Infračervené žiarenie

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Termografický obrázok psa

Infračervené žiarenie (iné názvy: infračervená radiácia, infračervené lúče, infračervené svetlo, IR(-)žiarenie/radiácia/lúče/svetlo, žiarenie/radiácia/lúče/svetlo IR; ako vlnenie: infračervené vlnenie/vlny, IR vlnenie/vlny; ako časť elektromagnetického spektra: infračervené spektrum, IR spektrum, infračervené pásmo, IR pásmo; zastarano: ultračervené žiarenie/lúče/svetlo) je elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou väčšou ako viditeľné svetlo a kratšou ako mikrovlnné žiarenie. Názov znamená „pod červenou“, pričom červená je farba viditeľného svetla s najdlhšou vlnovou dĺžkou. Infračervené žiarenie zaberá v spektre 3 dekády a má vlnovú dĺžku medzi 760 nm a 1 mm, resp. energiu fotónov medzi 0,0012 a 1,63 eV.

Za objaviteľa infračerveného žiarenia sa považuje sir William Herschel. V roku 1800 meral teplotu oblasti priliehajúcej k červenej oblasti spektra. Herschel dal aj pomenovanie tomuto žiareniu.

Zdrojom infračerveného žiarenia je každý predmet v našom okolí, živé organizmy a všetky vesmírne objekty. Všetky telesá s teplotu menšou než 4000 Kelvinov vysielajú maximum svojho žiarenia v infračervenej oblasti. Zemská atmosféra na veľké vzdialenosti infračervené žiarenie pohlcuje.

Hranica medzi viditeľným spektrom a IR žiarením nie je presne definovaná, nakoľko vychádza z citlivosti ľudského oka. Iné živočíchy (napr. had) však majú spektrum „viditeľného svetla“ posunuté, alebo rozšírené, prípadne sa orientujú len podľa žiarenia v tomto spektre.

Rozdelenie[upraviť | upraviť zdroj]

Infračervené žiarenie sa delí na pásma. Toto delenie nie je jednoznačne dané.

Delenie CIE[upraviť | upraviť zdroj]

International Commission on Illumination (CIE) odporúča delenie na tri pásma

  • NIR blízke (near) infračervené žiarenie.
  • IR-A podľa normy DIN, vlnová dĺžka 0,76 – 1,4 µm, je definované podľa vodnej absorpcie
  • SWIR krátkovlnné IR žiarenie (short wave).
  • IR-B podľa DIN, vlnová dĺžka 1,4 – 3 µm, pri 1450 nm, kedy značne narastá vodná absorpcia.
  • MWIR strednovlnné IR žiarenie (medium wave)
  • IR-C podľa DIN, tiež prostredné IR (intermediate IR, IIR), 3 – 8 µm
  • LWIR dlhovlnné IR žiarenie (long wave)
  • IR-C podľa DIN, 8 – 15 µm
  • FIR ďaleké (far) infračervené žiarenie 15 – 1000 µm

Astronomické delenie[upraviť | upraviť zdroj]

  • blízke IR žiarenie (0,7 – 5 µm), niekedy (0.7 – 1) – 5 µm
  • stredné IR žiarenie (5 – 30 µm), niekedy 5 – (25 – 40) µm
  • dlhé IR žiarenie (30 – 1000 µm), niekedy (25 – 40) – (200 – 350) µm

Delenie podľa citlivosti detektorov[upraviť | upraviť zdroj]

  • NIR 0,7 – 1,0 µm
  • SWIR 1,0 – 3 µm
  • MWIR 3 – 5 µm
  • LWIR 8 – 12 (7 – 14) µm
  • VLWIR 12 – 30 µm

Tepelné žiarenie[upraviť | upraviť zdroj]

Infračervené žiarenie je často zamieňané za tepelné žiarenie (podľa citlivosti ľudského tela), ale faktom je že povrchy telies zahrievajú takmer všetky druhy elektromagnetického žiarenia. Je však pravdou, že objekty pri izbovej teplote emitujú najviac žiarenia v pásme IR 8 – 12 µm.

Využitie[upraviť | upraviť zdroj]

O pásmo (Original) 1 260 – 1 360 nm
E pásmo (Extended) 1 360 – 1 460 nm
S pásmo (Short wavelength) 1 460 – 1 530 nm
C pásmo (Conventional) 1 530 – 1 565 nm
L pásmo (Long wavelength) 1 565 – 1 625 nm
U pásmo (Ultralong wavelength) 1 625 – 1 675 nm

C-pásmo je dominantné pre spojenia pomocou IR na dlhšie vzdialenosti.

  • Spektroskopia slúži na detekciu vlastností materiálu (obvykle organických zlúčenín) na základe prenikania IR žiarenia vzorkou materiálu. Rôzne molekulárne väzby pohlcujú žiarenie rôznych vlnových dĺžok.
  • Vojenské aplikácie – detekcia IR žiarenia motorov s cieľom naviesť rakety a zameriavať pre zbraňové systémy – zameriavacie systémy
  • Nočné videnie – pasívne, sledujúce tepelnú emisiu nahriatych telies, alebo aktívne – osvetlenie priestoru v IR oblasti a sledovanie odrazeného žiarenia
  • Meranie teplôt na diaľku analýzou frekvencie IR žiarenia, ktoré vyžaruje teleso
  • Astronomické ďalekohľady skúmajúce vesmír v oblasti IR žiarenia
  • Termografia je oblasť skúmania teplôt povrchov, pričom sa jednotlivým vlnovým dĺžkam vyžarovaným z telies prideľujú farby z viditeľného spektra. Takto sa analyzujú chladnejšie (teplejšie) miesta na ľudskom tele, čo môže signalizovať zdravotné problémy, tepelné snímky budov slúžia na účely detekcie úniku tepla a pod.
  • Nahrievanie – Infračervené žiarenie sa používa ako zdroj vyžarujúceho tepla (infračervené ohrievače, sauny, vypaľovanie farieb, odmrazovanie lietadiel, opravy asfaltových povrchov, na varenie a pečenie a pod.
  • Liečebné účely – nahrievanie tela pomocou IR žiarenia – využíva sa prenikavosť IR žiarenia (schopnosť preniknúť tkanivom do určitej hĺbky), čím sa ohrievajú problémové miesta „pod kožou“. Využíva sa hlavne na liečenie zápalov.
  • Infračervené lasery hlavne ako vysielače komunikačného lúča do optického kábla
  • Meteorológia – meteorologické satelity sú vybavené kamerami snímkujúcimi povrch zeme v IR oblasti. Pomocou týchto snímok sú schopné rozlíšiť typ a hrúbku mrakov, ako aj tepelné pomery a prúdenia.
  • Globálne skenovanie tepelných pomerov a prúdení v oceáne z hľadiska globálneho otepľovania, resp. globálnych predpovedí pre zemeguľu
  • Archeológia a história – kontrola umeleckých diel – pomocou IR žiarenia sa dá pozrieť „do obrazu“, dajú sa vidieť jednotlivé vrstvy a štruktúry v rôznej hĺbke.