zastosowanie podczerwieni

Do wykrywania promieniowania podczerwonego służą detektory podczerwieni (termiczne, radiacyjne, bolometry, detektory piroelektryczne, detektory pneumatyczne, i fotonowe). Zastosowanie podczerwieni jest bardzo duże. Dioda krzemowa wykorzystująca promienie podczerwone znalazła zastosowanie jako czujnik termoelektryczny w: termometrach elektronicznych fotodetektorach sprzęcie wojskowym np. systemy naprowadzania rakiet krótkiego i średniego zasięgu. noktowizorach - do obserwacji w ciemności systemach alarmowych i przekaźnikowych do wykrycia ruchu dziedzinie informatyczno - telekomunikacyjnej umożliwia transfery danych bez kabli technice kryminalistycznej - fale podczerwone wykrywają fałszywe dokumenty i dzieła sztuki robieniu zdjęć astronomicznych.
określaniu struktury cząsteczek i analizie chemicznej celach leczniczych (diatermia krótkofalowa) biologii (mikroskopia w podczerwieni) termolokacji a także do suszenia ogrzewania fotografowania m.in. w astrofizyce, także do fotografii lotniczej. Na wykorzystaniu promieniowania podczerwonego oparte jest działanie kamery termowizyjnej.

Energia podczerwieni

Energia podczerwieni to energia promieniowania, która przemieszcza się przez przestrzeń w formie fal elekromagnetycznych. Podobnie jak światło, można ją odbijać i skupiać. Energia podczerwieni przekształca się w ciepło w chwili absorpcji przez obiekt roboczy.

Historia

Jako pierwszy skutki termiczne promieniowania elektromagnetycznego zbadał w 1800 roku William Herschel - posłużył się pryzmatem, który rozszczepił światło słoneczne na barwne widmo. Podczas badań stwierdził, że światło przy czerwonym skraju grzeje. Następnie zauważył, że poza tym skrajem efekt się nasila. Herschel nazwał te fale promieniami podczerwonymi.

Co to są promienie podczerwone ?

Promieniowanie podczerwone (IR - infra-red z łac. Infra: pod, pod czymś) jest promieniowaniem niewidzialnym, umiejscowionym w widmie promieniowania elektromagnetycznego, między czerwienią widma światła widzialnego a mikrofalami. Jest ono emitowane przez rozgrzane ciała. W leczeniu wykorzystuje się promieniowanie podczerwone o długości fali 770-15000 nm.

Promieniowanie to stanowi około 40% promieniowania słonecznego, które daje człowiekowi ciepło oraz dobre samopoczucie fizyczne i psychiczne. Promieniowanie podczerwone nosi czasami nazwę promieniowania cieplnego.

PODCZERWIEŃ, A CZŁOWIEK

Promieniowanie podczerwone dzieli się na: 

• krótkofalowe (IR-A), tzw.bliskie, o długości fali 770-1500 nm

• średniofalowe (IR-B) o długości fali 1500-4000 nm

• długofalowe (IR-C), tzw. dalekie, o długości fali 4000-15000 nm

Skutki wywołane w tkankach przez promieniowanie elektromagnetyczne, tym samym przez promieniowanie podczerwone, zależą od ilości pochłoniętej energii. Zgodnie z prawem Grotthusa-Drapera, tylko ta ilość energii, która zostanie pochłonięta (a nie ta, która pada), wywoła odczyn. Działanie biologiczne promieniowania IR polega na ich wpływie cieplnym na tkanki. Pochłonięta przez te tkanki energia promieniowania zwiększa energię kinetyczną ich cząsteczek a co za tym idzie podnosi temperaturę tkanek. Szybkość podnoszenia się ciepłoty tkanek jest wprost proporcjonalna do szybkości z jaką energia jest pochłaniana. Woda posiada dużą zdolność pochłaniania, a ponieważ tkanki zawierają wodę (60-70%), również posiadają dużą zdolność pochłaniania. Tak więc pojemność cieplna tkanek jest duża, ale nie należy zapominać, że i układ naczyniowy odgrywa dużą rolę w przenoszeniu i przewodzeniu ciepła. Zapobiega on wytwarzaniu dużej różnicy ciepłoty w różnych częściach ciała. 

Pomiary energii emitowanej przez gorące ciała stałe w różnych zakresach długości fali pozwalają stwierdzić, że energia ta ma wartość maksymalną dla pewnej długości fali, zależnej od temperatury ciała stałego. Okazuje się, że odpowiadająca maksimum energii długość fali jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury ciała. Każde rozgrzane ciało emituje energię; im niższa jest temperatura ciała, tym większa jest długość fali odpowiadająca maksimum energii. Każde ciało emituje promieniowanie, niekiedy o fali bardzo długiej, przypadającej na zakres dalekiej podczerwieni czy fal radiowych.

Źródła i sposoby wtrwarzania

Promieniowanie podczerwone jest niewidzialne dla oka, jest jednak odczuwalne w postaci ciepła. Naturalnymi źródłami promieniowania podczerwonego są wszystkie ciała ogrzane, także ciało człowieka czy Słońce. Kiedy ciepłe i gorące przedmioty oddają ciepło przez promieniowanie, wysyłają promienie podczerwone. Pilot do zdalnego sterowania magnetowidem i telewizorem używa słabej wiązki promieni podczerwonych do przekazywania sygnałów sterujących zestawem. Ponadto źródłami promieniowania podczerwonego są także lampy żarowe wysokiej mocy, czy kwarcowe wysokociśnieniowe lampy rtęciowe. Podczerwień wysyła także nagrzana ziemia.

natura i własności

Promieniowanie podczerwone zachowuje się jak promieniowanie świetlne. Rozchodzi się w próżni, może być rejestrowane za pomocą aparatu fotograficznego, można je skupić za pomocą zwierciadeł. Tak jak światło, wychodzi z ogniska zwierciadła, odbija się od niego i biegnie równoległą wiązką, by po powtórnym odbiciu od drugiego zwierciadła znowu skupić się w jego ognisku. Podczerwień jest mało rozpraszana i absorbowana przez mgłę, ponieważ posiada większą długość fal niż promienie świetlne. Zdjęcia wykonane za pomocą podczerwonych filtrów, na specjalnych błonach fotograficznych, pokazują wiele niewidocznych dla oka szczegółów zamglonego krajobrazu. Atmosfera ziemska przepuszcza podczerwień w zakresie 400-700 nm. Promienie podczerwone są silnie pochłaniane przez niektóre składniki atmosfery (para wodna i dwutlenek węgla).
Promieniowanie podczerwone załamuje się w pryzmacie słabiej niż światło czerwone, widoczne przy rozszczepieniu światła białego w pryzmacie. Widma emisyjne par i gazów jednoatomowych mają linie widmowe w części podczerwonej, takk widmo wodoru.

---