Infrarood actie. Wat moet u weten over infraroodstraling? Infraroodstraling in het leven

\u003e Infrarood golven

Wat infrarood golven: infrarood golflengte, infrarood golflengtebereik en frequentie. Ontdek infraroodcircuits en bronnen.

Infrarood licht (IR) - elektromagnetische stralen die de zichtbare golflengte overschrijden (0,74-1 mm).

Leren uitdaging

Begrijp de drie bereiken van het IR-spectrum en beschrijf de processen van absorptie en emissie door moleculen.

Basismomenten

Infrarood licht absorbeert de meeste warmtestraling die door lichamen rond kamertemperatuur wordt uitgezonden. Het wordt uitgezonden en geabsorbeerd als er veranderingen optreden in de rotatie en vibratie van de moleculen.
Het IR-deel van het spectrum kan op golflengte in drie gebieden worden verdeeld: ver infrarood (300-30 THz), midden (30-120 THz) en dichtbij (120-400 THz).
IR wordt ook wel thermische straling genoemd.
Het is belangrijk om het concept van emissiviteit te begrijpen om IR te begrijpen.
Infraroodstralen kunnen worden gebruikt om de temperatuur van objecten op afstand te bepalen (thermografie).

Voorwaarden

Thermografie - berekening op afstand van veranderingen in de lichaamstemperatuur.
Thermische straling - elektromagnetische straling die door het lichaam wordt gegenereerd als gevolg van temperatuur.
Emissiviteit is het vermogen van een oppervlak om uit te stralen.

Infrarood golven

Infrarood (IR) licht - elektromagnetische stralen die zichtbaar licht (0,74-1 mm) overschrijden in termen van golflengten. Het infrarode golflengtebereik convergeert naar het frequentiebereik van 300-400 THz en biedt plaats aan een enorme hoeveelheid warmtestraling. Infrarood licht wordt geabsorbeerd en uitgezonden door moleculen terwijl ze roteren en trillen.

Hier zijn de belangrijkste categorieën elektromagnetische golven. De scheidslijnen zijn op sommige plaatsen anders en andere categorieën kunnen elkaar overlappen. Microgolven bezetten het hoogfrequente gedeelte van het radiogedeelte van het elektromagnetische spectrum

Subcategorieën van IR-golven

Het infraroodgedeelte van het elektromagnetische spectrum beslaat het bereik van 300 GHz (1 mm) tot 400 THz (750 nm). Er kunnen drie soorten infraroodgolven worden onderscheiden:

Verre IR: 300 GHz (1 mm) tot 30 THz (10 μm). Het onderste deel kan microgolven worden genoemd. Deze stralen worden geabsorbeerd door rotatie in gasfasemoleculen, moleculaire bewegingen in vloeistoffen en fotonen in vaste stoffen. Water in de atmosfeer van de aarde wordt zo sterk geabsorbeerd dat het ondoorzichtig wordt. Maar er zijn bepaalde golflengten (vensters) die worden gebruikt voor transmissie.
Mid IR: 30 tot 120 THz (10 tot 2,5 μm). Hot objecten zijn de bronnen. Geabsorbeerd door trillingen van moleculen (verschillende atomen trillen in evenwichtsposities). Dit bereik wordt ook wel een vingerafdruk genoemd omdat het een specifiek fenomeen is.
Nabij-infraroodbereik: 120 tot 400 THz (2500-750 nm). Deze fysische processen lijken op die welke plaatsvinden in zichtbaar licht. De hoogste frequenties zijn te vinden bij bepaalde soorten fotografische film en sensoren voor infrarood-, foto- en videofilm.

Warmte en warmtestraling

Infraroodstraling wordt ook wel warmtestraling genoemd. Infrarood licht van de zon bedekt slechts 49% van de aardwarmte en al het andere is zichtbaar licht (geabsorbeerd en weerkaatst bij langere golflengten).

Warmte is energie in een overgangsvorm die vloeit door een temperatuurverschil. Als warmte wordt overgedragen door warmtegeleiding of convectie, kan straling zich voortplanten in een vacuüm.

Om infraroodstralen te begrijpen, moet u het concept van emissiviteit zorgvuldig overwegen.

Bronnen van infraroodgolven

Mensen en het grootste deel van de planetaire omgeving genereren warmtestralen van 10 micron. Dit is de grens die de midden- en verre infraroodgebieden scheidt. Veel astronomische lichamen zenden een detecteerbare hoeveelheid infraroodstralen uit bij niet-thermische golflengten.

Infraroodstralen kunnen worden gebruikt om de temperatuur van objecten op afstand te berekenen. Dit proces wordt thermografie genoemd en wordt het meest actief gebruikt in militair en industrieel gebruik.

Thermografisch beeld van een hond en een kat

Infraroodgolven worden ook gebruikt bij verwarming, communicatie, meteorologie, spectroscopie, astronomie, biologie en geneeskunde, en de analyse van kunstwerken.

Infrarood straling (IR) is elektromagnetische straling met een langere golflengte dan zichtbaar licht, die zich uitstrekt van de nominale rode rand van het zichtbare spectrum bij 0,74 μm (micron) tot 300 μm. Dit golflengtebereik komt overeen met een frequentie in het bereik van ongeveer 1 tot 400 THz, en omvat de meeste warmtestraling die wordt uitgezonden door objecten in de buurt van kamertemperatuur. Infraroodstraling wordt uitgezonden of geabsorbeerd door moleculen wanneer ze hun rotatie-vibrerende beweging veranderen. De aanwezigheid van infraroodstraling werd voor het eerst ontdekt in 1800 door de astronoom William Herschel.

De meeste energie van de zon komt in de vorm van infraroodstraling op de aarde terecht. Zonlicht op het hoogste punt zorgt voor een lichtopbrengst van iets meer dan 1 kilowatt per vierkante meter boven zeeniveau. Van deze energie, 527 watt infraroodstraling, 445 watt zichtbaar licht en 32 watt ultraviolette straling.

Infraroodlicht wordt gebruikt in industriële, wetenschappelijke en medische toepassingen. Nachtkijkers met infraroodverlichting stellen mensen in staat dieren te observeren die in het donker niet te zien zijn. In de astronomie kunt u met infraroodbeelden objecten observeren die verborgen zijn door interstellair stof. Infraroodcamera's worden gebruikt om warmteverlies in geïsoleerde systemen te detecteren, veranderingen in de bloedstroom in de huid waar te nemen en om oververhitting van elektrische apparatuur te detecteren.

Lichte vergelijking
Naam	Golflengte	Frequentie Hz)	Fotonenergie (eV)
Gamma stralen	minder dan 0,01 nm	meer dan 10 EHZ	124 keV - 300 + GeV
röntgenstralen	0,01 nm tot 10 nm		124 eV tot 124 keV
UV straling	10 nm - 380 nm	30 PHZ - 790 THz	3.3 eV tot 124 eV
Zichtbaar licht	380 nm - 750 nm	790 THz - 405 THz	1,7 eV - 3,3 eV
Infrarood straling	750 nm - 1 mm	405 THz - 300 GHz	1,24 meV - 1,7 eV
Magnetron	1 mm - 1 meter	300 GHz - 300 MHz	1,24 μeV - 1,24 meV
	1 mm - 100 km	300 GHz - 3 Hz	12,4 feV - 1,24 meV

Infraroodbeelden worden veel gebruikt voor militaire en civiele doeleinden. Militaire toepassingen zijn onder meer bewaking, nachtbewaking, begeleiding en tracking. Niet-militaire toepassingen zijn onder meer thermische efficiëntieanalyse, omgevingsmonitoring, inspectie van industriële locaties, temperatuurmeting op afstand, draadloze communicatie op korte afstand, spectroscopie en weersvoorspellingen. Infrarood-astronomie maakt gebruik van een sensor die is uitgerust met telescopen om stoffige gebieden in de ruimte zoals moleculaire wolken te penetreren en objecten zoals planeten te detecteren.

Hoewel het nabij-infrarode gebied van het spectrum (780-1000 nm) lange tijd als onmogelijk werd beschouwd vanwege ruis in visuele pigmenten, is het gevoel van nabij-infrarood licht bewaard gebleven bij karpers en in drie soorten cycliden. Vissen gebruiken het nabije infraroodgebied van het spectrum om prooien te vangen en voor fototactische oriëntatie tijdens het zwemmen. Het nabij-infraroodspectrum voor vissen kan nuttig zijn bij weinig licht in de schemering en op modderige wateroppervlakken.

Fotomodulatie

Nabij-infrarood licht, of fotomodulatie, wordt gebruikt om door chemotherapie veroorzaakte zweren en wondgenezing te behandelen. Er zijn een aantal werken die verband houden met de behandeling van het herpesvirus. Onderzoeksprojecten omvatten werk aan de studie van het centrale zenuwstelsel en therapeutische effecten door de regulatie van cytochroom en oxidasen en andere mogelijke mechanismen.

Gezondheidsrisico

Sterke infraroodstraling in bepaalde industrieën en hoge temperaturen kunnen gevaarlijk zijn voor de ogen, wat kan leiden tot oogletsel of blindheid voor de gebruiker. Omdat de straling onzichtbaar is, moet op dergelijke plaatsen een speciale infraroodbril worden gedragen.

De aarde als een infraroodzender

Het aardoppervlak en de wolken absorberen zichtbare en onzichtbare straling van de zon en geven de meeste energie als infraroodstraling terug naar de atmosfeer. Bepaalde stoffen in de atmosfeer, voornamelijk wolkendruppels en waterdamp, maar ook kooldioxide, methaan, stikstofmonoxide, zwavelhexafluoride en chloorfluorkoolstof absorberen infraroodstraling en geven deze weer in alle richtingen terug, ook terug naar de aarde. Zo houdt het broeikaseffect de atmosfeer en het oppervlak veel warmer dan wanneer er geen infraroodabsorbeerders in de atmosfeer zouden zijn.

Geschiedenis van de wetenschap van infraroodstraling

De ontdekking van infraroodstraling wordt aan het begin van de 19e eeuw toegeschreven aan William Herschel, een astronoom. Herschel publiceerde de resultaten van zijn onderzoek in 1800 voor de Royal Society of London. Herschel gebruikte een prisma om licht van de zon te breken en infraroodstraling te detecteren, buiten het rode deel van het spectrum, door middel van een temperatuurstijging geregistreerd op een thermometer. Hij was verrast door het resultaat en noemde ze "warmtestralen". De term "infraroodstraling" verscheen pas aan het einde van de 19e eeuw.

Andere belangrijke data zijn:

1737: Emilie du Châtelet voorspelde in zijn proefschrift wat tegenwoordig bekend staat als infraroodstraling.
1835: Macedonio Melloni maakt de eerste thermozuilen met een infrarooddetector.
1860: Gustav Kirchhoff formuleert de stelling van het zwarte lichaam.
1873: Willoughby Smith ontdekt de fotogeleiding van selenium.
1879: De wet van Stefan-Boltzmann wordt empirisch geformuleerd, volgens welke de energie die wordt uitgestraald door een zwart lichaam proportioneel is.
Jaren 1880 en 1890: Lord Rayleigh en Wilhelm Wien lossen beide een deel van de vergelijking van het zwarte lichaam op, maar beide zijn bij benadering. Dit probleem wordt "ultraviolette catastrofe en infrarood-catastrofe" genoemd.
1901: Max Planck Max Planck publiceert de Black Body-vergelijking en -stelling. Hij loste het probleem op van het kwantificeren van toelaatbare energietransities.
1905: Albert Einstein ontwikkelt de theorie van het foto-elektrisch effect, dat fotonen definieert. Ook William Coblents in spectroscopie en radiometrie.
1917: Theodore Keyes ontwikkelt een thalliumsulfidesensor; De Britten ontwikkelen de eerste infraroodzoek- en tracker in de Eerste Wereldoorlog en detecteren vliegtuigen binnen een straal van 1,6 km.
1935: Lead Salts - Vroege raketgeleiding in de Tweede Wereldoorlog.
1938: Tew Ta voorspelde dat het pyro-elektrische effect kan worden gebruikt om infraroodstraling te detecteren.
1952: N. Wilker ontdekt antimoniden, verbindingen van antimoon met metalen.
1950: Paul Cruise en Texas Instruments produceren vóór 1955 infraroodbeelden.
1950 en 1960: Specificatie en radiometrische onderverdelingen zoals gedefinieerd door Fred Nicodemenas, Robert Clark Jones.
1958: WD Lawson (Royal Radar Institution in Malvern) ontdekt de detectie-eigenschappen van een IR-fotodiode.
1958: Falcon ontwikkelt infraroodraketten en het eerste leerboek voor infraroodsensoren door Paul Cruise et al.
1961: Jay Cooper vindt pyro-elektrische detectie uit.
1962: Kruse en Rodat promoten fotodiodes; signaal- en line array-elementen zijn beschikbaar.
1964: WG Evans ontdekt infrarood thermoreceptoren in een kever.
1965: Eerste infraroodhandboek, eerste commerciële warmtebeeldcamera's; vormde een nachtzichtlaboratorium in het Amerikaanse leger (momenteel een laboratorium voor nachtzicht en elektronische sensorcontrole.
1970: Willard Boyle en George E. Smith stellen een CCD-apparaat voor voor een beeldtelefoon.
1972: De algemene softwaremodule wordt gemaakt.
1978: Infrarood-astronomie wordt volwassen, een observatorium wordt gepland, massaproductie van antimoniden en fotodiodes en andere materialen.

Voor het eerst merkte William Herschel op dat er achter de rode rand van het spectrum van de zon, verkregen met behulp van een prisma, onzichtbare straling zit die ervoor zorgt dat de thermometer opwarmt. Deze straling werd later thermisch of infrarood genoemd.

Nabij-infraroodstraling lijkt sterk op zichtbaar licht en wordt door dezelfde instrumenten gedetecteerd. In het midden en ver infrarood worden bolometers gebruikt om veranderingen aan te geven.

In het middelste IR-bereik schijnt de hele planeet Aarde en alle objecten erop, zelfs ijs. Hierdoor wordt de aarde niet oververhit door zonnewarmte. Maar niet alle infraroodstraling gaat door de atmosfeer. Er zijn maar een paar vensters van transparantie, de rest van de straling wordt geabsorbeerd door kooldioxide, waterdamp, methaan, ozon en andere broeikasgassen die voorkomen dat de aarde snel afkoelt.

Vanwege de absorptie in de atmosfeer en thermische straling van objecten, worden telescopen voor het midden- en verre infrarood de ruimte in gebracht en gekoeld tot de temperatuur van vloeibare stikstof of zelfs helium.

Het infraroodbereik is een van de meest interessante voor astronomen. Er schijnt ruimtestof in, wat belangrijk is voor de vorming van sterren en de evolutie van sterrenstelsels. Infraroodstraling gaat beter door kosmische stofwolken dan door zichtbare straling en stelt u in staat objecten te zien die in andere delen van het spectrum niet toegankelijk zijn voor waarneming.

Bronnen

Een fragment van een van de zogenaamde Hubble Deep Fields. In 1995 verzamelde een ruimtetelescoop gedurende 10 dagen licht dat uit een deel van de hemel kwam. Dit maakte het mogelijk om extreem zwakke sterrenstelsels te zien, die tot 13 miljard lichtjaar verwijderd zijn (minder dan een miljard jaar vanaf de oerknal). Zichtbaar licht van zulke verre objecten ervaart een aanzienlijke roodverschuiving en wordt infrarood.

De waarnemingen zijn uitgevoerd in een gebied ver van het vlak van de melkweg, waar relatief weinig sterren zichtbaar zijn. Daarom zijn de meeste geregistreerde objecten sterrenstelsels in verschillende stadia van evolutie.

Een gigantisch spiraalvormig sterrenstelsel, ook wel M104 genoemd, bevindt zich in het cluster van sterrenstelsels in het sterrenbeeld Maagd en is voor ons bijna van de rand zichtbaar. Het heeft een enorme centrale uitstulping (een bolvormige uitstulping in het centrum van de melkweg) en bevat ongeveer 800 miljard sterren - 2-3 keer meer dan de Melkweg.

In het centrum van de melkweg bevindt zich een superzwaar zwart gat met een massa van ongeveer een miljard keer de massa van de zon. Dit wordt bepaald door de snelheden van de sterren nabij het centrum van de melkweg. In het infraroodbereik is duidelijk een ring van gas en stof te zien in de melkweg, waarin actief sterren worden geboren.

Ontvangers

Hoofdspiegel met diameter 85 cm gemaakt van beryllium en gekoeld tot 5,5 NAAR om de eigen infraroodstraling van de spiegel te verminderen.

De telescoop werd in augustus 2003 gelanceerd onder het programma vier grote NASA-observatoriainclusief:

gamma-observatorium "Compton" (1991-2000, 20 keV-30 GeV), zie de lucht in gammastraling met een energie van 100 MeV,
röntgenobservatorium "Chandra" (1999, 100 eV-10 keV),
ruimtetelescoop "Hubble" (1990, 100-2100 nm),
infraroodtelescoop "Spitzer" (2003, 3-180 μm).

De Spitzer-telescoop gaat naar verwachting ongeveer 5 jaar mee. De telescoop kreeg zijn naam ter ere van de astrofysicus Lyman Spitzer (1914–97), die in 1946, lang voor de lancering van de eerste satelliet, een artikel publiceerde "Voordelen voor astronomie van een buitenaards observatorium", en 30 jaar later overtuigde hij NASA en het Amerikaanse Congres om een \u200b\u200bruimtetelescoop te gaan ontwikkelen " Hubble ".

Lucht uitzicht

Nabij infrarode hemel 1-4 μm en in het middelste infraroodbereik 25 μm (COBE / DIRBE)

In het nabij-infraroodbereik wordt de Melkweg nog duidelijker gezien dan in het zichtbare.

Maar in het midden-IR-bereik is de Galaxy nauwelijks zichtbaar. Waarnemingen worden sterk belemmerd door stof in het zonnestelsel. Het bevindt zich langs het vlak van de ecliptica, dat onder een hoek van ongeveer 50 graden ten opzichte van het vlak van de Melkweg helt.

Beide onderzoeken werden verkregen door het DIRBE-instrument (Diffuse Infrared Background Experiment) aan boord van de COBE-satelliet (Cosmic Background Explorer). Dit experiment, begonnen in 1989, leverde volledige kaarten op van de infrarode helderheid van de lucht in het bereik van 1,25 tot 240 μm.

Aardse toepassing

Het apparaat is gebaseerd op een elektronen-optische converter (EOC), die het mogelijk maakt om zwak zichtbaar of infrarood licht significant (van 100 tot 50 duizend keer) te versterken.

De lens creëert een afbeelding op de fotokathode, waaruit, zoals in het geval van een PMT, elektronen worden uitgeschakeld. Vervolgens worden ze versneld door hoogspanning (10-20 kV), worden gefocust door elektronische optica (een elektromagnetisch veld van een speciaal geselecteerde configuratie) en vallen op een fluorescerend scherm vergelijkbaar met een televisie. Hierop wordt het beeld door de oculairs onderzocht.

Het overklokken van foto-elektronen maakt het mogelijk om bij weinig licht letterlijk elke hoeveelheid licht te gebruiken om een \u200b\u200bbeeld te verkrijgen, maar in volledige duisternis is verlichting vereist. Om de aanwezigheid van een waarnemer niet te verraden, gebruiken ze een nabij-infrarood schijnwerper (760-3000 nm).

Er zijn ook apparaten die de eigen warmtestraling van objecten in het mid-IR-bereik (8-14 μm). Dergelijke apparaten worden warmtebeeldcamera's genoemd, ze stellen u in staat om een \u200b\u200bpersoon, een dier of een verwarmde motor op te merken vanwege hun thermische contrast met de omringende achtergrond.

Alle energie die een elektrische kachel verbruikt, wordt uiteindelijk omgezet in warmte. Een aanzienlijk deel van de warmte wordt afgevoerd door de lucht, die in contact komt met het hete oppervlak, uitzet en stijgt, waardoor het plafond voornamelijk verwarmd wordt.

Om dit te voorkomen, zijn de kachels uitgerust met ventilatoren die warme lucht bijvoorbeeld naar de voeten van een persoon sturen en helpen om de lucht in de kamer te mengen. Maar er is nog een andere manier om warmte over te dragen aan omringende objecten: infraroodstraling van de kachel. Hoe heter het oppervlak en hoe groter het oppervlak, hoe sterker het is.

Om het oppervlak te vergroten, worden de radiatoren plat gemaakt. De oppervlaktetemperatuur mag echter niet hoog zijn. Andere modellen kachels gebruiken een spiraal die tot enkele honderden graden wordt verwarmd (rode warmte) en een concave metalen reflector die een gerichte stroom infraroodstraling creëert.

Rem Evenwicht Monochromatisch Cherenkovskoe Overgang Radio-uitzending Magnetron Terahertz Infrarood Zichtbaar Ultraviolet Röntgenfoto Gammastraling Ioniserend Relikwie Magneto-drift Twee-foton Gedwongen

Infrarood straling - elektromagnetische straling die het spectrale gebied bezet tussen het rode uiteinde van zichtbaar licht (met een golflengte van λ \u003d 0,74 micron) en microgolfstraling (λ ~ 1-2 mm).

Infraroodstraling werd in 1800 ontdekt door de Engelse wetenschapper W. Herschel.

Nu is het hele bereik van infraroodstraling onderverdeeld in drie componenten:

kortegolfgebied: λ \u003d 0,74 - 2,5 micron;
middengolfgebied: λ \u003d 2,5 - 50 micron;
langegolflengtegebied: λ \u003d 50 - 2000 micron;

Onlangs is de langegolfrand van dit bereik toegewezen aan een afzonderlijk, onafhankelijk bereik van elektromagnetische golven - terahertz straling (submillimeter straling).

Infraroodstraling wordt ook wel "thermische" straling genoemd, aangezien alle lichamen, vast en vloeibaar, verwarmd tot een bepaalde temperatuur, energie uitzenden in het infraroodspectrum. In dit geval zijn de golflengten die door het lichaam worden uitgezonden afhankelijk van de verwarmingstemperatuur: hoe hoger de temperatuur, hoe korter de golflengte en hoe hoger de stralingsintensiteit. Het emissiespectrum van een absoluut zwart lichaam bij relatief lage (tot enkele duizenden Kelvin) temperaturen ligt voornamelijk in dit bereik.

Gebruik makend van

IR (infrarood) diodes en fotodiodes worden veel gebruikt in afstandsbedieningen, automatiseringssystemen, beveiligingssystemen, enz. Ze leiden de aandacht van een persoon niet af door hun onzichtbaarheid. Infraroodstralers worden in de industrie gebruikt voor het drogen van verf- en lakoppervlakken. De infrarood droogmethode heeft aanzienlijke voordelen ten opzichte van de traditionele convectiemethode. Allereerst is dit natuurlijk een economisch effect. De snelheid en energie die wordt besteed aan infrarooddrogen is minder dan die van traditionele methoden. Een positief neveneffect is ook voedselsterilisatie, verhoogde corrosiebestendigheid van de geverfde oppervlakken. Het nadeel is de aanzienlijk grotere oneffenheid van de verwarming, die in een aantal technologische processen volkomen onaanvaardbaar is. Een kenmerk van het gebruik van IR-straling in de voedingsindustrie is de mogelijkheid van penetratie van een elektromagnetische golf in capillair-poreuze producten zoals granen, granen, meel, etc. tot een diepte van 7 mm. Deze waarde is afhankelijk van de aard van het oppervlak, de structuur, de materiaaleigenschappen en de frequentierespons van de straling. Een elektromagnetische golf met een bepaald frequentiebereik heeft niet alleen een thermisch, maar ook een biologisch effect op het product, bevordert de versnelling van biochemische transformaties in biologische polymeren (

Infrarood licht is visueel ontoegankelijk voor het menselijk zicht. Ondertussen worden lange infraroodgolven door het menselijk lichaam als warmte waargenomen. Infrarood licht heeft enkele eigenschappen van zichtbaar licht. Straling van deze vorm leent zich voor focussering, gereflecteerd en gepolariseerd. In theorie wordt infrarood licht meer geïnterpreteerd als infraroodstraling (IR). Space RR beslaat het spectrale bereik van elektromagnetische straling van 700 nm tot 1 mm. IR-golven zijn langer dan zichtbaar licht en korter dan radiogolven. Dienovereenkomstig zijn de IR-frequenties hoger dan de frequenties van microgolven en lager dan de frequenties van zichtbaar licht. De IR-frequentie is beperkt tot het bereik van 300 GHz - 400 THz.

Infraroodgolven werden ontdekt door de Britse astronoom William Herschel. De ontdekking werd geregistreerd in 1800. Met behulp van glazen prisma's onderzocht de wetenschapper op deze manier de mogelijkheid om zonlicht te scheiden in afzonderlijke componenten.

Toen William Herschel de temperatuur van individuele bloemen moest meten, ontdekte hij een factor in de temperatuurstijging bij het achtereenvolgens passeren van de volgende rij:

paars,
blauw,
groenen,
dooier,
oranje,
rood.

Golflengte en frequentiebereik van infraroodstraling

Op basis van de golflengte verdelen wetenschappers conventioneel infraroodstraling in verschillende spectrale delen. Tegelijkertijd is er geen uniforme definitie van de grenzen van elk afzonderlijk onderdeel.

Schaal van elektromagnetische straling: 1 - radiogolven; 2 - magnetrons; 3 - IR-golven; 4 - zichtbaar licht; 5 - ultraviolet; 6 - röntgenstralen; 7 - gammastralen; B - golflengtebereik; E - energie

In theorie worden drie golfbereiken aangeduid:

In de buurt
Gemiddelde
Verder

Het nabij-infraroodbereik is gemarkeerd met golflengten die dicht bij het einde van het zichtbare lichtspectrum liggen. De geschatte berekende golflengte wordt hier aangegeven door de lengte: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 μm). De stralingsfrequentie is ongeveer 215-400 Hz. Het korte IR-bereik geeft minimale warmte af.

Midden-IR-bereik (gemiddeld), dekt golflengten van 1300-3000 nm (1,3 - 3 micron). De frequenties worden hier gemeten in het bereik van 20-215 THz. Het niveau van de uitgestraalde warmte is relatief laag.

Het verre infraroodbereik ligt het dichtst bij het microgolfbereik. Indeling: 3-1000 micron. Frequentiebereik 0,3-20 THz. Deze groep bestaat uit korte golflengten op het maximale frequentiebereik. Hier wordt maximale warmte uitgestraald.

Infraroodstralingstoepassingen

Infraroodstralen hebben op verschillende gebieden toepassingen gevonden. Tot de bekendste apparaten behoren warmtebeeldcamera's, nachtzichtapparatuur, enz. Communicatie- en netwerkapparatuur maakt gebruik van infrarood licht bij zowel bedrade als draadloze operaties.

Een voorbeeld van de werking van een elektronisch apparaat is een warmtebeeldcamera, waarvan het principe is gebaseerd op het gebruik van infraroodstraling. En dit is slechts een voorbeeld uit vele andere.

De afstandsbedieningen zijn uitgerust met een IR-communicatiesysteem voor korte afstanden, waarbij het signaal wordt verzonden via IR-LED's. Voorbeeld: gewone huishoudelijke apparaten - tv's, airconditioners, draaitafels. Infrarood licht verzendt gegevens via glasvezelkabelsystemen.

Daarnaast wordt IR-straling actief gebruikt door onderzoeksastronomie om ruimte te bestuderen. Dankzij infraroodstraling is het mogelijk om ruimtevoorwerpen te detecteren die voor het menselijk oog onzichtbaar zijn.

Weinig bekende feiten met betrekking tot IR-licht

Menselijke ogen kunnen infraroodstralen echt niet zien. Maar de huid van het menselijk lichaam kan ze "zien" en reageren op fotonen en niet alleen op thermische straling.

Het oppervlak van de huid is eigenlijk een "oogbol". Als je op een zonnige dag naar buiten gaat, je ogen sluit en je handpalmen naar de lucht strekt, kun je gemakkelijk de locatie van de zon vinden.

In de winter in een kamer waar de luchttemperatuur 21-22 ° C is, warm gekleed (trui, broek). In de zomer voelen mensen zich in dezelfde kamer, bij dezelfde temperatuur, ook op hun gemak, maar dan in lichtere kleding (korte broek, T-shirt).

Dit fenomeen is gemakkelijk te verklaren: ondanks dezelfde luchttemperatuur zenden de muren en het plafond van de kamer in de zomer meer golven uit van het ver-infrarode bereik dat door zonlicht wordt gedragen (FIR - Far Infrared). Daarom neemt het menselijk lichaam bij dezelfde temperaturen in de zomer meer warmte waar.

IR-warmte wordt gereproduceerd door elk levend organisme en niet-levend object. Op het scherm van de warmtebeeldcamera wordt dit moment meer dan duidelijk genoteerd

Koppels mensen die in hetzelfde bed slapen, zijn onvrijwillig zenders en ontvangers van FIR-golven in relatie tot elkaar. Als een persoon alleen in bed ligt, fungeert hij als een zender van FIR-golven, maar ontvangt hij niet langer dezelfde golven als reactie.

Wanneer mensen met elkaar praten, verzenden en ontvangen ze onwillekeurig trillingen van FIR-golven van elkaar. Een vriendelijke (liefdevolle) knuffel activeert ook de overdracht van FIR-straling tussen mensen.

Hoe ziet de natuur IR-licht?

Mensen kunnen geen infrarood licht zien, maar adder- of adderslangen (zoals ratelslangen) hebben sensorische "holtes" die worden gebruikt om beelden vast te leggen in infrarood licht.

Met deze eigenschap kunnen slangen warmbloedige dieren in volledige duisternis detecteren. Wetenschappelijk wordt aangenomen dat slangen met twee sensorische "holtes" enige dieptewaarneming hebben in het infraroodbereik.

Eigenschappen van de IR-slang: 1, 2 - gevoelige gebieden van de sensorische holte; 3 - membraanholte; 4 - binnenholte; 5 - MG-vezel; 6 - buitenste holte

Vissen gebruiken met succes Near Infrared (NIR) -licht om prooien te vangen en in watergebieden te navigeren. Dit NIR-gevoel helpt de vissen om nauwkeurig te navigeren bij weinig licht, in het donker of in modderig water.

Infraroodstraling speelt een belangrijke rol bij het vormgeven van het weer en het klimaat op aarde, evenals bij zonlicht. De totale massa zonlicht die door de aarde wordt geabsorbeerd in een gelijke hoeveelheid IR-straling, moet van de aarde terug de ruimte in. Anders is opwarming van de aarde of afkoeling van de aarde onvermijdelijk.

Er is een duidelijke reden waarom lucht 's nachts snel afkoelt als hij droog is. De lage luchtvochtigheid en de afwezigheid van wolken in de lucht openen een duidelijk pad voor infraroodstraling. Infraroodstralen bereiken sneller de ruimte en voeren daardoor warmte sneller af.

Een aanzienlijk deel ervan dat naar de aarde komt, is precies infrarood licht. Elk natuurlijk organisme of object heeft een temperatuur, wat betekent dat het infrarode energie afgeeft. Zelfs voorwerpen die a priori koud zijn (bijv. IJsblokjes) zenden infrarood licht uit.

Infrarood technisch potentieel

Het technische potentieel van infraroodstralen is grenzeloos. Er zijn veel voorbeelden. Infraroodvolging (homing) wordt gebruikt in passieve raketgeleidingssystemen. De elektromagnetische straling van het doel, ontvangen in het infrarode deel van het spectrum, wordt in dit geval gebruikt.

Target volgsystemen: 1, 4 - verbrandingskamer; 2, 6 - relatief lange vlamuitlaat; 5 - koude stroom die de hete kamer omzeilt; 3, 7 - toegewezen belangrijke IR-handtekening

Weersatellieten die zijn uitgerust met scanradiometers produceren warmtebeelden, die vervolgens analytische technieken mogelijk maken om wolkenhoogtes en -typen te bepalen, land- en oppervlaktewatertemperaturen te berekenen en oceaanoppervlakkenmerken te bepalen.

Infraroodstraling is de meest gebruikelijke methode voor het op afstand bedienen van verschillende apparaten. Veel producten worden ontwikkeld en vervaardigd op basis van FIR-technologie. Vooral de Japanners hebben zich hier onderscheiden. Hier zijn slechts een paar voorbeelden die populair zijn in Japan en de rest van de wereld:

speciale hoezen en kachels FIR;
fIR borden om vis en groenten lang vers te houden;
keramisch papier en FIR-keramiek;
stoffen FIR-handschoenen, jassen, autostoelen;
kappers FIR-haardroger, die haarbeschadiging vermindert;

Infraroodreflectografie (kunstconservering) wordt gebruikt om schilderijen te bestuderen, waardoor de onderliggende lagen zichtbaar worden zonder de structuur te vernietigen. Deze techniek helpt om de details te onthullen die verborgen zijn onder de tekening van de kunstenaar.

Op deze manier wordt bepaald of het huidige schilderij een origineel kunstwerk is of slechts een professioneel gemaakte kopie. Ook wijzigingen met betrekking tot restauratiewerkzaamheden aan kunstwerken worden geïdentificeerd.

Infraroodstralen: invloed op de menselijke gezondheid

De gunstige effecten van zonlicht op de menselijke gezondheid zijn wetenschappelijk bewezen. Overmatige blootstelling aan zonlicht is echter potentieel gevaarlijk. Zonlicht bevat ultraviolette stralen, die de huid van het menselijk lichaam verbranden.

Infrarood sauna's voor massaal gebruik zijn wijdverbreid in Japan en China. En de trend naar de ontwikkeling van deze geneeswijze neemt alleen maar toe.

Verre infrarood biedt ondertussen alle gezondheidsvoordelen van natuurlijk zonlicht. Dit elimineert volledig de gevaarlijke effecten van zonnestraling.

Door gebruik te maken van de technologie van reproductie van infraroodstralen, volledige temperatuurregeling (), wordt onbeperkt zonlicht bereikt. Maar dit zijn verre van alle bekende feiten over de voordelen van infraroodstraling:

Verre infraroodstralen versterken het cardiovasculaire systeem, stabiliseren de hartslag, verhogen het hartminuutvolume en verlagen de diastolische bloeddruk.
Het stimuleren van de cardiovasculaire functie met infraroodlicht op lange afstand is een ideale manier om een \u200b\u200bgezond cardiovasculair systeem te behouden. Er is de ervaring van Amerikaanse astronauten tijdens een lange ruimtevlucht.
Verre infraroodstralen met temperaturen boven 40 ° C verzwakken en doden uiteindelijk kankercellen. Dit feit wordt bevestigd door de American Cancer Association en het National Cancer Institute.
Infrarood sauna's worden in Japan en Korea veel gebruikt (hyperthermietherapie of Waon-therapie) voor de behandeling van hart- en vaatziekten, met name chronisch hartfalen en perifere arteriële aandoeningen.
Onderzoeksresultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Neuropsychiatric Disease and Treatment, tonen aan dat infraroodstralen een "medische doorbraak" zijn in de behandeling van traumatisch hersenletsel.
Een infraroodsauna wordt zeven keer zo effectief beschouwd als het verwijderen van zware metalen, cholesterol, alcohol, nicotine, ammoniak, zwavelzuur en andere gifstoffen uit het lichaam.
Ten slotte is de FIR-therapie in Japan en China de beste keuze geworden bij de effectieve behandelingen voor astma, bronchitis, verkoudheid, griep en sinusitis. Er werd opgemerkt dat FIR-therapie ontstekingen, oedeem en slijmblokkades verwijdert.