Infrared radiation at mga aplikasyon nito

Ang electromagnetic radiation na may wavelength na 0.74 microns hanggang 2 mm ay tinatawag sa physics infrared radiation o infrared rays, dinaglat na «IR». Sinasakop nito ang bahaging iyon ng electromagnetic spectrum na nasa pagitan ng nakikitang optical radiation (nagmula sa pulang rehiyon) at ng short-wave radio frequency range.

Kahit na ang infrared radiation ay halos hindi nakikita ng mata ng tao bilang liwanag at walang anumang partikular na kulay, gayunpaman ito ay kabilang sa optical radiation at malawakang ginagamit sa modernong teknolohiya.

Ang mga infrared wave, na katangian, ay nagpapainit sa mga ibabaw ng mga katawan, kaya naman ang infrared radiation ay madalas ding tinatawag na thermal radiation. Ang buong infrared na rehiyon ay may kondisyong nahahati sa tatlong bahagi:

• malayong infrared na rehiyon — na may mga wavelength mula 50 hanggang 2000 microns;

• mid-IR region — na may mga wavelength mula 2.5 hanggang 50 microns;

• malapit sa infrared na rehiyon - mula 0.74 hanggang 2.5 microns.

Ang infrared radiation ay natuklasan noong 1800s.ng Ingles na astronomo na si William Herschel, at nang maglaon, noong 1802, nang nakapag-iisa ng Ingles na siyentipiko na si William Wollaston.

IR spectra

Ang atomic spectra na nakuha sa anyo ng mga infrared ray ay linear; condensed matter spectra - tuloy-tuloy; ang molecular spectra ay may banda. Ang konklusyon ay para sa mga infrared ray, kumpara sa nakikita at ultraviolet na mga rehiyon ng electromagnetic spectrum, ang mga optical na katangian ng mga sangkap, tulad ng koepisyent ng pagmuni-muni, paghahatid, repraksyon, ay ibang-iba.

Marami sa mga sangkap, bagama't nagpapadala sila ng nakikitang liwanag, ay lumalabas na opaque sa mga alon sa bahagi ng infrared range.

Halimbawa, ang isang layer ng tubig na ilang sentimetro ang kapal ay malabo sa mga infrared na alon na mas mahaba kaysa sa 1 micron, at sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay maaaring gamitin bilang isang thermal protection filter. At ang mga layer ng germanium o silikon ay hindi nagpapadala ng nakikitang liwanag, ngunit nagpapadala ng mga infrared ray ng isang tiyak na haba ng daluyong na rin. Ang mga malayong infrared ray ay madaling naililipat ng itim na papel at maaaring magsilbi bilang isang filter para sa kanilang paghihiwalay.

Karamihan sa mga metal, tulad ng aluminyo, ginto, pilak at tanso, ay sumasalamin sa infrared radiation na may mas mahabang wavelength, halimbawa, sa isang infrared wavelength na 10 microns, ang reflection mula sa mga metal ay umabot sa 98%. Ang mga solid at likido na hindi metal ay nagpapakita lamang ng bahagi ng saklaw ng IR, depende sa kemikal na komposisyon ng isang partikular na sangkap. Dahil sa mga tampok na ito ng pakikipag-ugnayan ng mga infrared ray sa iba't ibang media, matagumpay silang ginagamit sa maraming pag-aaral.

Infrared scattering

Ang mga infrared wave na ibinubuga ng Araw na dumadaan sa atmospera ng Earth ay bahagyang nakakalat at pinapahina ng mga molekula at atomo ng hangin. Ang oxygen at nitrogen sa atmospera ay bahagyang nagpapahina sa mga infrared ray, na nakakalat sa kanila, ngunit hindi ganap na sinisipsip ang mga ito, dahil sinisipsip nila ang bahagi ng mga sinag ng nakikitang spectrum.

Ang tubig, carbon dioxide, at ozone na nakapaloob sa atmospera ay bahagyang sumisipsip ng mga infrared ray, at ang tubig ay higit na sumisipsip sa kanila dahil ang infrared absorption spectra nito ay bumabagsak sa buong rehiyon ng infrared spectrum, at ang absorption spectra ng carbon dioxide ay nahuhulog lamang sa gitnang rehiyon. .

Ang mga layer ng atmospera na malapit sa ibabaw ng Earth ay nagpapadala ng napakakaunting infrared radiation, dahil ang usok, alikabok at tubig ay higit na pinapahina ito, na nagkakalat ng enerhiya sa kanilang mga particle. Kung mas maliit ang mga particle (usok, alikabok, tubig, atbp.), ang mas kaunting IR scattering at mas nakikitang wavelength scattering. Ang epektong ito ay ginagamit sa infrared photography.

Mga mapagkukunan ng infrared radiation

Para sa atin na naninirahan sa Earth, ang Araw ay isang napakalakas na likas na pinagmumulan ng infrared radiation dahil kalahati ng electromagnetic spectrum nito ay nasa infrared range. Ang mga maliwanag na lampara, ang infrared spectrum ay hanggang sa 80% ng enerhiya ng radiation.

Gayundin, ang mga artipisyal na mapagkukunan ng infrared radiation ay kinabibilangan ng: electric arc, gas discharge lamp at, siyempre, mga pampainit ng sambahayan ng mga elemento ng pag-init.Sa agham, upang makakuha ng mga infrared wave, ang Nernst pin, tungsten filament, pati na rin ang mga high-pressure mercury lamp at kahit na mga espesyal na IR laser ay ginagamit (ang neodymium glass ay nagbibigay ng wavelength na 1.06 microns, at isang helium-neon laser - 1.15 at 3.39 microns, carbon dioxide - 10.6 microns).

Mga IR receiver

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga infrared wave receiver ay batay sa conversion ng enerhiya ng radiation ng insidente sa iba pang mga anyo ng enerhiya na magagamit para sa pagsukat at paggamit. Ang infrared radiation na nasisipsip sa receiver ay nagpapainit sa thermosensitive na elemento at ang pagtaas ng temperatura ay naitala.

Ang mga photoelectric IR receiver ay bumubuo ng boltahe ng kuryente at kasalukuyang bilang tugon sa isang partikular na makitid na bahagi ng IR spectrum kung saan sila ay idinisenyo upang gumana, iyon ay, ang mga IR photoelectric na receiver ay pumipili. Para sa mga IR wave sa hanay na hanggang 1.2 μm, ang pagpaparehistro ng photographic ay isinasagawa gamit ang mga espesyal na photographic emulsion.

Ang infrared radiation ay malawakang ginagamit sa agham at teknolohiya, lalo na para sa paglutas ng mga problema sa praktikal na pananaliksik. Pinag-aaralan ang absorption at emission spectra ng mga molecule at solids na nahuhulog lang sa infrared region.

Ang pamamaraang ito sa pananaliksik ay tinatawag na infrared spectroscopy, na nagbibigay-daan sa paglutas ng mga problema sa istruktura sa pamamagitan ng pagsasagawa ng quantitative at qualitative spectral analysis. Ang malayong infrared na rehiyon ay naglalaman ng mga emisyon na dulot ng mga paglipat sa pagitan ng mga atomic na subplane. Salamat sa IR spectra, maaari mong pag-aralan ang mga istruktura ng mga shell ng elektron ng mga atomo.

At ito ay hindi upang banggitin ang photography, kapag ang parehong bagay na nakuhanan ng larawan sa una sa nakikita at pagkatapos ay sa infrared na hanay ay magiging iba ang hitsura, dahil dahil sa pagkakaiba sa paghahatid, scattering at pagmuni-muni para sa iba't ibang mga lugar ng electromagnetic spectrum, ang ilang mga elemento at mga detalye sa isang hindi pangkaraniwang mode ng pagbaril ng larawan ay maaaring ganap na nawawala: sa isang ordinaryong larawan, may isang bagay na mawawala, at sa isang infrared na larawan ay makikita ito.

Ang pang-industriya at pang-konsumo na paggamit ng infrared radiation ay hindi maaaring maliitin. Ito ay ginagamit para sa pagpapatuyo at pagpainit ng iba't ibang produkto at materyales sa industriya. Sa mga bahay, ang lugar ay pinainit.

Ang mga electro-optical transducers ay gumagamit ng mga photocathode na sensitibo sa infrared na rehiyon ng electromagnetic spectrum, na nagbibigay-daan sa iyong makita kung ano ang hindi nakikita ng mata.

Pinapayagan ka ng mga night vision device na makakita sa dilim dahil sa pag-iilaw ng mga bagay na may infrared ray, infrared binocular - para sa pagmamasid sa gabi, infrared na tanawin - para sa pagpuntirya sa kumpletong kadiliman, atbp. Sa pamamagitan ng paraan, sa tulong ng infrared radiation, ikaw maaaring magparami ng eksaktong pamantayan ng metro.

Ang mataas na sensitibong mga receiver ng IR wave ay nagbibigay-daan sa pagtukoy ng direksyon ng iba't ibang mga bagay sa pamamagitan ng kanilang thermal radiation, halimbawa, gumagana ang mga sistema ng paggabay ng missile, na dagdag na bumubuo ng kanilang sariling IR radiation.

Ang mga rangefinder at tagahanap batay sa infrared ray ay nagbibigay-daan upang obserbahan ang ilang mga bagay sa dilim at sukatin ang distansya sa kanila nang may mataas na katumpakan. Ang mga IR laser ay ginagamit sa siyentipikong pananaliksik, para sa pagsusuri sa kapaligiran, para sa mga komunikasyon sa espasyo, at higit pa.