Infračervené žiarenie

Z Wikipédie

Infračervené žiarenie 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. Nazýva sa tiež tepelné žiarenie.

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 telesa 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.

Obsah 1 Rozdelenie 1.1 Delenie CIE 1.2 Astronomické delenie 1.3 Delenie podľa citlivosti detektorov 2 Tepelné žiarenie 3 Využitie

[upraviť] Rozdelenie

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

[upraviť] Delenie CIE

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

[upraviť] Astronomické delenie

• 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

[upraviť] Delenie podľa citlivosti detektorov

• 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

[upraviť] Tepelné žiarenie

Infračervené žiarenie je často zamieňané za tepelné žiarenie (podľa citlivosti ľudského tela), avšak 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.

[upraviť] Využitie

• Telekomunikácie

Infračervené žiarenie sa často používa na prenos informácií na krátku vzdialenosť. Za týmto účelom sa používa pásmo 1.260 -1.675 µm.

O pásmo (Original) 1260–1360 nm

E pásmo (Extended) 1360–1460 nm

S pásmo (Short wavelength) 1460–1530 nm

C pásmo (Conventional) 1530–1565 nm

L pásmo (Long wavelength) 1565–1625 nm

U pásmo (Ultralong wavelength) 1625–1675 nm

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

• Spektroskopia je detekovanie 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 za účelom navedenia rakiet a zameriavania pre zbraňové systémy. Zameriavacie systémy.
• Nočné videnie – pasívne, sledujúce tepelnú emisiu nahriatych telies, alebo aktívne – osvetlenie priestoru v IR oblasti a sledovaním odrazeného žiarenia.
• Meranie teplôt na diaľku analýzou frekvencie IR žiarenia emitovaného telesom.
• 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 za účelom detekcie úniku tepla a pod.
• Nahrievanie. Infračervené žiarenie sa používa ako zdroj tepla emisiou (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), a tým ohrievať problémové miesta „pod kožou“. Využíva sa hlavne na liečenie zápalov.
• Infračervené lasery hlavne ako vysielače komunikačného lúča do optického kábla.
• Meteorológia – metorologické satelity sú vybavené kamerami snímkujúcii 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.

v • d • e Spektrum elektromagnetického žiarenia
(Usporiadané podľa vlnovej dĺžky, od krátkeho po dlhé) Gama • Röntgenové • Ultrafialové • Viditeľné • Infračervené • Mikrovlnné • Rádiové
Spektrum viditeľného žiarenia	Fialová • Modrá • Zelená • Žltá • Oranžová • Červená
Spektrum mikrovlnného žiarenia	W pásmo • V pásmo • Ka pásmo • K pásmo • Ku pásmo • X pásmo • C pásmo • S pásmo • L pásmo
Spektrum rádiového vysielania	EHF • SHF • UHF • VHF • HF • MF • LF • VLF • ULF • SLF • ELF
Spektrum podľa dĺžky vlny	Mikrovlny • Krátke vlny • Stredné vlny • Dlhé vlny