Инфракрасное излучение.
Естественное инфракрасное излучение
Применение инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение:
Инфракрасное излучение – это электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм и частотой 430 ТГц) и микроволновым радиоизлучением (с длиной волны λ ~ 1-2 мм и частотой 300 ГГц).
Инфракрасное излучение (ИК-излучение), иногда называемое инфракрасным светом, представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны больше, чем у видимого света. Поэтому он (инфракрасный свет) обычно невидим для человеческого глаза, хотя ИК-излучение на длинах волн до 1050 нм от специально импульсных лазеров может быть замечено человеком при определенных условиях. Ниже инфракрасного находится микроволновый участок электромагнитного спектра.
Инфракрасное излучение испускают возбуждённые атомы или ионы. Как и любое другое электромагнитное излучение ИК-свет ведет себя одновременно как волна, и как ее квантовая частица – фотон.
Энергия фотонов инфракрасного излучения составляет от 1,7 эВ до 1,24 мэВ.
Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом сэром Уильямом Гершелем, который открыл вид невидимого излучения в спектре, более низком по энергии, чем красный свет, посредством его воздействия на термометр.
Инфракрасное излучение также называют «тепловым излучением», так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом – инфракрасном диапазоне. Большая часть теплового излучения, испускаемого объектами вблизи комнатной температуры, является инфракрасным.
Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра от 0,74 мкм до 1000 мкм.
Сильное инфракрасное излучение опасно для здоровья человека.
Естественное инфракрасное излучение:
Источником естественного инфракрасного излучения является Солнце. Когда Солнце находится в зените, мощность его излучения составляет чуть более 1 кВт на квадратный метр на уровне моря. Из этой энергии 527 Вт приходится на инфракрасное излучение, 445 Вт – на видимый свети, 32 Вт – на ультрафиолетовое излучение.
Почти все инфракрасное излучение в солнечном свете является ближним инфракрасным излучением, длина волны составляет менее 4 мкм.
Поверхность Земли и облака поглощают видимое и невидимое излучение от Солнца и переизлучают большую часть поглощённой энергии в виде инфракрасного излучения обратно в атмосферу. Некоторые вещества в атмосфере, главным образом капли воды и водяной пар, а также диоксид углерода, метан, азот, гексафторид серы и хлорфторуглерод поглощают это инфракрасное излучение и вновь излучают его во всех направлениях, включая обратно на Землю. Таким образом, создается парниковый эффект.
Виды инфракрасного излучения:
Диапазон инфракрасного излучения часто подразделяется на более мелкие диапазоны. Существует несколько классификаций видов инфракрасного излучения.
Обычная схема деления инфракрасного излучения:
| Название | Название на англ. и аббревиатура | Длина волны | Частота | Энергия фотонов | Температура | Характеристики |
| Ближнее ИК-излучение | Near-infrared, NIR | 0,75-1,4 мкм | 214-400 ТГц | 886-1653 мэВ | 3,864-2,070 К (3,591-1,797 °C) |
В этом диапазоне работают широко распространенные инфракрасные светодиоды и лазеры для систем волоконной и воздушной оптической связи. Видеокамеры и приборы ночного видения на основе электронно-оптические преобразователи также чувствительны в этом диапазоне. |
| Коротковолновое инфракрасное излучение | Short-wavelength infrared, SWIR | 1,4-3 мкм | 100-214 ТГц | 413-886 мэВ | 2,070-966 К (1,797-693 °C) |
Диапазон 1530-1560 нм преобладает в области дальней связи. |
| Инфракрасное излучение средней длины волны | Mid-wavelength infrared, MWIR.
Также называется промежуточным инфракрасным излучением (IIR) |
3-8 мкм | 37-100 ТГц | 155-413 мэВ | 966-362 K (693-89 °C) |
В этом диапазоне начинают излучать тела, нагретые до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловые головки самонаведения систем ПВО и технические тепловизоры. |
| Длинноволновое инфракрасное излучение | Long-wavelength infrared, LWIR | 8-15 мкм | 20-37 ТГц | 83-155 МмэВ | 362-193 К (89 – -80 °C) |
В этом диапазоне начинают излучать тела с температурами около нуля градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловизоры для приборов ночного видения. |
| Дальнее инфракрасное излучение | Far-infrared, FIR | 15-1000 мкм | 0,3-20 ТГц | 1,2-83 мэВ | 193-3 К (-80,15 – -270,15 °C) |
Ближнее ИК-излучение и коротковолновое инфракрасное излучение иногда называют “отраженным инфракрасным излучением”, тогда как инфракрасное излучение средней длины волны и длинноволновое инфракрасное излучение иногда называют “тепловым инфракрасным излучением”.
CIE схема деления инфракрасного излучения:
Международная комиссия по освещённости (англ. International Commission on Illumination) рекомендует разделение инфракрасного излучения на следующие три группы:
| Обозначение | Длина волны |
| IR-A | 700 нм – 1400 нм (0,7 мкм – 1,4 мкм) |
| IR-B | 1400 нм – 3000 нм (1,4 мкм – 3 мкм) |
| IR-C | 3000 нм – 1 мм (3 мкм – 1000 мкм) |
ISO 20473 схема деления инфракрасного излучения:
Международная организация по стандартизации, ИСО (англ. International Organization for Standardization, ISO) предлагает следующую схему разделения инфракрасного излучения:
| Обозначение | Аббревиатура | Длина волны |
| Ближний инфракрасный диапазон | NIR | 0,78-3 мкм |
| Средний инфракрасный диапазон | MIR | 3-50 мкм |
| Дальний инфракрасный диапазон | FIR | 50-1000 мкм |
Астрономическая схема деления инфракрасного излучения:
Астрономы обычно делят инфракрасный спектр следующим образом:
| Обозначение | Аббревиатура | Длина волны |
| Ближний инфракрасный диапазон | NIR | (0.7…1) – 5 мкм |
| Средний инфракрасный диапазон | MIR | 5 – (25…40) мкм |
| Дальний инфракрасный диапазон | FIR | (25…40) – (200…350) мкм |
Применение инфракрасного излучения:
Инфракрасное излучение используется:
– в приборах ночного видения, тепловизорах, инфракрасных обогревателях и излучателях, в инфракрасных спектрометрах и пр. приборах и устройствах,
– в научных исследованиях, например, в инфракрасной астрономии,
– для передачи данных и дистанционном управлении,
– в медицине,
– в пищевой промышленности, в т.ч. для стерилизации пищевых продуктов,
– в военном деле.
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Инфракрасное_излучение
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com