radiației infraroșii, sau de radiații infraroșii, este radiația electromagnetică care ocupă o regiune spectrală între capătul roșu al luminii vizibile (cu o lungime de undă de 0,74 microni) și unde radio frecvență (1-2 mm). regiunea spectrului infraroșu conform clasificării internaționale este împărțit într-o proximă IR-A (de la 0,7 până la 1,4 microni), mediu IR-B (1,4 - 3 microni) și îndepărtat IR-C (peste 3 m). Descoperirea radiației infraroșii a avut loc în 1800, savantul englez W. Herschel a descoperit că a obținut cu ajutorul unei prisme din spectrul solar în străinătate lumină roșie (adică. E. În partea invizibilă a spectrului) temperatura crește bec. Termometru, plasat în spatele partea roșie a spectrului solar, a arătat o temperatură ridicată, în comparație cu controlul termometre poziționate lateral.
Sa demonstrat că radiația infraroșie respectă legile optice și, prin urmare, are aceeași natură ca lumina vizibilă. În 1923, Sovietul Fizica-AA Glagoleva Arkadieva a primit unde radio, cu o lungime de undă egală cu aproximativ 80 de microni, adică, corespunzătoare intervalului de lungime de undă în infraroșu. Astfel, s-a dovedit experimental că există o tranziție continuă de lumină vizibilă la lumină în infraroșu și de unde radio și, prin urmare, toate au un caracter electromagnetic.
radiației infraroșii, precum și spectrul de radiații vizibile și ultraviolete, pot consta din linii separate sau fâșii să fie continuu, în funcție de natura sursei de radiație în infraroșu. Atomii sau ionii excitați emit spectre în infraroșu. De exemplu, atunci când un vapori de mercur emite electric de descărcare o serie de linii înguste în intervalul 1,014 - 2,326 m, atomii de hidrogen - un număr de linii în intervalul 0,95 - 7,40 microni. Moleculele excitate emit spectre în infraroșu dungi datorită vibrațiilor și rotațiilor lor. Spectrele vibrationale-rotație și vibrație sunt localizate în principal în mijloc, ci pur și simplu de rotație - în regiunea de departe infraroșu. De exemplu, într-un spectru de radiație flacără de gaz observate benzi la aproximativ 2,7 microni emise de moleculele de apă, iar banda cu lungimi de undă de 2,7 microni și 4,2 microni emise de molecule de dioxid de carbon.
Toate corpurile solide încălzite emit un spectru infraroșu continuu. Acest lucru înseamnă că undele de radiații sunt prezente toate, fără excepție, frecvențele, și vorbesc despre radiația la o anumită lungime de undă, un exercițiu fără sens. Solidul încălzit radiază într-o gamă foarte largă de lungimi de undă. La temperaturi joase (sub 4000 K), radiația corpului solid încălzit aranjate aproape în întregime în regiunea în infraroșu și un corp pare întunecat. Pe măsură ce temperatura crește proporția de radiații vizibile crește regiunea și corpul inițial apare roșu închis, apoi roșu, galben și, în final, la temperaturi ridicate (peste 5000 K) - alb; În acest caz, atât energia totală a radiației cât și energia radiației infraroșii cresc.
Proprietățile radiației infraroșii
Proprietățile optice ale substanțelor (opacitate, reflexie, indicele de refracție) din regiunea în infraroșu a spectrului este în general destul de diferit de proprietățile optice în regiunile vizibile și ultraviolete. Multe substanțe care sunt transparente în regiunea vizibilă sunt opace, în unele zone ale radiației infraroșii și vice-versa. De exemplu, o grosime a stratului de apă de câțiva centimetri. Opac la radiații în infraroșu, cu o lungime de undă de> 1 micron (apa, prin urmare, adesea folosit ca un scut termic), o placă de germaniu și siliciu, opac în regiunea vizibilă, sunt transparente în infraroșu (germaniu la> 1,8 mm , siliciu pentru> 1,0 μm). Hârtia neagră este transparentă în infraroșu. Substanțele care sunt transparente la radiațiile infraroșii și opace în regiunea vizibilă sunt folosite ca filtre pentru separarea radiației infraroșii. Un număr de substanțe chiar și în straturi groase (câteva cm) sunt transparente în zone destul de mari ale spectrului infraroșu. Din aceste substanțe, se fabrică diferite părți optice (prisme, lentile, ferestre etc.) de dispozitive infraroșii. De exemplu, sticla este transparent la 2,7 microni, cuarț - până la 4,0 um și 100 um până la 1000 um, sare gemă - până la 15 microni, iodură de cesiu - 55 microni. Din polietilenă, parafină, teflon, diamant este transparent la lungimea de undă de> 100 microni. Cele mai multe metale reflexiei radiației infraroșii este mult mai mare decât pentru lumina vizibilă și crește cu lungimea radiației infraroșii. De exemplu, coeficientul de reflexie al lui Al, Au, Ag, Cu la o lungime de undă
10 pm ajunge la 98%. Substanțe nemetalice lichide și solide sunt în spectrul infraroșu al reflecției selective, cu poziția maximelor de reflexie depinde de compoziția chimică a substanței.
Absorbția și împrăștierea radiației infraroșii atunci când trece prin atmosfera Pământului, duce la o slăbire a radiației infraroșii. Azot și oxigen din aer nu absoarbe radiațiile infraroșii și slăbesc ea numai ca rezultat al difuziei, care, cu toate acestea, pentru radiații infraroșii este semnificativ mai mică decât cea pentru lumina vizibilă. vapori de apă, dioxid de carbon, ozon și alți contaminanți prezenți în atmosferă, absorb selectiv radiațiile infraroșii. In special absorb puternic benzile de absorbție în infraroșu a vaporilor de apă care sunt situate în aproape întreg spectrul de infraroșu și mediu în infraroșu - dioxid de carbon. Straturile de suprafață ale atmosferei din zona de mijloc în infraroșu are doar un număr mic de „ferestre“, care sunt transparente la radiații infraroșii.
Prezența particulelor în suspensie în atmosferă - gaze arse, praf, picaturi fine de apa (ceață, ceață) - conduce la o atenuare suplimentară a radiației infraroșii prin împrăștiere l pe particule, cu cantitatea de împrăștiere depinde de raportul dintre dimensiunile particulelor și lungimile de undă ale radiației infraroșii. Când dimensiunile particulelor mici (airbag ceață) radiații infraroșii, este împrăștiată mai mică decât lumina vizibilă (care este utilizat în imaginile infraroșu) și radiația infraroșu este împrăștiată la fel de mult pentru dimensiuni mari de picături mici (ceață), precum și radiații vizibile. O sursă puternică de radiație infraroșie este Soarele, aproximativ 50% din care se află în regiunea infraroșie. O proporție semnificativă (de la 70 la 80%) a energiei radiației provenite de la lămpile cu incandescență cu un filament de tungsten se datorează radiației infraroșii.
Atunci când fotografiați în întuneric și în unele dispozitive de vedere de noapte, lămpi de iluminat sunt echipate cu un filtru de lumină în infraroșu, care trece radiația numai în infraroșu. O sursă puternică de radiație infraroșie este un arc de cărbune cu o temperatură
3900 K, a cărui radiație este aproape de emisia unui corp negru, precum și diferite lămpi cu descărcare în gaz (ardere pulsată și continuă). Pentru încălzirea prin radiație a incintelor, spirale de sârmă de nicrom, încălzite la o temperatură
950 K. Pentru o mai bună concentrare a radiației infraroșii, aceste încălzitoare sunt furnizate cu reflectoare. In studiile științifice, de exemplu, în producția de spectre de absorbție în infraroșu, în diferite regiuni ale spectrului utilizând radiație infraroșie speciale: lămpi de tungsten cu bandă, PIN Nernst, globar, lămpi cu mercur de înaltă presiune, și altele. Radiația unor generatoare optice cuantice laser se află, de asemenea, în regiunea infraroșie a spectrului; de exemplu, cu laser radiație sticlă neodim are o lungime de undă de 1,06 m lungime laser pe un amestec de neon și heliu - 1,15 um și 3,39 um, cu laser dioxid de carbon - 10,6 m, iar INSB laser semiconductor - 5 microni și și colab.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: