Infrarotstrahlungswellen, Anwendungen, Beispiele

Der Infrarotstrahlung o Infrarotlicht ist Teil des elektromagnetischen Spektrums und besteht aus elektromagnetischen Feldern, die sich im Vakuum ausbreiten und Energie transportieren können.

Der Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung liegt zwischen 1 × 10^-3 und 7 x 10^-7 M. Die Obergrenze ist mit dem roten Licht des sichtbaren Spektrums darunter, daher der Name von Infrarot.

Projektor mit Infrarotsensor. Quelle: Pixabay.

Lebewesen und Objekte im Allgemeinen thermische Strahlung oder Infrarotwellen ausgeben. Wir können sie nicht sehen, aber wir nehmen sie als Wärme wahr, da fast jedes Material, einschließlich der Haut, sie leicht absorbiert.

Wenn ein Objekt Infrarotstrahlung absorbiert, nimmt seine innere Energie zu, da Atome und Moleküle mit einer größeren Agitation vibrieren. Dies führt zu einem Temperaturanstieg, so dass es sich von ionisierender Strahlung unterscheidet, was genügend Energie hat, um Moleküle zu ionisieren.

Die Auswirkungen der Infrarotstrahlung auf Lebewesen sind also im Grunde genommen thermische Natur.

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Infrarotwellen

Elektromagnetisches Spektrum, das den Infrarotbereich zeigt. André Oliva / Public Domain.

Die Infrarotstrahlung ist gemäß der Verwendung, die ihnen gegeben wurde, in drei Arten oder Bänder*unterteilt:

-Wut oder Infrarot in der Nähe, Grenzen mit dem sichtbaren Teil des Spektrums: 780-1400 nm

-IRB oder mittelgroße Infrarot mit zahlreichen Anwendungen: 1.4 - 3 μm

-IRC, das Intervall, das der Mikrowelle folgt: 3 - 1000 μm

Es muss angemerkt werden, dass diese Grenzen nicht streng sind. Die Wissenschaftler haben sie festgelegt, um die Untersuchung der elektromagnetischen Strahlung zu erleichtern, da der Wellenlängenbereich äußerst umfangreich ist.

Infrarot -Strahlungsanwendungen

Bild von zwei Personen mit langem Wellenlängen -Infrarotlicht. Quelle: Wikimedia Commons

Der große englische Astronom William Herschel entdeckte zu Beginn des 19. Jahrhunderts Infrarotstrahlung und später, um 1879, wurden bereits Geräte erfunden, mit denen die thermische Strahlung der Sonne messen konnte: die Bolometer.

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Diese Geräte absorbieren thermische Strahlung, die ein Material erhitzt, dessen Signal in einen leicht messbaren elektrischen Strom umgewandelt wird. Dieser Strom ist proportional zur Temperaturerhöhung.

*1 nm oder nanometer gleich 1 x 10 ^-9 M, während 1 μm 1 x 10 ist ^-6 M.

Aber es gibt noch viel mehr. Wie wir gesagt haben, hat Infrarotstrahlung zahlreiche Anwendungen in Engineering, Wissenschaft und Medizin, von denen wir einige nennen werden:

Thermometer

Infrarotsensor -Thermometer. Quelle: Pixabay.

Ein Infrarot -Thermometer hat einen Sensor, der die von den Objekten auf natürliche Weise emittierte Wärme einfängt.

Um die Körpertemperatur zu messen, wird das Thermometer in der Nähe des Ohrs platziert, auf diese Weise erreicht die Wärme, die ausgeht. Das Lesen erscheint schnell auf einem digitalen Bildschirm.

Physiotherapie

Infrarotstrahlung ist ein therapeutisches Mittel in der Physiotherapie, da sie bei bestimmten Beschwerden und Verletzungen entzündungshemmende Wirkungen hat, lindert sie Vertrags- und Schmerzen.

Daher wird es zur Behandlung von Arthritis, Rückenschmerzen und als Behandlung nach dem Training verwendet, um nur wenige Anwendungen zu erwähnen.

Die Behandlung, die normalerweise zwischen 15 und 30 Minuten dauert, wird normalerweise dank spezieller Lampen durchgeführt, deren Glühbirne voller inerter Gas ist.

Die thermische Quelle ist ein Wolfram- oder Kohlenstofffilament, das mit einem Reflektor versehen ist.

Infrarot -Astronomie

Das Universum gibt eine große Menge an Infrarotstrahlung ab. Dies wird verwendet, um Nebel, Raumregionen voller Wasserstoff und Helium zu beobachten, in denen die Sterne und die entsprechenden Subjektscheiben um sie herum gebildet werden, die schließlich zu den Planetensystemen führen werden.

Sehr kalte Sterne, zum Beispiel rote Zwerge, die auch am häufigsten im Universum sind, werden ordnungsgemäß mit Infrarotstrahlung sowie den Galaxien, die von uns weggehen, ordnungsgemäß untersucht.

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Infrarot-Spektroskopie

Es ist eine analytische Technik, die in vielen Bereichen verwendet wird: Astronomie, Materialwissenschaft, Lebensmittel und mehr.

Ich verwende das Infrarotspektrum, um die chemische Zusammensetzung einer Substanz zu bestimmen, und eignet sich besonders für die Analyse organischer Verbindungen.

Es funktioniert so: Die Strahlung, die ein Medium erreicht. Bei der Analyse der übertragenen Strahlung und ihrer Änderungen in Bezug auf einfallende Strahlung sind die Eigenschaften der Umgebung bekannt.

Wenn die Infrarotstrahlung von einem Molekül absorbiert wird, dessen grundlegender Schwingungszustand die gleiche Wellenlänge wie einfallende Infrarotstrahlung aufweist, werden Veränderungen in einer solchen Vibration verursacht. Diese Änderungen werden genannt Resonanz.

Das Experiment wird mit a durchgeführt Infrarotspektrometer. Dort interagiert eine Probe mit Infrarotstrahlung und die übertragenen Strahlungsinformationen werden gesammelt.

Das Spektrometer umfasste die Software, die zum Erstellen des Substanzspektrums erforderlich ist, ein Diagramm mit charakteristischen Bändern und Peaks, die wie ein Fingerabdruck sind.

Jeder Peak zeigt einen bestimmten Energiezustand der Moleküle an und ihre Beobachtungszusammensetzung und die Eigenschaften des Substanzs werden abgeleitet.

Teams für Nachtsicht

Ursprünglich als Militärteam entwickelt, haben sie Sensoren, die die von Materie herausgegebene Hitze erfassen, insbesondere lebende Organismen.

Beispiele für Infrarotstrahlung

Vergleich eines normalen Fotos (unten) und eines Infrarotbildes (unten). Die Plastiktüte ist transparent zum Long Wave Infrarot, aber die Brille des Menschen ist undurchsichtig

Alle Materie emittieren Infrarotstrahlung in größerem oder geringerem Maße. Die absolute Temperaturnull entspricht der Gesamtbewegung von Bewegungen im Atom und seinen Bestandteilen. Aber es wurde noch nicht festgestellt, obwohl es in speziellen Labors mit niedrigen Temperaturen ziemlich nah war.

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Auf diese Weise emittiert jeder Teil des Universums Infrarotstrahlung, zum Beispiel der oben erwähnte Nebel.

Dann gibt es eine engere Infrarotstrahlung:

Sonne und Erde

-Die thermische Strahlung kommt von der Sonne, unsere Hauptquelle für Licht und Wärme.

-Das Land selbst hat aufgrund der Dynamik der verschiedenen Schichten, aus denen der Planet besteht, innere Wärme, daher ist es auch eine Infrarotstation.

-Einige atmosphärische Gase wie Kohlendioxid und Methan sind unter anderem gut absorbierend für die Infrarotstrahlung, die dann in alle Richtungen ausstrahlt und den Planeten erhitzt. Es ist der Bekannte Treibhauseffekt.

Lebewesen

-Heiß -Blut -Menschen und -tiere geben Hitze ab.

Technologie

-Nun -bekannte Schüttelfrostbirnen geben eine große Menge Wärme ab. Tatsächlich wird fast alle elektrischen Energie in thermische Strahlung umgewandelt und im sichtbaren Lichtbereich sehr wenig emittiert.

-Fernseher, Spielzeug, Türen und andere Geräte, arbeiten mit Infrarotlicht.

Die Steuerung hat in einem kleinen gedruckten Schaltkreis, der das codierte Signal jeder Funktion enthält. Dies wird an den Infrarot -Emitter gesendet (die rote LED). Im Gerät gibt es eine andere Schaltung, die dieses Signal empfängt und die angeforderte Funktion ausführt.

-Die Motoren werden während ihres Betriebs sowie elektrische und elektronische Geräte erhitzt. Der elektrische Strom durch Treiber erzeugt Wärme sowie die Reibung zwischen den beweglichen Teilen.

-Der Laser, der in medizinischen und industriellen Prozessen verwendet wird, erzeugt Infrarotstrahlung. In CD -Lesern und in den unterschiedlichsten Sensoren gibt es Feststaatlaser.

Verweise

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