mikrofale

promieniowanie podczerwone

poza czerwonym końcem zakresu widzialnego, ale przy częstotliwościach wyższych niż fale radarowe i mikrofale to obszar podczerwieni widma elektromagnetycznego, między częstotliwościami 1012 i 5 × 1014 Hz (lub długości fal od 0,1 do 7,5 × 10-5 cm). William Herschel, urodzony w Niemczech brytyjski muzyk i samouk astronom, odkrył tę formę promieniowania w 1800 roku, badając przy pomocy termometru światło słoneczne rozproszone w jego kolorach przez szklany pryzmat., Promieniowanie podczerwone jest absorbowane i emitowane przez obroty i wibracje chemicznie powiązanych atomów lub grup atomów, a tym samym przez wiele rodzajów materiałów. Na przykład szkło okienne, które jest przezroczyste dla światła widzialnego, pochłania promieniowanie podczerwone przez wibracje jego składowych atomów. Promieniowanie podczerwone jest silnie absorbowane przez wodę, jak pokazano na rysunku 3, oraz przez atmosferę. Chociaż niewidoczne dla oka, promieniowanie podczerwone może być wykrywane jako ciepło przez skórę., Prawie 50 procent energii promieniowania Słońca jest emitowane w obszarze podczerwieni widma elektromagnetycznego, a reszta głównie w obszarze widzialnym.

mgła atmosferyczna i niektóre zanieczyszczenia rozpraszające światło widzialne są prawie przezroczyste dla części widma podczerwieni, ponieważ wydajność rozpraszania wzrasta wraz z czwartą mocą częstotliwości. Zjawisko to wykorzystuje fotografia w podczerwieni odległych obiektów z powietrza., Z tego samego powodu Astronomia w podczerwieni umożliwia badaczom obserwację obiektów kosmicznych przez duże chmury pyłu międzygwiezdnego, które rozpraszają promieniowanie podczerwone znacznie mniej niż światło widzialne. Ponieważ para wodna, ozon i dwutlenek węgla w atmosferze pochłaniają dużą część widma podczerwieni, wiele obserwacji astronomicznych w podczerwieni jest prowadzonych na dużych wysokościach przez balony, rakiety, samoloty lub statki kosmiczne.,

zdjęcie krajobrazu w podczerwieni uwydatnia obiekty w zależności od ich emisji ciepła: błękitne niebo i woda wydają się prawie czarne, podczas gdy zielone liście i nienaświetlona skóra są jasno widoczne. Fotografia w podczerwieni może ujawnić patologiczne przyrosty tkanek (termografia) i defekty w układach elektronicznych i obwodach ze względu na ich zwiększoną emisję ciepła.,

właściwości absorpcji i emisji w podczerwieni cząsteczek i materiałów dają ważne informacje o wielkości, kształcie i wiązaniu chemicznym cząsteczek oraz atomów i jonów w ciałach stałych. Energie obrotu i drgań są kwantyzowane we wszystkich układach. Energia promieniowania podczerwonego HV emitowana lub absorbowana przez daną cząsteczkę lub substancję jest więc miarą różnicy niektórych wewnętrznych stanów energetycznych. Te z kolei są określane przez masę atomową i siły wiązania molekularnego., Z tego powodu spektroskopia w podczerwieni jest potężnym narzędziem do określania wewnętrznej struktury cząsteczek i substancji lub, gdy takie informacje są już znane i tabelaryczne, do identyfikacji ilości tych gatunków w danej próbce. Techniki spektroskopowe w podczerwieni są często używane do określania składu, a co za tym idzie pochodzenia i wieku okazów archeologicznych oraz do wykrywania fałszerstw sztuki i innych przedmiotów, które, gdy są kontrolowane w świetle widzialnym, przypominają oryginały.,

promieniowanie podczerwone odgrywa ważną rolę w przenoszeniu ciepła i jest integralną częścią tzw. efektu cieplarnianego (patrz wyżej efekt cieplarniany atmosfery), wpływając na budżet promieniowania cieplnego ziemi w skali globalnej i wpływając na niemal całą aktywność biosfery. Praktycznie każdy obiekt na powierzchni Ziemi emituje promieniowanie elektromagnetyczne głównie w obszarze podczerwieni widma.

do sztucznych źródeł promieniowania podczerwonego należą, oprócz gorących obiektów, diody emitujące światło podczerwone (diody LED) oraz lasery., Diody led to małe niedrogie urządzenia optoelektroniczne wykonane z takich materiałów półprzewodnikowych jak arsenek galu. Diody podczerwieni są stosowane jako optoizolatory i jako źródła światła w niektórych systemach komunikacyjnych opartych na światłowodach. Potężne optycznie pompowane lasery podczerwieni zostały opracowane przy użyciu dwutlenku węgla i tlenku węgla. Lasery podczerwone dwutlenku węgla są używane do indukowania i zmiany reakcji chemicznych oraz W separacji izotopów. Są również wykorzystywane w systemach lidar., Inne zastosowania światła podczerwonego obejmują jego zastosowanie w dalmierzach automatycznych kamer samoogniskujących, systemów alarmowych i noktowizyjnych instrumentów optycznych.

instrumenty do wykrywania promieniowania podczerwonego obejmują urządzenia wrażliwe na ciepło, takie jak detektory termopary, bolometry (niektóre z nich są chłodzone do temperatur bliskich zeru absolutnego, dzięki czemu promieniowanie cieplne samego systemu detektorów jest znacznie zmniejszone), ogniwa fotowoltaiczne i fotoprzewodniki. Te ostatnie są wykonane z materiałów półprzewodnikowych (np.,, krzemu i siarczku ołowiu), których Przewodność elektryczna wzrasta pod wpływem promieniowania podczerwonego.