Infracrveno zračenje

Infracrveno zračenje ili infracrvena svjetlost (lat. infra = "ispod"; skraćenica IR od eng. infrared) jeste elektromagnetsko zračenje s talasnim dužinama većim od talasne dužine vidljive crvene svjetlosti, a manjim od talasne dužine radiotalasa. Stoga je nevidljiv ljudskom oku. To je raspon od približno 700 nm do 1 mm. Duže IR talasne dužine (30 μm-100 μm) su ponekad uključeni kao dio opsega terahercnog zračenja.

Infracrveno zračenje ima široku primjenu. Vojska ga koristi za aktivno otkrivanje ciljeva u mraku. Termalno infracrveno zračenje koje emituju sva tijela zavisno od svoje temperature koristi se za pasivni nadzor prostora (alarmni uređaji), otkrivanje požara i u medicini. Blisko se infracrveno zračenje koristi u slobodnom prostoru za daljinsko upravljanje i komunikacije malog dometa, a kada ga se usmjeri pomoću svjetlovoda omogućuje vrlo brzi prijenos podataka i na veće udaljenosti.

Gotovo svo zračenje crnog tijela iz objekata blizu sobne temperature je na infracrvenim valnim dužinama. Kao oblik elektromagnetnog zračenja, IR širi energiju i zamah, vrši pritisak zračenja i ima svojstva koja odgovaraju i osobinama talasa i čestice, fotona.

Odavno je poznato da požar emituje nevidljivu toplotu; 1681. pionirski eksperimentator Edme Mariotte pokazao je da staklo, iako prozirno za sunčevu svjetlost, sprečava zračenje toplote. Article 1: General remarks on the temperature of the earth and outer space. Godine 1800. astronom Sir William Herschel je pomoću djelovanja na termometar otkrio da je infracrveno zračenje vrsta nevidljivog zračenja u spektru manje energije od crvene svjetlosti.Michael Rowan-Robinson (2013). Night Vision: Exploring the Infrared Universe. Cambridge University Press. str. 23. . Nešto više od polovine Sunčeve energije je konačno, kroz Herschelove studije, došlo na Zemlju u obliku infracrvenog zračenja. Ravnoteža između apsorbovanog i emitovanog infracrvenog zračenja ima važan uticaj na klimu Zemlje.

Infracrveno zračenje emituju ili apsorbuju molekuli kada se menjaju rotaciono-vibracioni pokreti. On pobuđuje vibracione modove u molekuli kroz promjenu dipolnog momenta, što ga čini korisnim frekvencijskim opsegom za proučavanje ovih energetskih stanja za molekule odgovarajuće simetrije. Infracrvena spektroskopija ispituje apsorpciju i transmisiju fotona u infracrvenom opsegu.

Infracrveno zračenje se koristi u industrijskim, naučnim, vojnim, komercijalnim i medicinskim aplikacijama. Uređaji za noćno osvjetljavanje koji koriste aktivno blisko infracrveno osvjetljenje omogućavaju posmatranje ljudi ili životinja bez otkrivanja posmatrača. Infracrvena astronomija koristi teleskope opremljene senzorima za prodiranje u prašnjave regije svemira kao što su molekularni oblaci, za otkrivanje objekata kao što su planete i za gledanje objekata sa visokim crvenim pomakom iz ranih dana svemira. Infracrvene termalne kamere se koriste za otkrivanje gubitka toplote u izolovanim sistemima, za posmatranje promjene protoka krvi u koži i za otkrivanje pregrijavanja električnih komponenti.

Vojne i civilne primjene uključuju sticanje ciljeva, nadzor, noćni vid, navođenje i praćenje. Ljudi na normalnoj tjelesnoj temperaturi zrače uglavnom na talasnim dužinama oko 10 μm (mikrometara). Nevojne namjene uključuju analizu toplotne efikasnosti, praćenje okoliša, inspekcije industrijskih objekata, detekciju rasta, daljinsko mjerenje temperature, bežičnu komunikaciju kratkog dometa, spektroskopiju i vremensku prognozu.

 Definicija i odnos prema elektromagnetnom spektru 
Ne postoji univerzalno prihvaćena definicija opsega infracrvenog zračenja. Obično se uzima da se proteže od nominalne crvene ivice vidljivog spektra na 700 nanometara (nm) do 1 milimetra (mm). Ovaj opseg talasnih dužina odgovara opsegu frekvencija od približno 430 THz do 300 GHz. Izvan infracrvenog je mikrotalasni dio elektromagnetnog spektra. Sve više se teraherc zračenje broji kao dio mikrotalasnog opsega, a ne infracrvenog, pomjerajući ivicu infracrvenog opsega na 0,1 mm (3 THz).

+ Usporedba svjetlosti Name  Talasna dužina Frekvencija (Hz)  Energija fotona (eV) Gama zraci < 10 pm  > 30 EHz  > 124 keV X-zraci 10 pm – 10 nm  30 PHz – 30 EHz  124 keV – 124 eV Ultraljubičasto  10 nm – 400 nm  750 THz – 30 PHz  124 eV – 3.3 eV Vidljivo svjetlo 400 nm – 700 nm  430 THz – 750 THz  3.3 eV – 1.7 eV Infracrveno  700 nm – 1 mm  300 GHz – 430 THz  1.7 eV – 1.24 meV Mikrotalasi 1 mm – 1 meter  300 MHz – 300 GHz  1.24 meV – 1.24 μeV Radiotalasi 1 metar i više  300 MHz i manje  1.24 μeV i manje

 Prirodno infracrveno zračenje 
Sunčeva svjetlost, na efektivnoj temperaturi od 5.510 °C, sastoji se od zračenja skorog termičkog spektra koje je nešto više od pola infracrveno. U zenitu, sunčeva svjetlost daje zračenje od nešto više od 1 kilovata po kvadratnom metru na nivou mora. Od ove energije, 527 vati je infracrveno zračenje, 445 vati je vidljiva svjetlost, a 32 vata je ultraljubičasto zračenje. Gotovo svo infracrveno zračenje sunčeve svjetlosti je blizu infracrvenog, kraće od 4 mikrometra.

Na površini Zemlje, na daleko nižim temperaturama od površine Sunca, dio toplinskog zračenja sastoji se od infracrvenog zračenja u srednjem infracrvenom području, mnogo duže nego na sunčevoj svjetlosti. Međutim, zračenje crnog tijela ili termalno zračenje je kontinuirano: ono daje zračenje na svim valnim dužinama. Od ovih procesa prirodnog termičkog zračenja, samo su munje i prirodni požari dovoljno vrući da proizvedu mnogo vidljive energije, a požari proizvode daleko više infracrvene nego energije vidljive svjetlosti.

Reference

 Vanjski linkovi 

 Infrared: A Historical Perspective  (Omega Engineering)
 Infrared Data Association, a standards organization for infrared data interconnection
 SIRC Protocol
 How to build a USB infrared receiver to control PC's remotely
 Infrared Waves: detailed explanation of infrared light. (NASA)
 Herschel's original paper from 1800 announcing the discovery of infrared light
 The thermographic's library, collection of thermogram
 Infrared reflectography in analysis of paintings na ColourLex
 Molly Faries, Techniques and Applications – Analytical Capabilities of Infrared Reflectography: An Art Historian s Perspective, in Scientific Examination of Art: Modern Techniques in Conservation and Analysis, Sackler NAS Colloquium, 2005

Kategorija:Optika
Kategorija:Elektromagnetno zračenje