), falę troposferyczną, falę jonosferyczną i w przestrzeni kosmicznej. W zależności od długości fali radiowej jej propagacja jest poddana wpływowi różnorodnych zjawisk, np. dyfrakcji, refrakcji, odbicia od jonosfery itp. Ogromną rolę w przesyłaniu i odbiorze fal radiowych odgrywa jonosfera. Jest to górna część atmosfery ziemskiej, zjonizowana przez działanie promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego wysyłanego przez Słońce.

Fosforescencja – zjawisko występujące w niektórych substancjach (np. w fosforze) oświetlanych falami elektromagnetycznymi o małej długości np. promieniowaniem γ lub X. Fosfor absorbuje te promienie, a wysyła światło widzialne, czyli fale dłuższe. Emisja ta może trwać po wyłączeniu promieni γ lub X. Jeżeli ma ona postać krótkich błysków, nazywamy ją scyntylacją. Takie scyntylacje mogą być zliczane za pomocą licznika scyntylacyjnego.

Fluorescencja – zjawisko występujące w niektórych substancjach oświetlanych promieniowaniem ultrafioletowym. Kiedy promienie te są pochłaniane, ciało emituje światło widzialne, czyli fale dłuższe. Emisja ta ustaje natychmiast po usunięciu źródła promieniowania UV.

ZASTOSOWANIE FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH W PRZEMYŚLE:

Promieniowanie gamma służy:
1. w defektoskopii do badania uszkodzeń ,defektów (promienie X łatwo przenikają przez powietrze i inne gazy wypełniające niepożądane szczeliny czy skazy i dają na klisze silnie zaczernione obrazy defektów) , do kontroli materiałów, do sprawdzania izolacji i uszczelnień, do wykrywania skaz złącz spawanych.
-urządzeniem, które wykrywa ten rodzaj promieniowania jądrowego jest licznik Geigera – Muellera..
2. w konserwowaniu żywności, przedłużają znacznie przydatność do spożycia, gdyż opóźniają procesy rozkładu.

Fale radiowe :
1. ultrakrótkie:
-służą do przekazywania obrazu od anteny nadawczej do odbiorników telewizyjnych
-wykorzystuje się w telefonii komórkowej , gdzie osoba prowadząca rozmowę z odległym odbiorcą jest połączona z najbliższą stacja nadawczo-odbiorczą („komórką”) a ta za pomocą w/w fal przekazuje rozmowę do stacji najbliższej odbiorcy i nadaje rozmowę wprost do jego telefonu

2. krótkie, średnie , długie wykorzystuje się w radiofonii , gdzie fala głosowa zamieniona w sygnał elektryczny i wzmocniona nakładana jest w modulatorze na fale elektromagnetyczna radiową i wysyłana w przestrzeń, antena odbiorcza „łapie” falę radiową , pozbywa się fali nośnej a sygnał elektryczny przekazuje w postaci fali dźwiękowej.

Mikrofale wykorzystuje się
1. w urządzeniach AGD np. w mikrofalówkach działających na zasadzie wytwarzania mikrofal wnikających do cząsteczek wody w pożywieniu i przekazujących poprzez promieniowanie ciepło, które dzięki przewodzeniu dociera do pozostałej części potrawy, co daje możliwość uzyskania potrawy w znacznie krótszym czasie niż na normalnej kuchence,
2. w radiolokacji do pomiarów prędkości pojazdów na odległość i określenia położenia obiektu za pomocą radaru

Promieniowanie rentgenowskie wykorzystuje się w badaniach strukturalnych substancji oraz do badania pierwiastkowego składu chemicznego

Promieniowanie nadfioletowe stosuje się :
1. w przemyśle spożywczym do konserwowania żywności,
2. w przemyśle chemicznym do przyspieszania reakcji
3. w mineralogii do analizy minerałów do wykrywania fałszywych banknotów ( promieniowanie ultrafioletowe)
4. w maszynach drukarskich. Farby UV nie zawierają lotnych rozpuszczalników i dlatego ich stabilność w maszynie drukarskiej jest lepsza oraz wyższa jest jakoś druku. Farby te są bardzo korzystne do druku na trudnych podłożach takich jak folie i papiery metalizowane.
————————————————————————————————————

Promieniowanie podczerwone wykorzystuje się:
w badaniach strukturalnych do spektroskopii widma cząsteczek organicznych

1. do obserwacji w ciemności przez noktowizory czy czujniki alarmowe.
2. duże znaczenie naukowe i praktyczne ma fotografika w bliskiej podczerwieni: wykrywanie fałszerstw dokumentów w kryminalistyce, ekspertyza dzieł sztuki.
3. znacznie słabsze rozpraszanie promieniowania podczerwonego w porównaniu ze światłem widzialnym ułatwia dokładne fotografowanie obiektów przez mgłę i dym, również zdjęcia satelitarne są wykonywane w podczerwieni.
4. w grzejnictwie radiacyjnym, ze względu na właściwości promieniowania IR jego widmo dzielimy na trzy zakresy:

– krótkofalowe IRA / NIR ( 0,76 µm do 1,5 µm) – najbardziej efektywne w grzejnictwie promiennikowym ze względu na duże energie kwantów promieniowania
– średniofalowe IRB / MIR ( 1,5 µm do 10 µm) również wykorzystywane w grzejnictwie
– długofalowe IRC/ FIR ( 10 µm do 1000 µm) również wykorzystywane w grzejnictwie

Czerwone światło i promieniowanie bliską podczerwienią: potężne środki lecznicze

Tytuł oryginalony: Red Light and Near-Infrared Radiation: Powerful Healing Tools You’ve Never Heard of
Źródło: http://180degreehealth.com/red-light-infrared-radiation-powerful-healing-tools-youve-heard/

„Penetrujące czerwone światło jest fundamentalnym czynnikiem antystresowym dla wszystkich żywych organizmów. Chroniczny brak takiego światła, według mnie jest najlepszym wyjaśnieniem pogorszenia zdrowia związanego z wiekiem” – Ray Peat

Wstęp

W czasie ostatniego lata spędziłem sporo czasu czytając artykuły Roya Peata. W większości z nich pisze on o tym, że ciemność i niebieskie światło mogą być szkodliwe dla zdrowia, a czerwone światło jest zdrowe.
Peat nie podaje wiele uzasadnień dla swoich twierdzeń, ale pomimo tego istnieje ogromna ilość materiałów potwierdzających jego poglądy.
Niektóre długości fal promieniowania elektromagnetycznego bezpośrednio podnoszą poziom ATP w tkankach, głównie poprzez aktywowanie mitochondrialnego enzymu cytochromu c oksydazy (Cox). Innymi słowy najważniejsze długości fal to od 630 do 1300 nm – czerwone światło i promieniowanie bliską podczerwienią (NIR – near-infrared radiation).

Efekty zdrowotne stosowania czerwonego światła i promieniowania bliską podczerwienią

Pozytywne efekty stosowania czerwonego światła nie są najnowszym odkryciem. Najwcześniejsze raporty dotyczące tematu były publikowane w XIX wieku, a najbardziej znany to Leczenie czerwonym światłem ospy wietrznej (The Red Light Treatment of Small-Pox) z 1895 autorstwa Nielsa Finsena, któremu w 1903 roku przyznano nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za badanie dotyczące wpływu światła na zdrowie.
W 1910 roku, John Harvey Kellog opublikował 200-stronicową książkę zatytułowaną Terapia Światłem, która zawierała dużo informacji dotyczących terapeutycznej przydatności terapii światłem używając żarówek i świateł łukowych.
W poniżej, skupię się na współczesnych badaniach, większość których dotyczy terapii nisko energetycznym laserem [low-level laser therapy] (światło spójne/promień laserowy). Tylko w roku 2013, zostały opublikowane tuziny kontrolowanych studiów na ludziach dotyczące tego tematu. Wiele z tych badań zostało przeprowadzonych na zasadzie placebo, ponieważ małej mocy bliska podczerwień jest niewidoczna i nie emituje ciepła.
Według tych badań, można wyleczyć wiele różnych chorób z użyciem tego rodzaju terapii światłem. Poza tym, wiele innych wyników było zachęcających.

Poniżej lista chorób/problemów, które mogą być, według tych badań efektywnie leczone z użyciem czerwonego światła i podczerwieni bliskiej:
– trądzik
– ścięgno Achillesa
– angina
– afty
– modelowanie/kształtowanie ciała
– zapalenie błony śluzowej jamy ustnej spowodowane chemioterapią
– poziom cholesterolu
– chroniczne autoimmunologiczne zapalenie tarczycy
– chroniczne ból szyi
– chroniczne zapalenie zatok przynosowych
– depresja, zły nastrój
– suchość w ustach (Kserostomia)
– bolesne miesiączkowanie
– fibromialgia (uogólniony ból mięśni, więzadeł, ścięgien, zmęczenie psycho-fizyczne)
– zapalenie dziąseł
– choroba dłoni, stóp i jamy ustnej (występująca u dzieci do lat 10)
– opryszczka wargowa
– choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego
– zapalenie nadkłykcia bocznego kości ramiennej „łokieć tenisisty”
– obrzęk limfatyczny (związany z rakiem piersi)
– zwyrodnienie plamki żółtej, związane z wiekiem (AMD)
– łysienie androgenowe (u mężczyzn/typu męskiego)
– krótkowzroczność (degeneratywna/progresywna)
– grzybica paznokci
– problemy z mięśniami twarzy, czaszką, itd.
– fotostarzenie skóry (szybkie starzenie się skóry spowodowane warunkami środowiskowymi)
– odleżyny
– zjawisko Raynauda
– dochodzenie do siebie po wyrwaniu (ekstrakcji) trzeciego zęba trzonowego (mądrości)
– zespół niespokojnych nóg
– wrzody skórne
– jakość snu
– rumień spowodowany promieniami UVB (zapobieganie poparzeniom słonecznym)
– leczenie ran

(Metody leczenia różnią się w poszczególnych badaniach, to też wyjaśnia różne wyniki badań.)
Badania były też przeprowadzane na zwierzętach.

Efekty zdrowotne stosowania czerwonego światła i promieniowania bliską podczerwienią: kilka przykładów wyników klinicznych badań

Degeneracja plamki żółtej związana z wiekiem

Naukowcy z Uniwersytetu w Heidenbergu przeprowadzili próbę na 200 osobach, w której leczyli starsze osobom z i bez katarakty z użyciem bliskiej podczerwieni (używając niskoenergetycznego lasera).
Grupa interwencyjna była poddana terapii 4 razy w ciągu 2 tygodni. Grupa placebo została poddana leczeniu z użyciem placebo.
Placebo nie wpływało na poprawę widzenia, ale 95 % pacjentów poddawanych podczerwieni zauważyło poprawę widzenia. Duża część pacjentów była zdolna do widzenia kilka rzędów niżej na tablicy Snellena. Poprawa wzroku utrzymywała się od 3 do 36 miesięcy po leczeniu.

Choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego

Naukowcy z Węgier badali wpływ bliskiej podczerwieni na pacjentów w chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego, w grupie z podwójnie ślepą próbą.
Grupa interwencyjna została poddana terapii bliską podczerwienią na stawach dotkniętych chorobą dwa razy w tygodniu, przez cztery tygodnie. Grupa placebo została poddana podobnej kuracji, ale o 100-krotnie mniejszej intensywności (światła).
W grupie interwencyjnej, skala bólu wyglądała (w skali 1 do 10):

-5,75 przed leczeniem
-1,71 po ostatniej sesji
-1,18 dwa miesiące po zakończeniu terapii

W grupie placebo wyniki wyglądały tak:
-5,62 przed leczeniem
-4,13 po ostatniej sesji
-4,12 dwa miesiące po zakończeniu terapii

Opryszczka wargowa

Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu badali użycie czerwonego światła i bliskiej podczerwieni w leczeniu opryszczki wargowej, w grupie z podwójnie ślepą próbą.
Osoby badane były poddane terapii w czasie okresu bez nawrotów. Grupa interwencyjna była poddana 10 minutowej terapii widocznym czerwonym światłem (niskoenergetyczny laser) przez 2 tygodnie. Grupa placebo przechodziła podobną terapię, ale odbywała się ona bez włączonego lasera. Osoby badane miały na twarzach maski, które uniemożliwiały im rozpoznanie czy są poddawane prawdziwej terapii czy nie.
Pacjenci dostali instrukcje, aby powrócić do oddziału w wypadku powrotu symptomów. W grupie placebo, objawy powróciły. Średni okres zanim powróciły objawy w grupie leczonej laserem to 37, 5 tygodnia, natomiast w grupie placebo 3 tygodnie.

Systemowe działanie przeciwzapalne

Zwykle czerwone światło/bliska podczerwień są aplikowane lokalnie na leczoną tkankę. Jednakże, światło ma także systemowe (całościowe) efekty, które są transmitowane (przenoszone) głównie przez cyrkulację krwi. Natalya Zhevago przeprowadziła interesujące badanie, w którym pacjenci mieli aplikowane widoczne światło oraz podczerwień w rejonie kości krzyżowej (dół pleców). Aplikowane światło było podobne do światła słonecznego z wyjątkiem tego, że nie zawierało promieniowania UV, ani niebieskiego światła, a podczerwone światło była polaryzowane. Wyniki tego badania wskazywały, że polaryzacja światła delikatnie wzmacnia metabolizm.
Krew pacjentów po terapii została przebadana, a rezultaty badania były ciekawe. Poziom cytokin prozapalnych (TNF-α, IL-6 etc.) dramatycznie spadł, szczególnie u tych którzy początkowo mieli wysoki ich poziom. Poza tym, stężenie przeciwzapalnych cytokin wzrósł.

„Zaobserwowano dramatyczny spadek poziomu zapalnych cytokin TNF-α, IL-6 oraz IFN-γ : około pól godziny po ekspozycji ochotników (których parametry na początku przekraczały normę) ich poziom cytokiny spadł, średnio 34, 12 i 1,5 raza […]”

Jeśli chodzi o efekty promieniowania UV, były one wręcz odwrotne – zwiększa ono TNF-α i IL-6 oraz inne zapalne cytokiny.
W badaniach na ludziach, wykazano że duże dawki IL-6 i TNF-α hamują obwodowy hormon tarczycy poprzez zmniejszenie T3 i zwiększeniu rT3. Możemy także spekulować czy brak wystarczającego terapeutycznego światła mógł być jednym z powodów „dominacji rT3” i objawów niedoczynności tarczycy.
W jednym badaniu, połowa pacjentów z niedoczynnością tarczycy którzy byli poddawani terapii bliską podczerwienią nie musieli zażywać żadnych leków przez 9 miesięcy po leczeniu, co udowodniło wagę światła w leczeniu tarczycy.

Źródła światła (laser, LED, żarówki, lampa grzewcza, światło słoneczne)

„Wielu ludzi którzy przybyli do pochmurnego Eugene (miasto w Oregonie) aby studiować i często żyli w tanich mieszkaniach w piwnicach, zaczynali chorować i mieć problemy ze zdrowiem w czasie kilku miesięcy. Kobiety które wcześniej były zdrowe zaczynały mieć Zespół napięcia przedmiesiączkowego, artretyzm (zapalenie stawów) czy zapalenie okrężnicy podczas pierwszej zimy w Eugene” – Ray Peat

W badaniach przeprowadzonych w ostatnich latach, czerwone światło i bliska podczerwień były studiowane przy użyciu urządzeń emitujących światło spójne (laserowe). Niektóre badania na zwierzętach były przeprowadzane również z użyciem LED (emitujących światło diod), np. badania Janis Eells.

Pomimo tego, że większość badań używa spójnego (laserowego) światła, spójność światła (użycie lasera) nie jest wymogiem, jeśli chodzi o uzyskanie efektów terapeutycznych, tak więc w tym celu mogą też być użyte inne źródła światła. Zostało to stwierdzone dawno temu przez znanego naukowca Tiina Karu i potwierdzone w artykule na ten temat autorstwa naukowców z Harvardu. J.H. Kellogg pisał o niezwykle skutecznym terapeutycznym efekcie żarzących się żarówek już w 1910 roku.

Kiedy pisałem o biorytmie/cyklu dobowym, szukałem możliwych przyczyn wyjaśnienia terapeutycznych skutków spacerów na zewnątrz. Światło słoneczne może sprawić, że organizm produkuje większe ilości witaminy D i hamuje wydzielanie melatoniny, ale teraz mamy całkiem nowy mechanizm dlaczego warto spędzać czas na zewnątrz.

W artykule przeglądowym na ten temat czytamy, że w centralnej Europie, ilość promieniowanie IR-A jest ograniczona do 20mW/cm2, co jest w zasadzie dosyć dobrą ilością w porównaniu do mocy urządzeń używanych w badaniach z użyciem niskoenergetycznego lasera (low-level laser). Z drugiej strony, długości fal nie są zoptymalizowane (do maximum absorpcji) tak jak w badaniach z użyciem lasera, a poza tym światło dzienne zawiera promieniowanie UV i światło niebieskie, które może minimalizować pozytywne działanie czerwonego światła. Trzeba także pamiętać, że promieniowanie bliską podczerwienią nie przenika przez ubrania.

Wewnątrz budynków, lampy halogenowe, lampy żarzeniowe, oraz lampy grzejne są dobrymi źródłami czerwonego światła oraz bliskiej podczerwieni, przynajmniej wtedy gdy są wystarczająco blisko skóry. Lampy grzejne firmy Toshiba czy Osram mają dobre spektrum z niską ilością niebieskiego światła, ale duża ilość ich energii jest emitowana w formie ciepłego promieniowania IR-A 600 – 800 nm – 12 % ich energii emitowana jako terapeutyczna długość fal 750 – 1500 nm – 46 %. Lampy grzejne zwykle są dosyć silne , emitują dużą ilość terapeutycznych fal.

Z powodu stopniowego wycofywania lamp żarzeniowych, niedługo będzie niezwykle trudno zdobyć taką lampę z wystarczającą ilością mocy, tak więc w przyszłości lampy grzejne mogą być najbardziej praktycznym wyborem. To poniekąd smutne, że lampy żarzeniowe zostaną zastąpione kompaktowymi fluorescencyjnymi lampami (CFL), ponieważ nie emitują one wystarczającej ilości czerwonego światła i bliskiej podczerwieni. To jest powód dlatego niektórzy badacze, tacy jak Richard Funk czy Alexander Wunsch, zasygnalizowali, że używanie lamp CFL może być szkodliwe dla oczu.

Prawdopodobne korzyści sauny z podczerwienią daleką /IR C/ FIR nie opierają się na opisanym wyżej mechanizmie, ponieważ sauny nie emitują terapeutycznej długości fal 600-1300 nm. Sauny z podczerwienią IR C, emitują fale podczerwieni mało terapeutyczne w przedziale 5000-10000 nanometrów.

Wnioski

Ważne biologiczne efekty stosowania czerwonego światła były znane już w XIX wieku, jednak obecnie niewielu biologów zdaje się wiedzieć o tych odkryciach. Wiedza na temat fizjologicznych skutków światła wśród nich jest ograniczona do wpływu niebieskiego światła na biorytm/rytm dobowy; jednak wartość terapeutyczna czerwonego światła i bliskiej podczerwieni jest prawdopodobnie o wiele ważniejszym tematem dla zdrowia publicznego.
Ogólna przydatność terapeutyczna czerwonego światła i bliskiej podczerwieni przypomina mi o terapeutycznym zastosowaniu hormonu tarczycy. Powiązanie jest dosyć logiczne, biorąc pod uwagę, że hormon tarczycy zwiększa aktywności Cox, poprzez zwiększenie koncentracji kardiolipiny w mitochondriach.
Czas pokaże czy różne metody leczenia z zastosowaniem czerwonego światła i bliskiej podczerwieni zyskają popularność w niedalekiej przyszłości, ponieważ badania z ich użyciem mają bardzo pozytywne wyniki.

Vladimir Heiskanen