infraröd strålning (IR), eller infrarött ljus, är en typ av strålningsenergi som är osynlig för mänskliga ögon men som vi kan känna som värme. Alla objekt i universum avger en viss nivå av IR-strålning, men två av de mest uppenbara källorna är solen och elden.
IR är en typ av elektromagnetisk strålning, ett kontinuum av frekvenser som produceras när atomer absorberar och sedan släpper ut energi. Från Högsta till lägsta frekvens innefattar elektromagnetisk strålning gammastrålar, röntgenstrålar, ultraviolett strålning, synligt ljus, infraröd strålning, mikrovågor och radiovågor. Tillsammans utgör dessa typer av strålning det elektromagnetiska spektrumet.den brittiska astronomen William Herschel upptäckte infrarött ljus 1800, enligt NASA. I ett experiment för att mäta temperaturskillnaden mellan färgerna i det synliga spektrumet placerade han termometrar i ljusets väg inom varje färg i det synliga spektrumet. Han observerade en temperaturökning från blått till rött, och han fann en ännu varmare temperaturmätning strax bortom den röda änden av det synliga spektrumet.
inom det elektromagnetiska spektrumet uppträder infraröda vågor vid frekvenser över mikrovågorna och strax under de med rött synligt ljus, därav namnet ” infraröd.”Vågor av infraröd strålning är längre än synligt ljus, enligt California Institute of Technology (Caltech). IR-frekvenser sträcker sig från cirka 300 gigahertz (GHz) upp till cirka 400 terahertz (THz), och våglängder uppskattas sträcka sig mellan 1000 mikrometer (Microgaming) och 760 nanometer (2.9921 inches), även om dessa värden inte är definitiva, enligt NASA.
i likhet med det synliga ljusspektret, som sträcker sig från violett (den kortaste synliga ljusvåglängden) till röd (längsta våglängden), har infraröd strålning sitt eget våglängdsområde. De kortare” nära infraröda ” vågorna, som är närmare synligt ljus på det elektromagnetiska spektrumet, avger inte någon detekterbar värme och är vad som släpps ut från en TV-fjärrkontroll för att byta kanaler. De längre” långt infraröda ” vågorna, som ligger närmare mikrovågssektionen på det elektromagnetiska spektrumet, kan kännas som intensiv värme, såsom värmen från solljus eller eld, enligt NASA.
IR-strålning är ett av de tre sätten värme överförs från en plats till en annan, de andra två är konvektion och ledning. Allt med en temperatur över cirka 5 grader Kelvin (minus 450 grader Fahrenheit eller minus 268 grader Celsius) avger IR-strålning. Solen avger hälften av sin totala energi som IR, och mycket av stjärnans synliga ljus absorberas och återges som IR, enligt University of Tennessee.
hushållsbruk
hushållsapparater som värmelampor och brödrostar använder IR-strålning för att överföra värme, liksom industriella värmare som de som används för torkning och härdning av material. Glödlampor omvandlar endast cirka 10 procent av sin elektriska energitillförsel till synlig ljusenergi, medan de andra 90 procenten omvandlas till infraröd strålning, enligt miljöskyddsbyrån.
infraröda lasrar kan användas för punkt-till-punkt-kommunikation över avstånd på några hundra meter eller meter. TV-fjärrkontroller som är beroende av infraröd strålning skjuter ut pulser av IR-energi från en ljusdiod (LED) till en IR-mottagare i TV: n, beroende på hur saker fungerar. Mottagaren omvandlar ljuspulserna till elektriska signaler som instruerar en mikroprocessor att utföra det programmerade kommandot.
infraröd avkänning
en av de mest användbara tillämpningarna av IR-spektrumet är i avkänning och detektering. Alla föremål på jorden avger IR-strålning i form av värme. Detta kan detekteras av elektroniska sensorer, som de som används i nattsynsglasögon och infraröda kameror.
ett enkelt exempel på en sådan sensor är bolometern, som består av ett teleskop med ett temperaturkänsligt motstånd eller termistor vid dess kontaktpunkt, enligt University of California, Berkeley (UCB). Om en varm kropp kommer in i instrumentets synfält orsakar värmen en detekterbar förändring i spänningen över termistorn.Nattvisionskameror använder en mer sofistikerad version av en bolometer. Dessa kameror innehåller vanligtvis laddningskopplad enhet (CCD) bildchips som är känsliga för IR-ljus. Bilden som bildas av CCD kan sedan reproduceras i synligt ljus. Dessa system kan göras tillräckligt små för att användas i handhållna enheter eller bärbara nattglasögon. Kamerorna kan också användas för pistolsikt med eller utan tillsats av en IR-laser för inriktning.
infraröd spektroskopi mäter IR-utsläpp från material vid specifika våglängder. IR-spektrumet för ett ämne kommer att visa karakteristiska dips och toppar när fotoner (ljuspartiklar) absorberas eller emitteras av elektroner i molekyler när elektronerna övergår mellan banor eller energinivåer. Denna spektroskopiska information kan sedan användas för att identifiera ämnen och övervaka kemiska reaktioner.enligt Robert Mayanovic, professor i fysik vid Missouri State University, är infraröd spektroskopi, såsom Fourier transform infraröd (FTIR) spektroskopi, mycket användbar för många vetenskapliga tillämpningar. Dessa inkluderar studier av molekylära system och 2D-material, såsom grafen.
infraröd astronomi
Caltech beskriver infraröd astronomi som ”detektion och studie av infraröd strålning (värmeenergi) som emitteras från objekt i universum.”Framsteg inom IR CCD-bildsystem har möjliggjort detaljerad observation av fördelningen av IR-källor i rymden, vilket avslöjar komplexa strukturer i nebulor, galaxer och universums storskaliga struktur.
en av fördelarna med IR-observation är att den kan upptäcka objekt som är för svala för att avge synligt ljus. Detta har lett till upptäckten av tidigare okända föremål, inklusive kometer, asteroider och snygga interstellära dammmoln som verkar vara vanliga i hela galaxen.IR-astronomi är särskilt användbar för att observera kalla gasmolekyler och för att bestämma den kemiska sammansättningen av dammpartiklar i det interstellära mediet, säger Robert Patterson, professor i astronomi vid Missouri State University. Dessa observationer utförs med hjälp av specialiserade CCD-detektorer som är känsliga för IR-fotoner.
en annan fördel med IR-strålning är att dess längre våglängd betyder att den inte sprider så mycket som synligt ljus, enligt NASA. Medan synligt ljus kan absorberas eller reflekteras av gas-och dammpartiklar, går de längre IR-vågorna helt enkelt runt dessa små hinder. På grund av denna egenskap kan IR användas för att observera föremål vars ljus är dolt av gas och damm. Sådana föremål inkluderar nybildande stjärnor inbäddade i nebulor eller centrum av jordens galax.