az infravörös sugárzás( IR) vagy az infravörös fény olyan sugárzó energia, amely láthatatlan az emberi szem számára, de hőnek érezzük magunkat. Az univerzum összes tárgya valamilyen szintű infravörös sugárzást bocsát ki, de a két legnyilvánvalóbb forrás a nap és a tűz.
az IR az elektromágneses sugárzás egyik típusa, a frekvenciák kontinuuma, amelyet akkor állítanak elő, amikor az atomok elnyelik, majd felszabadítják az energiát. A legmagasabb frekvenciától a legalacsonyabb frekvenciáig az elektromágneses sugárzás magában foglalja a gamma-sugarakat, a röntgensugarakat, az ultraibolya sugárzást, a látható fényt, az infravörös sugárzást, a mikrohullámokat és a rádióhullámokat. Az ilyen típusú sugárzás együttesen alkotja az elektromágneses spektrumot.
William Herschel brit csillagász 1800-ban fedezte fel az infravörös fényt a NASA szerint. A látható spektrum színei közötti hőmérséklet-különbség mérésére irányuló kísérlet során hőmérőket helyezett a fény útjára a látható spektrum minden színén belül. Megfigyelte, hogy a hőmérséklet kékről pirosra emelkedik, és még melegebb hőmérsékletmérést talált a látható spektrum vörös végén.
az elektromágneses spektrumon belül infravörös hullámok fordulnak elő a mikrohullámok felett, közvetlenül a vörös látható fény alatt, tehát az “infravörös” név alatt.”Az infravörös sugárzás hullámai hosszabbak, mint a látható fény, a kaliforniai Technológiai Intézet (Caltech) szerint. INFRAVÖRÖS frekvencia tartomány körülbelül 300 gigahertzes (GHz) akár 400 parp (THz), valamint hullámhosszon becslések szerint közötti tartományban 1,000 mikrométer (µm), 760 nm (2.9921 hüvelyk), bár ezek az értékek nem végleges, a NASA szerint.
Hasonló a látható fény spektrumát, ami tól violet (a legrövidebb látható fény hullámhossz) piros (leghosszabb hullámhosszú), infravörös sugárzás megvan a saját tartománya a hullámhosszon. A rövidebb “közeli infravörös” hullámok, amelyek közelebb állnak az elektromágneses spektrum látható fényéhez, nem bocsátanak ki kimutatható hőt, és amelyek a TV távirányítójából ürülnek ki a csatornák megváltoztatásához. A NASA szerint a hosszabb” távoli infravörös ” hullámok, amelyek közelebb állnak az elektromágneses spektrum mikrohullámú szakaszához, intenzív hőnek érezhetők, mint például a napfény vagy a tűz hője.
az IR sugárzás egyike annak a három módszernek, amellyel a hőt egyik helyről a másikra továbbítják, a másik kettő konvekció és vezetés. Minden, ahol a hőmérséklet meghaladja az 5 Kelvin fokot (mínusz 450 Fahrenheit fok vagy mínusz 268 Celsius fok), infravörös sugárzást bocsát ki. A nap teljes energiájának felét IR-ként adja le, a csillag látható fényének nagy része pedig IR-ként szívódik fel és bocsát ki újra, a Tennessee-i Egyetem szerint.
háztartási használatra
háztartási készülékek, mint például a hőlámpák és a kenyérpirítók infravörös sugárzást használnak a hő továbbítására, csakúgy, mint az ipari fűtőberendezések, mint például az anyagok szárítására és kikeményítésére használt készülékek. Az izzólámpák elektromos energiájának csak körülbelül 10% – át konvertálják látható fényenergiává, míg a másik 90% – ot infravörös sugárzássá alakítják át a Környezetvédelmi Ügynökség szerint.
Az infravörös lézerek néhány száz méter vagy méter távolságra történő pont-pont kommunikációhoz használhatók. Az infravörös sugárzásra támaszkodó TV-távirányítók az infravörös energia impulzusait egy fénykibocsátó diódából (LED) A TV-készülék infravörös vevőjéhez vezetik, a dolgok működésének megfelelően. A vevő átalakítja a fényimpulzusokat olyan elektromos jelekké, amelyek a mikroprocesszort a programozott parancs végrehajtására utasítják.
infravörös érzékelés
az infravörös spektrum egyik leghasznosabb alkalmazása az érzékelés és a detektálás. A földön lévő összes tárgy infravörös sugárzást bocsát ki hő formájában. Ezt olyan elektronikus érzékelőkkel lehet érzékelni,mint például az éjjellátó védőszemüvegekben vagy az infravörös kamerákban.
egy ilyen érzékelő egyszerű példája a bolométer, amely egy hőérzékeny ellenállású távcsőből vagy termisztorból áll a fókuszpontjában, a Kaliforniai Egyetem, Berkeley (UCB) szerint. Ha a készülék látómezőjébe meleg test kerül, a hő a termisztor feszültségének kimutatható változását okozza.
az éjjellátó kamerák a bolométer kifinomultabb változatát használják. Ezek a kamerák általában tartalmaznak töltés-kapcsolt eszköz (CCD) képalkotó chipek, amelyek érzékenyek az IR fény. A CCD által alkotott kép látható fényben reprodukálható. Ezek a rendszerek elég kicsiek lehetnek ahhoz, hogy kézi eszközökben vagy Hordható éjjellátó védőszemüvegekben használják őket. A kamerák Pisztoly látnivalókhoz is használhatók, infravörös lézerrel vagy anélkül a célzáshoz.
Az infravörös spektroszkópia meghatározott hullámhosszon méri az anyagok IR-kibocsátását. Az INFRAVÖRÖS spektrum az anyag megmutatja jellemző mártogatós, valamint csúcsok, mint a fotonok (részecskék a fény), vagy elnyelt vagy kibocsátott elektronok által a molekulákat, mint az elektronok közötti átmenet körül kering, vagy az energia szintet. Ez a spektroszkópiai információ felhasználható az anyagok azonosítására és a kémiai reakciók megfigyelésére.
Robert Mayanovic, a Missouri Állami Egyetem fizika professzora szerint az infravörös spektroszkópia, mint például a Fourier transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia, nagyon hasznos számos tudományos alkalmazáshoz. Ezek közé tartozik a molekuláris rendszerek és a 2D anyagok, például a grafén vizsgálata.
infravörös csillagászat
a Caltech az infravörös csillagászatot úgy írja le, mint “az univerzum tárgyaiból kibocsátott infravörös sugárzás (hőenergia) kimutatását és tanulmányozását.”Az IR CCD képalkotó rendszerek fejlődése lehetővé tette az IR-források térbeli eloszlásának részletes megfigyelését, feltárva a ködök, galaxisok komplex struktúráit és az univerzum nagyszabású szerkezetét.
az IR megfigyelés egyik előnye, hogy képes érzékelni azokat a tárgyakat, amelyek túl hűvösek a látható fény kibocsátásához. Ez vezetett a korábban ismeretlen tárgyak felfedezéséhez, beleértve az üstökösöket, aszteroidákat és a csillagközi porfelhőket, amelyek úgy tűnik, hogy elterjedtek az egész galaxisban.
az IR csillagászat különösen hasznos a gáz hideg molekuláinak megfigyelésére és a porrészecskék kémiai összetételének meghatározására a csillagközi közegben-mondta Robert Patterson, a Missouri Állami Egyetem csillagászati professzora. Ezeket a megfigyeléseket speciális CCD detektorokkal végzik, amelyek érzékenyek az infravörös fotonokra.
Az infravörös sugárzás másik előnye, hogy hosszabb hullámhossza azt jelenti, hogy nem szóródik annyira, mint a látható fény, a NASA szerint. Míg a látható fényt gáz-és porrészecskék képesek elnyelni vagy visszaverni, addig a hosszabb infravörös hullámok egyszerűen megkerülik ezeket a kis akadályokat. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az IR felhasználható olyan tárgyak megfigyelésére, amelyek fényét gáz és por takarja el. Ilyen objektumok közé tartoznak az újonnan kialakuló csillagok, amelyek ködbe vagy a Föld galaxisának középpontjába kerülnek.