Ce este radiația infraroșu
radiației infraroșii, sau de radiații infraroșii, este radiația electromagnetică care ocupă o regiune spectrală între capătul roșu al luminii vizibile (cu o lungime de undă de 0,74 microni) și unde radio frecvență (1-2 mm). regiunea spectrului infraroșu conform clasificării internaționale este împărțit într-o proximă IR-A (de la 0,7 până la 1,4 microni), mediu IR-B (1,4 - 3 microni) și îndepărtat IR-C (peste 3 m). Descoperirea radiației infraroșii a avut loc în 1800, savantul englez W. Herschel a descoperit că a obținut cu ajutorul unei prisme din spectrul solar în străinătate lumină roșie (adică. E. În partea invizibilă a spectrului) temperatura crește bec. Termometru, plasat în spatele partea roșie a spectrului solar, a arătat o temperatură ridicată, în comparație cu controlul termometre poziționate lateral.
B
radiației infraroșii, precum și spectrul de radiații vizibile și ultraviolete, pot consta din linii separate sau fâșii să fie continuu, în funcție de natura sursei de radiație în infraroșu. excitați atomi sau ioni conduceau emit spectre în infraroșu. De exemplu, atunci când un vapori de mercur emite electric de descărcare o serie de linii înguste în intervalul 1,014 - 2,326 m, atomii de hidrogen - un număr de linii în intervalul 0,95 - 7,40 microni. Moleculele excitat emit dungi spectre în infraroșu, datorită oscilațiilor și rotațiile acestora. Spectrele vibrationale-rotație și vibrație sunt localizate în principal în mijloc, ci pur și simplu de rotație - în regiunea de departe infraroșu. De exemplu, într-un spectru de radiație flacără de gaz observate benzi la aproximativ 2,7 microni emise de moleculele de apă, iar banda cu lungimi de undă de 2,7 microni și 4,2 microni emise de molecule de dioxid de carbon.
Toate corpurile solide încălzite emit un spectru în infraroșu continuu. Acest lucru înseamnă că undele de radiații sunt prezente toate, fără excepție, frecvențele, și vorbesc despre radiația la o anumită lungime de undă, un exercițiu fără sens. Corpul solid încălzit radiază într-o gamă foarte largă de lungimi de undă. La temperaturi joase (sub 4000 K), radiația corpului solid încălzit aranjate aproape în întregime în regiunea în infraroșu și un corp pare întunecat. Pe măsură ce temperatura crește proporția de radiații vizibile crește regiunea și corpul inițial apare roșu închis, apoi roșu, galben și, în final, la temperaturi ridicate (peste 5000 K) - alb; în același timp, crește energia totală a radiației, iar energia radiației infraroșii.
Proprietățile radiațiilor infraroșii
Proprietățile optice ale substanțelor (opacitate, reflexie, indicele de refracție) din regiunea în infraroșu a spectrului este în general destul de diferit de proprietățile optice în regiunile vizibile și ultraviolete. Multe substanțe care sunt transparente în regiunea vizibilă sunt opace, în unele zone ale radiației infraroșii și vice-versa. De exemplu, o grosime a stratului de apă de câțiva centimetri. Opac la radiații în infraroșu, cu o lungime de undă de> 1 micron (apa, prin urmare, adesea folosit ca un scut termic), o placă de germaniu și siliciu, opac în regiunea vizibilă, sunt transparente în infraroșu (germaniu la> 1,8 mm , siliciu> 1,0 microni). hârtie neagră este transparentă în regiunea de departe infraroșu. Substanțele care sunt transparente la radiațiile infraroșii și opace în regiunea vizibilă sunt folosite ca filtre pentru separarea radiației infraroșii. Un număr de substanțe, chiar și în straturi groase (câțiva centimetri.) Este transparentă într-o zonă suficient de mare a spectrului în infraroșu. Deoarece aceste substanțe sunt realizate diferite componente optice (prisme, lentile, ferestre, și așa mai departe.) Instrument IR. De exemplu, sticla este transparent la 2,7 microni, cuarț - până la 4,0 um și 100 um până la 1000 um, sare gemă - până la 15 microni, iodură de cesiu - 55 microni. Din polietilenă, parafină, teflon, diamant este transparent la lungimea de undă de> 100 microni. Cele mai multe metale reflexiei radiației infraroșii este mult mai mare decât pentru lumina vizibilă și crește cu lungimea radiației infraroșii. De exemplu, coeficientul de reflexie al Al, Au, Ag, Cu, la o lungime de undă
10 microni este de 98%. Substanțe nemetalice lichide și solide sunt în spectrul infraroșu al reflecției selective, cu poziția maximelor de reflexie depinde de compoziția chimică a substanței.
Absorbția și împrăștierea radiației infraroșii atunci când trece prin atmosfera Pământului, duce la o slăbire a radiației infraroșii. Azot și oxigen din aer nu absoarbe radiațiile infraroșii și slăbesc ea numai ca rezultat al difuziei, care, cu toate acestea, pentru radiații infraroșii este semnificativ mai mică decât cea pentru lumina vizibilă. vapori de apă, dioxid de carbon, ozon și alți contaminanți prezenți în atmosferă, absorb selectiv radiațiile infraroșii. In special absorb puternic benzile de absorbție în infraroșu a vaporilor de apă care sunt situate în aproape întreg spectrul de infraroșu și mediu în infraroșu - dioxid de carbon. Straturile de suprafață ale atmosferei din zona de mijloc în infraroșu are doar un număr mic de „ferestre“, care sunt transparente la radiații infraroșii.
Prezența particulelor în suspensie în atmosferă - gaze arse, praf, picaturi fine de apa (ceață, ceață) - conduce la o atenuare suplimentară a radiației infraroșii prin împrăștiere l pe particule, cu cantitatea de împrăștiere depinde de raportul dintre dimensiunile particulelor și lungimile de undă ale radiației infraroșii. Când dimensiunile particulelor mici (airbag ceață) radiații infraroșii, este împrăștiată mai mică decât lumina vizibilă (care este utilizat în imaginile infraroșu) și radiația infraroșu este împrăștiată la fel de mult pentru dimensiuni mari de picături mici (ceață), precum și radiații vizibile. Puternic sursă de radiație infraroșu este soarele, aproximativ 50% din radiația care este în regiunea infraroșu. O proporție semnificativă (70 până la 80%) din energia radiației lămpilor incandescente cu un filament de tungsten cade radiației infraroșii.
Atunci când fotografiați în întuneric și în unele dispozitive de vedere de noapte, lămpi de iluminat sunt echipate cu un filtru de lumină în infraroșu, care trece radiația numai în infraroșu. sursă puternică de radiație în infraroșu este arc de cărbune cu temperatură
Prin 3900, radiația care este aproape de radiație corpuluinegru și diverse lămpi cu descărcare (continuă și de combustie în impulsuri). Pentru încălzire prin radiație spațiilor aplică spirală din sârmă nicrom este încălzit la o temperatură
950 K. Pentru o mai bună concentrare a radiației infraroșii, astfel încălzitoare sunt echipate cu reflectoare. In studiile științifice, de exemplu, în producția de spectre de absorbție în infraroșu, în diferite regiuni ale spectrului utilizând radiație infraroșie speciale: lămpi de tungsten cu bandă, PIN Nernst, globar, lămpi cu mercur de înaltă presiune, și altele. Radiații unele lasere - lasere, de asemenea, se află în regiunea spectrală în infraroșu; de exemplu, cu laser radiație sticlă neodim are o lungime de undă de 1,06 m lungime laser pe un amestec de neon și heliu - 1,15 um și 3,39 um, cu laser dioxid de carbon - 10,6 m, iar INSB laser semiconductor - 5 microni și și colab.