Infrarøde strålingsbølger, applikasjoner, eksempler

4196
David Holt

De infrarød stråling eller infrarødt lys er en del av det elektromagnetiske spekteret og består av elektromagnetiske felt som er i stand til å forplante seg i vakuum og transportere energi.

Bølgelengdeområdet for infrarød stråling er mellom 1 × 10-3 og 7 x 10-7 m. Den øvre grensen er med det røde lyset i det synlige spekteret, under dette, derav navnet infrarød.

Infrarød sensor projektor. Kilde: Pixabay.

Levende vesener og gjenstander avgir generelt termisk stråling eller infrarøde bølger. Vi kan ikke se dem, men vi oppfatter dem som varme, siden nesten ethvert materiale, inkludert huden, absorberer dem lett.

Når et objekt absorberer infrarød stråling, øker dets indre energi, ettersom atomer og molekyler vibrerer med større uro. Dette oversettes til en økning i temperaturen, og det er derfor den skiller seg fra ioniserende stråling, som har nok energi til å ionisere molekyler..

Så effekten av infrarød stråling på levende ting er i utgangspunktet termisk..

Artikkelindeks

  • 1 Infrarøde bølger
  • 2 Anvendelser av infrarød stråling
    • 2.1 Termometre
    • 2.2 Fysioterapi
    • 2.3 Infrarød astronomi
    • 2.4 Infrarød spektroskopi
    • 2.5 Nattsynsutstyr
  • 3 Eksempler på infrarød stråling
    • 3.1 Solen og jorden
    • 3.2 Levende ting
    • 3.3 Teknologi
  • 4 Referanser

Infrarøde bølger

Elektromagnetisk spektrum som viser det infrarøde området. André Oliva / Public domain.

Infrarød stråling er delt inn i tre typer eller bånd *, i henhold til deres bruk:

-IRA eller nær infrarød, begrenser den synlige delen av spekteret: 780-1400 nm

-IRB eller midt-infrarød, med mange applikasjoner: 1,4 - 3 μm

-CRI, området som følger mikrobølger: 3 - 1000 μm

Det bør bemerkes at disse grensene ikke er strenge. Forskere etablerte dem for å lette studien av elektromagnetisk stråling, siden bølgelengdene er ekstremt store..

Applikasjoner for infrarød stråling

Bildet av to personer tatt med infrarødt lys med lang bølgelengde. Kilde: wikimedia commons

Den store engelske astronomen William Herschel oppdaget infrarød stråling på begynnelsen av det 19. århundre, og senere, rundt 1879, hadde allerede utstyr som måles solens termiske stråling blitt oppfunnet: bolometre.

Disse enhetene absorberer termisk stråling, som varmer opp et materiale, hvis signal blir transformert til en lett målbar elektrisk strøm. Denne strømmen er proporsjonal med økningen i temperatur.

* 1 nm eller nanometer tilsvarer 1 x 10 -9 m, mens 1 mikrometer er 1 x 10 -6 m.

Men det er mye mer. Som vi har sagt, har infrarød stråling mange anvendelser innen ingeniørfag, vitenskap og medisin, som vi vil nevne noen av:

Termometre

Infrarød sensortermometer. Kilde: Pixabay.

Et infrarødt termometer har en sensor som fanger opp varmen som gjenstår naturlig.

For å måle kroppstemperaturen plasseres termometeret nær øret, på denne måten når varmen som kommer ut, når termometersensoren, der den deretter konverteres til et elektrisk signal proporsjonalt med den oppdagede termiske energien. Lesing vises raskt på et digitalt display.

Fysioterapi

Infrarød stråling er et terapeutisk middel innen fysioterapi, da det har betennelsesdempende effekter på visse plager og skader, lindrer kontrakturer og smerter..

Dette er grunnen til at det brukes til å behandle leddgikt, ryggsmerter og som en behandling etter trening, for å nevne noen få applikasjoner..

Behandlingen, som vanligvis varer mellom 15 og 30 minutter, utføres vanligvis takket være spesielle lamper hvis pære er fylt med en inert gass.

Den termiske kilden er en wolfram- eller karbonfilament utstyrt med en reflektor, for å rette strålingen riktig til det berørte området, og pass på å ikke brenne huden.

Infrarød astronomi

Universet avgir en stor mengde infrarød stråling. Dette brukes til å observere tåker, områder av rommet fylt med hydrogen og helium, der det dannes stjerner og de tilsvarende materialskivene rundt dem, som til slutt vil gi opphav til planetariske systemer..

Veldig kalde stjerner, for eksempel røde dverger, som også er de vanligste i universet, studeres tilstrekkelig med infrarød stråling, så vel som galakser som beveger seg vekk fra oss.

Infrarød spektroskopi

Det er en analytisk teknikk som brukes på mange felt: astronomi, materialvitenskap, mat og mer..

Den bruker det infrarøde spekteret for å bestemme den kjemiske sammensetningen av et stoff og er spesielt egnet for analyse av organiske forbindelser.

Det fungerer slik: stråling som når et medium kan delvis reflekteres, og resten blir absorbert og deretter overført. Ved å analysere den overførte strålingen og dens endringer med hensyn til innfallende stråling, er egenskapene til mediet som er gjennom kjent.

Når infrarød stråling absorberes av et molekyl hvis grunntilstand for vibrasjon har samme bølgelengde som den innfallende infrarøde strålingen, forårsakes endringer i den vibrasjonen. Disse endringene kalles resonans.

Eksperimentet utføres med en infrarødt spektrometer. Der samhandler en prøve med infrarød stråling, og informasjonen om den overførte strålingen samles inn..

Spektrometeret inneholder programvaren som er nødvendig for å lage stoffets spekter, en graf med karakteristiske bånd og topper som er som et fingeravtrykk.

Hver topp indikerer en viss energisk tilstand av molekylene, og dens sammensetning og egenskaper av stoffet blir utledet fra deres observasjon..

Nattsynsutstyr

Opprinnelig utviklet som militært utstyr, har de sensorer som fanger opp varmen fra materie, spesielt levende organismer..

Eksempler på infrarød stråling

Sammenligning av et vanlig fotografi (nedenfor) og et infrarødt bilde (nedenfor). Plastposen er langbølget infrarød gjennomsiktig, men mannens briller er ugjennomsiktige

All materie avgir infrarød stråling i større eller mindre grad. Det absolutte temperatur nullet tilsvarer det totale stoppet av bevegelser i atomet og dets bestanddeler. Men det har ikke blitt oppdaget ennå, selv om det i spesielle lavtemperaturlaboratorier har kommet ganske nært.

På denne måten sender enhver del av universet ut infrarød stråling, for eksempel de nevnte tåken..

Nedenfor er nærmere infrarød stråling:

Solen og jorden

-Termisk stråling når oss fra solen, vår viktigste kilde til lys og varme..

-Selve jorden har indre varme på grunn av dynamikken i de forskjellige lagene som utgjør planeten, derfor er den også en infrarød emitter.

-Noen atmosfæriske gasser, som blant annet karbondioksid og metan, er gode absorberere av infrarød stråling, som deretter stråler i alle retninger og varmer planeten. Det er kjent drivhuseffekt.

Levende vesener

-Varmblodige mennesker og dyr gir fra seg varme.

Teknologi

-De kjente glødelampene gir mye varme. Faktisk blir nesten all elektrisk energi transformert til termisk stråling, og svært lite slippes ut i det synlige lysområdet..

-Fjernkontroller for TV, leker, dører og andre apparater fungerer med infrarødt lys.

Kontrollen har en liten krets inni som inneholder det kodede signalet for hver funksjon. Dette sendes til den infrarøde senderen (den røde ledningen). Det er en annen krets i enheten som mottar dette signalet og utfører den forespurte funksjonen.

-Motorer blir varme under drift, i tillegg til elektrisk og elektronisk utstyr, den elektriske strømmen som går gjennom lederne genererer varme, samt friksjon mellom bevegelige deler.

-Laseren, som brukes i medisinske og industrielle prosesser, produserer infrarød stråling. Det er solid state-lasere i CD-spillere og i de mest varierte sensorene.

Referanser

  1. Fontal, B. Det elektromagnetiske spekteret og dets applikasjoner. Venezuelansk skole for kjemiundervisning.
  2. Giancoli, D. 2006. Fysikk: prinsipper med applikasjoner. Sjette. Ed prentice hall.
  3. Mondragón, P. Infrarød spektroskopi. Gjenopprettet fra: ciatej.mx.
  4. Stråling og infrarødt lys. Gjenopprettet fra: ptolomeo.unam.mx.
  5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysikk for naturvitenskap og ingeniørfag. Volum 2. 7.. Ed. Cengage Learning.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.