mikrohullámok

infravörös sugárzás

a látható tartomány vörös végén túl, de a radarhullámoknál és a mikrohullámoknál magasabb frekvenciákon az elektromágneses spektrum infravörös tartománya, az 1012 és az 5 × 1014 Hz frekvenciák között (vagy a 0,1-7,5 × 10-5 cm hullámhosszon). William Herschel, német származású brit zenész és autodidakta csillagász fedezte fel 1800-ban ezt a sugárzási formát egy hőmérő segítségével egy üvegprizmával a színeibe szórt napfényt., Az infravörös sugárzást a kémiailag kötött atomok vagy atomcsoportok forgása és rezgései, így sokféle anyag elnyeli és bocsátja ki. Például a látható fényre átlátszó ablaküveg elnyeli az infravörös sugárzást az alkotó atomok rezgésével. Az infravörös sugárzást erősen felszívja a víz, amint azt a 3.ábra mutatja, valamint a légkör. Bár a szem számára láthatatlan, az infravörös sugárzás a bőr melegségeként észlelhető., A nap sugárzó energiájának közel 50% – át az elektromágneses spektrum infravörös régiójában bocsátják ki, a többit elsősorban a látható régióban.

a látható fényt szóró légköri köd és bizonyos szennyező anyagok az infravörös spektrum egyes részeire szinte átlátszóak, mivel a szórás hatékonysága a frekvencia negyedik teljesítményével nő. A távoli tárgyak infravörös fényképezése a levegőből kihasználja ezt a jelenséget., Ugyanezen okból az infravörös csillagászat lehetővé teszi, hogy a kutatók megfigyelni kozmikus objektumok nagy felhők a csillagközi por scatter infravörös sugárzás jelentősen kevesebb, mint a látható fény. Mivel azonban a légkörben lévő vízgőz, ózon és szén-dioxid elnyeli az infravörös spektrum nagy részét, sok infravörös csillagászati megfigyelést végeznek nagy magasságban léggömbökkel, rakétákkal, repülőgépekkel vagy űrhajókkal.,

a táj infravörös fotója növeli a tárgyakat hőkibocsátásuk szerint: a kék ég és a víz szinte feketének tűnik, míg a zöld lombozat és a megvilágítatlan bőr fényesen jelenik meg. Az infravörös fotográfia kóros szöveti növekedést (termográfiát), valamint az elektronikus rendszerek és áramkörök hibáit tárhatja fel a megnövekedett hőkibocsátás miatt.,

a molekulák és anyagok infravörös abszorpciós és emissziós jellemzői fontos információkat szolgáltatnak a molekulák, valamint az atomok és ionok szilárd anyagokban való méretéről, alakjáról és kémiai kötéséről. A forgás és rezgés energiái minden rendszerben kvantáltak. Az adott molekula vagy anyag által kibocsátott vagy elnyelt HV infravörös sugárzási energia tehát a belső energiaállapotok különbségének mértéke. Ezeket viszont az atomtömeg és a molekuláris kötőerő határozza meg., Ezért az infravörös spektroszkópia hatékony eszköz a molekulák és anyagok belső szerkezetének meghatározására, vagy ha ezek az információk már ismertek és táblázatosak, az adott mintában szereplő fajok mennyiségének meghatározására. Infravörös spektroszkópiai technikát gyakran használják, hogy meghatározzák a kompozíció, ezért a származás, kor régészeti példányok pedig kimutatására hamisítványok a művészet, illetve más tárgyak, amelyek, amikor a vizsgált látható fény, mint az eredeti.,

Az infravörös sugárzás fontos szerepet játszik a hőátadásban, és szerves része az úgynevezett üvegházhatásnak (lásd fent a légkör üvegházhatását), amely globális szinten befolyásolja a Föld termikus sugárzási költségvetését, és szinte minden bioszférikus tevékenységet befolyásol. Gyakorlatilag minden tárgy a Föld felszínén elektromágneses sugárzást bocsát ki elsősorban a spektrum infravörös régiójában.

az infravörös sugárzás mesterséges forrásai közé tartoznak a forró tárgyak mellett az infravörös fénykibocsátó diódák (LED-ek) és a lézerek., A LED-ek kicsi, olcsó optoelektronikus eszközök, amelyek olyan félvezető anyagokból készülnek, mint a gallium-arzenid. Az infravörös LED-eket optoizolátorként és fényforrásként alkalmazzák egyes optikai alapú kommunikációs rendszerekben. Erős optikailag szivattyúzott infravörös lézereket fejlesztettek ki szén-dioxid és szén-monoxid felhasználásával. A szén-dioxid infravörös lézereket kémiai reakciók indukálására és megváltoztatására, valamint izotóp szétválasztására használják. A lidar rendszerekben is alkalmazzák őket., Az infravörös fény egyéb alkalmazásai közé tartozik az automatikus önfókuszáló kamerák, a biztonsági riasztórendszerek, valamint az éjjellátó optikai eszközök tartománykeresőinek használata.

Az infravörös sugárzás kimutatására szolgáló eszközök közé tartoznak a hőérzékeny eszközök, például a hőelem-érzékelők, a bolométerek (ezek közül néhányat abszolút nulla közeli hőmérsékletre hűtünk, hogy maga az érzékelő rendszer termikus sugárzása jelentősen csökkenjen), a fotovoltaikus sejtek, valamint a fotokonduktorok. Az utóbbiak félvezető anyagokból készülnek (pl.,, szilícium és ólom-szulfid), amelynek elektromos vezetőképessége növekszik, ha infravörös sugárzásnak van kitéve.