Infrardeče sevanje ali infrardeča svetloba je vrsta sevalne energije, ki je človeškim očem nevidna, vendar jo lahko čutimo kot toploto. Vsi predmeti v vesolju oddajajo nekaj ravni IR sevanja, vendar sta dva najočitnejša vira sonce in ogenj.
IR je vrsta elektromagnetnega sevanja, kontinuiteta frekvenc, ki nastanejo, ko atomi absorbirajo in nato sprostijo energijo. Elektromagnetno sevanje od najvišje do najnižje frekvence vključuje gama žarke, rentgenske žarke, ultravijolično sevanje, vidno svetlobo, infrardeče sevanje, mikrovalove in radijske valove. Te vrste sevanja skupaj sestavljajo elektromagnetni spekter.
Britanski astronom William Herschel je leta 1800 odkril infrardečo svetlobo, poroča NASA. V poskusu za merjenje razlike temperature med barvami v vidnem spektru je postavil termometre na pot svetlobe znotraj vsake barve vidnega spektra. Opazoval je zvišanje temperature od modre do rdeče in ugotovil je še toplejše merjenje temperature tik za rdečim koncem vidnega spektra.
V elektromagnetnem spektru se infrardeči valovi pojavljajo na frekvencah nad frekvencami mikrovalov in tik pod frekvenco rdeče vidne svetlobe, od tod tudi ime "infrardeči." Po podatkih kalifornijskega tehnološkega inštituta (Caltech) so valovi infrardečega sevanja daljši od žarkov vidne svetlobe. IR frekvence se gibljejo od približno 3 gigahercev (GHz) do približno 400 terahercev (THz), valovne dolžine pa naj bi se gibale med 1.000 mikrometrov (µm) in 760 nanometrov (2.9921 palcev), čeprav po podatkih NASA te vrednosti niso dokončne.
Podobno kot spekter vidne svetlobe, ki sega od vijolične (najkrajša valovna dolžina vidne svetlobe) do rdeče (najdaljša valovna dolžina), ima infrardeče sevanje svoj razpon valovnih dolžin. Krajši valovi "skoraj infrardečega", ki so bližje vidni svetlobi na elektromagnetnem spektru, ne oddajajo nobene zaznavne toplote in so tisto, kar se izpušča z daljinskega upravljalnika televizorja, da spremeni kanale. Daljši "daljinsko infrardeči" valovi, ki so bližje mikrovalovnemu odseku na elektromagnetnem spektru, se lahko počutijo kot intenzivna toplota, kot je toplota sončne svetlobe ali ognja, poroča NASA.
IR sevanje je eden od treh načinov prenosa toplote z enega kraja na drugega, ostala dva pa sta konvekcija in prevodnost. Vse s temperaturo nad približno 5 stopinj Kelvina (minus 450 stopinj Farenhejta ali minus 268 stopinj Celzija) oddaja IR sevanje. Univerza v Tennesseeju sonce oddaja polovico celotne energije kot IR, večina vidne svetlobe zvezde pa se absorbira in ponovno oddaja kot IR.
Rabe gospodinjstev
Gospodinjski aparati, kot so toplotne žarnice in opekači, uporabljajo IR sevanje za prenos toplote, prav tako industrijski grelci, kot so tisti, ki se uporabljajo za sušenje in strjevanje materialov. Žarnice z žarilno nitko pretvorijo le približno 10 odstotkov svoje vložke električne energije v vidno svetlobno energijo, ostalih 90 odstotkov pa pretvori v infrardeče sevanje, poroča agencija za varstvo okolja.
Infrardeči laserji se lahko uporabljajo za komunikacijo od točke do točke na razdaljah nekaj sto metrov ali jardov. Televizijski daljinski upravljalniki, ki se zanašajo na infrardeče sevanje, sprožijo impulze IR energije iz svetleče diode (LED) do IR sprejemnika na televizorju, v skladu s Kako stvari potekajo. Sprejemnik pretvori svetlobne impulze v električne signale, ki mikroprocesorju naročijo, naj izvede programirani ukaz.
Infrardeče zaznavanje
Ena najbolj uporabnih aplikacij IR spektra je pri zaznavanju in zaznavanju. Vsi predmeti na Zemlji oddajajo IR sevanje v obliki toplote. To lahko zaznajo elektronski senzorji, kot so tisti, ki se uporabljajo v očalih za nočni vid in infrardečih kamerah.
Preprost primer takega senzorja je bolometer, ki ga sestavlja teleskop z temperaturno občutljivim uporom ali termistorjem v njegovi goriščni točki, sporočajo iz kalifornijske univerze Berkeley (UCB). Če toplo telo pride v vidno polje tega instrumenta, toplota povzroči zaznavno spremembo napetosti v termistorju.
Kamere za nočni vid uporabljajo bolj izpopolnjeno različico bolometra. Te kamere običajno vsebujejo slikovne čipe naprave, povezane s polnjenjem (CCD), ki so občutljivi na IR svetlobo. Slika, ki jo oblikuje CCD, se lahko nato reproducira v vidni svetlobi. Ti sistemi so lahko dovolj majhni, da se lahko uporabljajo v ročnih napravah ali nosljivih očalih za nočno gledanje. Kamere se lahko uporabljajo tudi za prikazovanje pušk z ali brez dodatka IR laserja za usmerjanje.
Infrardeča spektroskopija meri IR emisije iz materialov na določenih valovnih dolžinah. IR spekter snovi bo pokazal značilne kaplje in vrhove, ko fotoni (delci svetlobe) absorbirajo ali oddajajo elektrone v molekulah med prehodom elektronov med orbite ali energijsko stopnjo. Te spektroskopske informacije lahko nato uporabimo za identifikacijo snovi in spremljanje kemijskih reakcij.
Po besedah Roberta Mayanovića, profesorja fizike na državni univerzi Missouri, je infrardeča spektroskopija, kot je Fourierjeva infrardeča (FTIR) spektroskopija, zelo koristna za številne znanstvene aplikacije. Ti vključujejo preučevanje molekulskih sistemov in 2D materialov, kot je grafen.
Infrardeča astronomija
Caltech opisuje infrardečo astronomijo kot "odkrivanje in proučevanje infrardečega sevanja (toplotne energije), ki ga oddajajo predmeti v vesolju." Napredek sistemov za slikanje IR CCD je omogočil podrobno opazovanje porazdelitve virov IR v vesolju, razkrivanje zapletenih struktur v meglicah, galaksijah in obsežne strukture vesolja.
Ena od prednosti opazovanja IR je, da lahko zazna predmete, ki so preveč kul, da oddajajo vidno svetlobo. To je pripeljalo do odkritja doslej neznanih predmetov, vključno s kometi, asteroidi in močanimi medzvezdnimi oblaki prahu, ki so videti razširjeni po celotni galaksiji.
IR astronomija je še posebej uporabna za opazovanje hladnih molekul plina in za določanje kemične sestave prašnih delcev v medzvezdnem mediju, je povedal Robert Patterson, profesor astronomije na državni univerzi Missouri. Ta opažanja potekajo s pomočjo specializiranih CCD detektorjev, ki so občutljivi na IR fotone.
Naslednja prednost IR sevanja je, da njegova daljša valovna dolžina pomeni, da ne razkropi toliko vidne svetlobe, poroča NASA. Medtem ko vidno svetlobo lahko absorbirajo ali odbijajo delci plina in prahu, daljši valovi IR preprosto te majhne ovire. Zaradi te lastnosti se IR lahko uporablja za opazovanje predmetov, katerih svetloba je zakrita s plinom in prahom. Takšni predmeti vključujejo novo nastajajoče zvezde, vdane v meglice ali središče Zemljine galaksije.
Ta članek je 27. februarja 2019 posodobil sodelavec Science Science Traci Pedersen.
