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Infrarotlampe

Infrarot oder Infrarotstrahlung, ist dafür menschliches Auge unauffindbar elektromagnetische Strahlung, mit Wellenlängen zwischen ca. 780 Nanometer (nm.) und 1 Millimeter (10⁶ nm.), also zwischen dem (sichtbaren) roten Licht und dem Mikrowellen.

Der Wellenlängenbereich von 780 nm bis 10 Mikrometer wird oft als Nahinfrarot bezeichnet, von 10 bis 30 µm mit mittlerem Infrarot, von 30 µm bis 300 µm mit Ferninfrarot und von 300 µm bis 1 mm mit Submillimeterbereich . Infrarot bedeutet 'unter dem Rot', weil die Frequenz der Infrarotstrahlung ist etwas niedriger als die des sichtbaren roten Lichts.

Geschichte

Infrarotstrahlung wurde erstmals 1737 von beschrieben Emilie du Chatelet. William Herschel entdeckte 1800 Infrarotstrahlung. Er tat das mit a Thermometer das Temperatur die messen Spektrum von Licht, das durch a . geht Prisma fiel. Er fand heraus, dass die Temperatur im roten Teil des Spektrums höher war als im blauen Teil. In dem Teil des Spektrums, der jenseits des Roten lag, maß er eine noch höhere Temperatur. Auf dieser Grundlage kam er zu dem Schluss, dass es in diesem Teil des Spektrums Licht gibt, das nicht menschliches Auge beobachtbar ist. Er nannte die Strahlung Brennende Strahlen. Der Begriff Infrarot wurde erstmals von Edmond Becquerel im Jahr 1867.

ISO 20473

Das ISODie Norm 20473:2007 definiert den Wellenlängenbereich bestimmter Arten von Lichtstrahlung. Im infraroten Teil des Spektrums unterscheidet er die folgenden drei Spektralbänder:

Erkennung

Infrarotstrahlung ist für das menschliche Auge unsichtbar, aber aufgrund ihrer Wärmewirkung durch die Haut wahrnehmbar; sie beeinflusst auch besonderes fotografischEmulsionen und kann mit einer Wärmebildkamera visualisiert werden: Thermografie. Dies ist eine spezielle Kamera mit einem Detektor, basierend auf Halbleitermaterial, wie Germanium. Digitalkameras reagieren auch empfindlich auf Infrarot, wie es von einer Fernbedienung ausgestrahlt wird. Fokus muss berücksichtigen Dispersion: Die Brennweite einer Linse hängt von der Wellenlänge des Lichts ab, und Infrarotlicht hat eine extreme Wellenlänge.

Detektoren, die Infrarotstrahlung aufgrund ihrer Wärmewirkung erkennen, sind Bolometer oder Passiv-Infrarot-(PIR)-Detektoren genannt.

InfrarotLED von einer Fernbedienung

Infrarotbild eines Menschen in falsche Farben. Der Kopf ist besonders warm (Temperaturskala in °f)

Infrarotbild eines Hundes mit Temperaturskalen. Lippen, Zunge und Augen sind am wärmsten. Vorsicht vor der kalten Nase^[1]

Alle Körper geben Infrarotstrahlung ab. Seine Wellenlänge hängt von der Temperatur nach Wiener Gesetz. Feste Körper emittieren ein kontinuierliches Spektrum, Gase ein Linienspektrum. Raumtemperaturobjekte haben ein Strahlungsmaximum bei etwa 10 µm; heiße Gegenstände geben eine starke Infrarotstrahlung ab; eine gewöhnliche Glühlampe zum Beispiel gibt 20 % mehr ab als sichtbares Licht.

Wasserdampf in dem Atmosphäre der Erde absorbiert Infrarotlicht mit einer Wellenlänge über 14 µm so stark, dass die Strahlung auf einer Entfernung von 1 km fast ausgelöscht wird. Auch Infrarot mit kleineren Wellenlängen wird in bestimmten Banden des Spektrums absorbiert; dazwischen befinden sich sogenannte infrarotfenster, von denen die wichtigsten zwischen 3 – 4 µm, 4,5 – 5 µm und 7 – 14 µm liegen.

Die Temperatur des Detektors kann seine Empfindlichkeit beeinflussen. Halbleiterdetektoren der neuesten Generation sind jedoch nahezu vollständig vom Gehäuse, in dem sie montiert sind, isoliert und werden daher nicht aktiv gekühlt. Mit dieser Art von Detektoren können Objekte mit Temperaturen bis zu 40 °C gemessen werden. Robuste Detektoren nehmen die Temperatur des beobachteten Objekts auf einer empfindlichen Oberfläche fast sofort an. Auf diese Weise sind bewegte Infrarotbilder möglich.

Hochempfindliche Detektoren, die im Astronomie verwendet werden, muss mit Flüssigkeit durchgeführt werden Helium gekühlt werden. Außerdem sollten Teleskop und Spiegel möglichst kühl und sauber sein, um störende Einflüsse zu vermeiden. Im Infrarot ist es durchaus möglich possible Gas- und Staubwolken Überall neu entstandene Sterne wahrnehmen.

Infrarot-Sinn

Klapperschlange mit Hitzegefühl

Auch Tiere können Infrarot wahrnehmen. Nutkopf-Addierer mit den namhaften Vertretern der Klapperschlangen besonderes haben Rillen zwischen Nasenloch und Auge, mit dem sie warme Beute erkennen können. Die Rillen enthalten eine hohe Dichte an temperaturempfindlichen Wärmerezeptoren. Die schalenförmige Konstruktion gibt der Schlange ein Bild von der Umgebung und kann ihre Beute lokalisieren. Wie die Augen ermöglichen die gepaarten Rillen der Schlange auch, Tiefe zu spüren, sodass sie im Dunkeln warme Beute mit angemessener Präzision beißen kann. Für eine Grubenotter sind Nagetiere und Vögel, die nur einen Bruchteil wärmer sind als der Hintergrund, sehr gut sichtbar. Schlangen können Temperaturunterschiede von bis zu 0,003 K wahrnehmen.^[2]

Ebenfalls boas haben unabhängig von Grubenottern wärmeempfindliche Organe entwickelt.

Bolometrische Größe

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Die Helligkeit von Sternen wird ausgedrückt als Größe. Um den Einfluss der Entfernung zu eliminieren, wird die imaginäre Helligkeit des Sterns berechnet, wenn er sich in einer Standardentfernung von 10 . befindet Parsec würde stehen: die absolute Größe. Aber auch das enthält subjektive Informationen über die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber verschiedenen Strahlungsarten; besonders kühle Sterne, die einen Großteil ihrer Strahlung im Infraroten emittieren, und auch sehr heiße Sterne, die viel ultraviolett emittierendes Licht werden gesteuert durch die visuell Größenordnung unterschätzt.

Das bolometrische Leuchtkraft ist die Helligkeit, die der Stern hätte, wenn nicht zwischen der in verschiedenen Wellenlängen emittierten Energie unterschieden würde. Der Nullpunkt wird willkürlich durch die Internationale Astronomische Union die Sonne hat also eine bolometrische Helligkeit von 4,74. Das bolometrische Korrektur ist die Zahl (normalerweise negativ), die zur absoluten visuellen Größe eines Sterns addiert werden muss, um seine bolometrische Größe zu erhalten. Rote M0-Sterne haben eine bolometrische Korrektur von −1,21; dies entspricht einem Helligkeitsverhältnis von 3:1 und emittiert etwa doppelt so viel Infrarotstrahlung wie sichtbares Licht.

Infrarot-Astronomie

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Es gibt auch ein ganzes Feld von Wissenschaftlern, die sich der Beobachtung und Interpretation der Infrarotstrahlung des Universums widmen. Im nahen Infrarot können ungefähr die gleichen Instrumente verwendet werden wie für Beobachtungen im sichtbaren Licht.

Infrarotstrahlung dringt leichter ein als sichtbares Licht kosmische Staubwolken (Absorptionsnebel) und daher sind bestimmte Objekte besser oder nur im Infraroten sichtbar. In dem Spektroskopie von weit weg Galaxien Aufgrund der hohen Abtragsleistung sind eine Reihe wichtiger Absorptionslinien Übergang von Ultraviolett zu Infrarot (Rotverschiebung infolge der Doppler-Effekt).

Nicht alle Teile des Infrarots sind von der Erdoberfläche aus gleich beobachtbar, weil Wasserdampf ist für viele Wellenlängen undurchdringlich. Für die "fehlenden" Teile des Spektrums verwenden Astronomen Satelliten wie den Weitfeld-Infrarot-Umfrage-Explorer.

Infrarot-Spektroskopie

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Infrarotspektroskopie ist Spektroskopie im Infrarotlicht, einer Technik, mit der Chemiker Moleküle identifizieren.

Aufgrund der geringeren Energie von Infrarotphotonen (im Vergleich zu sichtbarem Licht) kann die Infrarotspektroskopie Aufschluss über die Schwingungen chemischer Bindungen und damit über die Struktur von Molekülen geben. Im Gegensatz dazu liefert die höhere Energie des sichtbaren Lichts mehr Informationen über die Energieniveaus der Elektronen und ermöglicht die Identifizierung einzelner Atomtypen.

Ein Infrarot-Spektrograph ist normalerweise an ein Interferometer und ein Computerprogramm, das Fourier-Transformation gilt; die Kombination heißt FTIR-Spektrograph (Fourier-Transformations-Infrarot) und liefert relativ schnell hochauflösende Spektren.

Infrarot-Laser

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Infrarotlaser sind Laser die einen Infrarotlichtstrahl erzeugen. Sie haben gegenüber herkömmlichen Lasern im visuellen Licht zwei Vorteile, die sie für bestimmte Anwendungen besonders geeignet machen.

Einerseits ist die Unsichtbarkeit des Strahls ohne speziellen Infrarot-Viewer im Rahmen der Gebäudesicherheit oder bei militärischen Einsätzen von Vorteil. Ein naiver Gegner merkt nicht sofort, dass er beobachtet wird.

Auf der anderen Seite sein Kohlendioxidlaser eine relativ kostengünstige lösung für laser, die kontinuierlich hohe leistungen liefern müssen, beispielsweise in schneidmaschinen oder in der medizin. Auch der Diodenlaser in einem CDPlayer verwendet (nahes) Infrarotlicht. Spätere Entwicklungen wie die DVD und der Blu-Ray andererseits werden optische Laser verwendet, um eine höhere räumliche Auflösung zu erreichen.

Anwendungen

Infrarotstrahlung wird zum Beispiel verwendet in Infrarotkabinen. Das NASA hat berechnet, dass die Wellenlänge der Strahlung möglichst nahe bei 10 µm liegen muss, damit sie vom Körper richtig absorbiert werden kann.^[3]

Siehe auch

• Elektromagnetisches Spektrum
• Wärmestrahlung

Nüsse