Infrarød stråling , eller IR-stråling , er en type elektromagnetisk stråling , med en bølgelengde lengre enn synlig lys , men kortere enn mikrobølger . Derfor har den en lavere frekvens enn synlig lys og høyere enn mikrobølger. Bølgelengdeområdet er fra omtrent 0,7 til 1000 mikrometer . [ 1 ] Infrarød stråling sendes ut av ethvert legeme hvis temperatur er høyere enn 0 Kelvin , dvs. -273,15 grader Celsius ( absolutt null ).[ 1 ]
Derfor er den usynlig for det menneskelige øyet. IR er generelt forstått å omfatte bølgelengder fra den nominelle røde kanten av det synlige spekteret , rundt 700 nanometer ( frekvens 430 THz ), ned til 1 millimeter (300 GHz ) [ 2 ] (selv om bølgelengder Lengre IR-er oftere referert til som terahertz-stråling ). Svartkroppsstråling fra objekter nær romtemperatur er nesten hele den infrarøde bølgelengden. Som en form for elektromagnetisk stråling forplanter infrarød stråling energi og momentum , med egenskaper som tilsvarer bølge-partikkel-dualiteten til en bølge og til en partikkel, fotonet .
Infrarød stråling ble oppdaget i 1800 av astronomen Sir William Herschel , som oppdaget en type usynlig stråling i spekteret med lavere energi enn rødt lys, gjennom dens effekt på et termometer . [ 3 ] Det ble til slutt funnet at litt mer enn halvparten av den totale energien til Solen når jorden i form av infrarødt. Balansen mellom absorbert og utsendt infrarød stråling har en kritisk effekt på jordens klima .
Infrarød stråling sendes ut eller absorberes av molekyler når de endrer sine rotasjons- vibrasjonsbevegelser . Det begeistrer vibrasjonsmoduser i et molekyl gjennom en endring i dipolmomentet , noe som gjør det til et nyttig frekvensområde for studiet av disse energitilstandene for molekyler med passende symmetri. Infrarød spektroskopi undersøker absorpsjon og overføring av fotoner i det infrarøde området. [ 4 ]
Infrarød stråling brukes i industrielle, vitenskapelige, militære, kommersielle og medisinske applikasjoner. Nattsynsenheter som bruker aktiv nær-infrarød belysning gjør at mennesker eller dyr kan observeres uten at observatøren blir oppdaget. Infrarød astronomi bruker teleskoper utstyrt med sensorer for å trenge gjennom støvete områder av verdensrommet som molekylære skyer , for å oppdage objekter som planeter og for å se svært rødforskyvede objekter fra det tidlige universet . [ 5 ] Infrarøde termiske kameraer brukes til å oppdage varmetap i isolerte systemer, for å observere endringer i blodstrømmen til huden og for å oppdage overoppheting av elektriske komponenter. [ 6 ]
Militære og sivile applikasjoner inkluderer målinnsamling , overvåking , nattsyn , målsøking og sporing. Mennesker, ved normal kroppstemperatur, stråler hovedsakelig ved bølgelengder på omtrent 10 μm (mikrometer). Ikke-militær bruk inkluderer termisk effektivitetsanalyse , miljøovervåking, inspeksjon av industrianlegg, deteksjon av jordbruksoperasjoner , fjerntemperaturføling, trådløs kommunikasjon med kort rekkevidde , spektroskopi og værvarsling .
Infrarød ble oppdaget i 1800 av William Herschel , en tyskfødt engelsk astronom . Herschel plasserte et kvikksølvtermometer i spekteret oppnådd av et glassprisme for å måle varmen som sendes ut av hver farge . Han fant ut at varmen var sterkest på den røde siden av spekteret og bemerket at det ikke var noe lys der. Dette er den første erfaringen som viser at varme kan overføres av en usynlig form for lys. Herschel kalte denne strålingen "varmestråler", et ganske populært navn gjennom hele 1800-tallet som til slutt ga plass til den mer moderne infrarøde strålingen.
De første infrarøde strålingsdetektorene var bolometre , instrumenter som fanger opp stråling ved temperaturstigningen produsert i en absorberende detektor.
Infrarød stråling strekker seg fra den nominelle røde kanten av det synlige spekteret ved 700 nanometer (nm) ned til 1 millimeter (mm). Dette området av bølgelengder tilsvarer et frekvensområde fra omtrent 430 THz opp til 300 GHz . Under infrarød er mikrobølgedelen av det elektromagnetiske spekteret .
Lyssammenligning [ 7 ] | |||||||
Navn | Bølgelengde | Frekvens (Hz) | Fotonenergi (eV) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Gammastråler | mindre enn 0,01nm | mer enn 30Hz | mer enn 124 keV | ||||
Røntgenstråler | 0,01nm – 10nm | 30Hz – 30PHz | 124 keV – 124 eV | ||||
Ultrafiolett | 10nm – 400nm | 30Phz – 790Thz | 124 eV – 3,3 eV | ||||
synlig lys | 400nm – 700nm | 790THz – 430THz | 3,3 eV – 1,7 eV | ||||
infrarød | 700nm – 1mm | 430THz – 300GHz | 1,7 eV – 1,24 meV | ||||
Mikrobølgeovn | 1 mm – 1 m | 300GHz – 300MHz | 1,24meV – 1,24μeV | ||||
Radio | 1m – 10.000 km | 300MHz – 30Hz | 1,24μeV – 124feV |
Sollys, ved en effektiv temperatur på 5.780 kelvin (5.510 °C, 9.940 °F), består av nær-termisk spektrumstråling som er litt over midt-infrarød. I senit gir sollys en innstråling på litt over 1 kilowatt per kvadratmeter ved havnivå. Av denne energien er 527 watt fra infrarød stråling, 445 watt fra synlig lys og 32 watt fra ultrafiolett stråling . [ 8 ] Nesten all infrarød stråling i sollys er nær infrarød, mindre enn 4 mikrometer.
På jordoverflaten, ved mye lavere temperaturer enn solens overflate, består noe av den termiske strålingen av infrarød i det midt-infrarøde området, mye lenger enn i sollys. Imidlertid er svartlegeme, eller termisk, stråling kontinuerlig: den sender ut stråling ved alle bølgelengder. Av disse naturlige prosessene med termisk stråling er det bare lyn og naturlige branner som er varme nok til å produsere mye synlig energi, og branner produserer mye mer infrarød energi enn synlig lys. [ 9 ]
Infrarød er klassifisert, i henhold til deres bølgelengde, på denne måten: [ 10 ]
Den nære infrarøde er den regionen som er nærmest i bølgelengde til stråling som kan detekteres av det menneskelige øyet. det midtre og fjerne infrarøde beveger seg gradvis bort fra det synlige spekteret. Andre definisjoner følger ulike fysiske mekanismer (utslippstopper, kontra bånd, vannabsorpsjon) og nyere følger tekniske årsaker (vanlige silisiumdetektorer er følsomme for ca. 1050nm, mens InGaAs-følsomhet starter rundt 950nm). og slutter mellom 1700 og 2600). nm, avhengig av den spesifikke konfigurasjonen). Internasjonale standarder for disse spesifikasjonene er foreløpig ikke tilgjengelige.
Utseendet til infrarødt er definert (i henhold til forskjellige standarder) ved forskjellige verdier, typisk mellom 700nm og 800nm, men grensen mellom synlig og infrarødt lys er ikke nøyaktig definert. Det menneskelige øyet er markant mindre følsomt for lys over 700 nm bølgelengde, så lengre bølgelengder gir ubetydelig bidrag til scener opplyst av vanlige lyskilder. Imidlertid kan spesielt intenst nær-infrarødt lys (f.eks. fra IR-lasere, IR-LED-kilder eller fra sterkt dagslys med synlig lys eliminert av fargede geler) oppdages ned til ca. 780nm og vil oppfattes som rødt lys. Intense lyskilder som gir bølgelengder opp til 1050nm kan sees på som en matt rød glød, noe som forårsaker noen problemer med nær-infrarød belysning av scener i mørket (dette praktiske problemet løses vanligvis ved indirekte belysning). Bladene er spesielt lyse i det nære infrarøde området, og hvis alle synlige lyslekkasjer rundt et infrarødt filter blokkeres og øyet har et øyeblikk til å tilpasse seg det ekstremt svake bildet som kommer fra et visuelt ugjennomsiktig, er det mulig å se Wood-effekten som består av av løvverk som gløder i infrarødt. [tjue]
Materie sender ut termisk stråling på grunn av sin energiske karakterisering (se svart kropp ) . Generelt er bølgelengden der et legeme sender ut maksimal stråling omvendt proporsjonal med dens temperatur ( Wiens lov ). På denne måten har de fleste gjenstander ved hverdagstemperaturer sitt utslippsmaksimum i det infrarøde. Levende vesener , spesielt pattedyr , sender ut en stor del av strålingen i den delen av det infrarøde spekteret , på grunn av kroppsvarmen .
Kraften som sendes ut som varme av en menneskekropp, for eksempel, kan hentes fra overflaten av huden (ca. 2 kvadratmeter) og kroppstemperaturen (ca. 37 °C, eller 310 K), ved hjelp av Stefan- Boltzmann Law , og den viser seg å være rundt 100 watt. [ 11 ]
Dette er nært beslektet med den såkalte "termiske sensasjonen", ifølge hvilken vi kan føle oss varme eller kalde uavhengig av omgivelsestemperaturen, avhengig av strålingen vi mottar (for eksempel fra solen eller andre varme kropper i nærheten): Hvis vi mottar mer enn de 100 wattene som vi avgir, vil vi ha varme, og hvis vi mottar mindre, vil vi ha kulde. I begge tilfeller er temperaturen på kroppen vår konstant (37 °C), og temperaturen på luften som omgir oss er også konstant. Derfor har den termiske følelsen i stille luft kun å gjøre med mengden stråling (vanligvis infrarød) som vi mottar og balansen med den vi hele tiden sender ut som varme kropper som vi er. Hvis det i stedet er vind, kan luftlaget i kontakt med huden vår erstattes av luft ved en annen temperatur, noe som også endrer den termiske balansen og modifiserer den termiske følelsen.
Generelt sender objekter ut infrarød stråling over et fullt spekter av bølgelengder, men noen ganger er bare et begrenset område av spekteret av interesse fordi sensorer vanligvis bare samler stråling innenfor en bestemt båndbredde. Termisk infrarød stråling har også en maksimal emisjonsbølgelengde, som er omvendt proporsjonal med den absolutte temperaturen til objektet, ifølge Wiens forskyvningslov . Det infrarøde båndet er vanligvis delt inn i mindre seksjoner, selv om måten det infrarøde spekteret er delt på varierer i henhold til de forskjellige områdene der infrarødt brukes.
Infrarød, som navnet tilsier, anses generelt å starte med bølgelengder som er lengre enn de som er synlige for det menneskelige øyet. Det er imidlertid ingen "hard" bølgelengdegrense for hva som er synlig, da øyets følsomhet avtar raskt, men jevnt, for bølgelengder over ca. 700nm. Lengre bølgelengder kan derfor sees hvis de er lyse nok, selv om de fortsatt kan klassifiseres som infrarøde etter de vanlige definisjonene. Dermed kan lyset fra en nær-infrarød laser virke svakt rødt og kan være farlig da det kan være ganske sterkt. Og selv infrarød med bølgelengder på opptil 1050 nm fra pulserende lasere kan sees av mennesker under visse forhold. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
En vanlig brukt inndelingsordning er: [ 16 ]
Navn | Forkortelse | Bølgelengde | Frekvens | foton energi | Temperatur [ 17 ] | Karakteristisk |
---|---|---|---|---|---|---|
nær infrarødt | NIR, IR-A DIN | 0,75–1,4μm _ | 214–400THz _ | 886–1,653 meV | 3864–2070K; (3 591–1 797 °C) | Definert av vannabsorpsjon, [ referanse nødvendig ] og ofte brukt i fiberoptisk telekommunikasjon på grunn av lave dempningstap i SiO 2 (silika) glassmediet. Bildeforsterkere er følsomme for dette området av spekteret; Eksempler inkluderer nattsynsenheter som nattsynsbriller. Nær infrarød spektroskopi er en annen vanlig applikasjon. |
kortbølge infrarød | SWIR, IR-B DIN | 1,4–3μm | 100–214 THz | 413–886 meV | 2070–966 K (1797–693 °C) | Vannabsorpsjonen øker betydelig ved 1450 nm. Området fra 1530 til 1560 nm er det dominerende spektrale området for langdistanse telekommunikasjon. |
middels bølgelengde infrarød | MWIR, IR-C DIN ; MidIR. [ 18 ] Også kalt intermediate infrared (IIR) | 3–8 μm | 37–100 THz | 155–413 meV | 966–362 K (693–89 °C) | I guidet missilteknologi er 3–5 μm-delen av dette båndet det atmosfæriske vinduet der målsøkende hodene til passive varmesøkende IR- missiler er utformet for å operere, med målflyets infrarøde signatur, vanligvis jetmotoren. . eksosfyr. Denne regionen er også kjent som termisk infrarød. |
lang bølgelengde infrarød | LWIR, IR-C DIN | 8–15 μm | 20–37 THz | 83–155 meV | 362-193K
(89 - −80 °C) |
"Thermal imaging"-området, der sensorer kan oppnå et fullstendig passivt bilde av objekter med en temperatur bare litt over romtemperatur, for eksempel menneskekroppen, basert utelukkende på termiske utslipp og ikke krever belysning som solen, månen eller infrarød belysning. Denne regionen kalles også "termisk infrarød". |
langt infrarødt | GRAN | 15–1 000 μm | 0,3–20 THz | 1,2–83 meV | 193–3K
(−80,15 – −270,15 °C) |
(se også langt- infrarød og fjern-infrarød laser ) |
NIR og SWIR kalles noen ganger "reflektert infrarød", mens MWIR og LWIR noen ganger kalles "termisk infrarød". På grunn av karakteren til svartkroppsstrålingskurver, vil typiske "varme" objekter, som eksosrør, ofte fremstå lysere i MW sammenlignet med det samme objektet sett i LW.
Den internasjonale belysningskommisjonen (CIE) anbefalte delingen av infrarød stråling i følgende tre bånd: [ 19 ]
Forkortelse | Bølgelengde | Frekvens |
---|---|---|
SKAL | 700 nm – 1400 nm (0,7 μm – 1,4 μm) |
215THz – 430THz |
IR-B | 1400 nm – 3 000 nm (1,4 μm – 3 μm) |
100THz – 215THz |
IR-C | 3 000 nm – 1 mm (3 μm – 1 000 μm) |
300GHz – 100THz |
ISO 20473 spesifiserer følgende skjema: [ 20 ]
Betegnelse | Forkortelse | Bølgelengde |
---|---|---|
nær infrarødt | NIR | 0,78–3μm |
middels infrarød | MIR | 3–50 μm |
langt infrarødt | GRAN | 50–1000 μm |
Astronomer deler vanligvis det infrarøde spekteret på følgende måte: [ 21 ]
Betegnelse | Forkortelse | Bølgelengde |
---|---|---|
nær infrarødt | NIR | 0,7 til 2,5 μm |
middels infrarød | MIR | 3 til 25 μm |
langt infrarødt | GRAN | større enn 25μm. |
Disse inndelingene er ikke nøyaktige og kan variere etter publisering. De tre regionene brukes til observasjon av forskjellige temperaturområder [ referanse nødvendig ] , og derfor av forskjellige miljøer i rommet.
Det vanligste fotometriske systemet som brukes i astronomi tildeler store bokstaver til forskjellige spektralområder avhengig av filtrene som brukes; I, J, H og K dekker de nær-infrarøde bølgelengdene; L, M, N og Q refererer til det midt-infrarøde området. Disse bokstavene er vanligvis forstått å referere til atmosfæriske vinduer og vises for eksempel i titlene på mange vitenskapelige artikler.
Et tredje opplegg deler båndet basert på responsen til flere detektorer: [ 10 ]
Den nære infrarøde er den regionen som er nærmest i bølgelengde til stråling som kan detekteres av det menneskelige øyet. Midt-infrarød og fjern-infrarød beveger seg gradvis bort fra det synlige spekteret . Andre definisjoner skyldes forskjellige fysiske mekanismer (utslippstopper, bånd, vannabsorpsjon) og de nyeste skyldes tekniske årsaker (vanlige silisiumdetektorer er følsomme opp til ca. 1050 nm, mens InGaAs- følsomhet starter rundt 950 nm og slutter mellom 1700 og 2600 nm, avhengig av den spesifikke konfigurasjonen). Det er foreløpig ingen internasjonale standarder for disse spesifikasjonene.
Starten av infrarødt er definert (av forskjellige standarder) ved forskjellige verdier, vanligvis mellom 700nm og 800nm, men grensen mellom synlig og infrarødt lys er ikke nøyaktig definert. Det menneskelige øyet er markant mindre følsomt for lys over 700 nm bølgelengden, så lengre bølgelengder bidrar ubetydelig til scener opplyst av vanlige lyskilder. Imidlertid kan spesielt intenst nær-infrarødt lys (for eksempel fra IR- lasere , IR-LED-kilder eller sterkt dagslys med synlig lys fjernet av fargegeler) oppdages ned til ca. 780nm, og vil bli oppfattet som rødt lys. Intense lyskilder som gir bølgelengder opp til 1050nm kan sees på som en matt rød glød, noe som gjør det vanskelig å belyse nær-infrarøde scener i mørket (dette praktiske problemet løses vanligvis ved indirekte belysning). Bladene er spesielt lyse i nær IR, og hvis alle synlige lyslekkasjer rundt et IR-filter blokkeres, og øyet får et øyeblikk til å tilpasse seg det ekstremt svake bildet som kommer gjennom et visuelt ugjennomsiktig fotografisk filter som går gjennom IR-en, er det mulig å se Wood-effekten som består av at løvet gløder i IR. [ 22 ]
I optisk kommunikasjon er delen av det infrarøde spekteret som brukes delt inn i syv bånd basert på tilgjengeligheten av lyskilder som transmitterer/absorberer materialer (fibre) og detektorer: [ 23 ]
Bånd | Beskrivelse | bølgelengdeområde |
---|---|---|
O-bånd | Opprinnelig | 1 260–1 360 nm |
E-band | Forlenget | 1 360–1 460 nm |
S band | kort bølgelengde | 1 460–1 530 nm |
C-bånd | Konvensjonell | 1 530–1 565 nm |
L band | lang bølgelengde | 1 565–1 625 nm |
U band | ultra lang bølgelengde | 1 625–1 675 nm |
"Band C" er det dominerende båndet for langdistanse telekommunikasjonsnettverk. S- og L-båndene er basert på mindre etablert teknologi og er ikke like utbredt.
Infrarød stråling er populært kjent som "termisk stråling", [ 24 ] men lys og elektromagnetiske bølger av en hvilken som helst frekvens varmer opp overflatene som absorberer dem. Infrarødt lys fra solen står for 49 % [ 25 ] av jordas oppvarming, mens resten skyldes at synlig lys absorberes og deretter gjenutstråles ved lengre bølgelengder. Det synlige eller ultrafiolette lyset som sendes ut av laseren kan forkulle papir, og glødende gjenstander sender ut synlig stråling. Objekter ved romtemperatur vil avgi spontane stråling av stråling konsentrert hovedsakelig i 8 til 25 μm båndet, men dette er ikke ulikt utslipp av synlig lys fra glødende objekter og ultrafiolett fra enda varmere objekter (se svart kropp og forskyvningslov). ). [ 26 ]
Varme er energi i transitt som strømmer på grunn av en temperaturforskjell. I motsetning til varme som overføres ved termisk ledning eller termisk konveksjon , kan termisk stråling forplante seg gjennom et vakuum . Termisk stråling er preget av et bestemt spekter av mange bølgelengder som er assosiert med utslipp av et objekt, på grunn av vibrasjonen av dets molekyler ved en gitt temperatur. Termisk stråling kan sendes ut av objekter i alle bølgelengder, og ved svært høye temperaturer er denne strålingen assosiert med spektre som er mye høyere enn det infrarøde, og strekker seg til de synlige, ultrafiolette og til og med røntgenområdene (for eksempel koronasolen ). Derfor er den populære assosiasjonen av infrarød stråling med termisk stråling bare en tilfeldighet basert på de typiske (forholdsvis lave) temperaturene som finnes nær overflaten av planeten Jorden.
Konseptet med emissivitet er viktig for å forstå infrarøde utslipp av objekter. Dette er en egenskap til en overflate som beskriver hvordan dens termiske utslipp avviker fra ideen om en svartkropp . For å forklare ytterligere, kan det hende at to objekter med samme fysiske temperatur ikke viser det samme infrarøde bildet hvis de har forskjellig emissivitet. For eksempel, for en forhåndsinnstilt emissivitetsverdi, vil objekter med høyere emissivitet virke varmere, og de med lavere emissivitet vil virke kjøligere (forutsatt, som ofte er tilfellet, at det omgivende miljøet er kjøligere enn det omkringliggende miljøet). Vist). Når et objekt ikke har perfekt emissivitet, får det reflektivitet og/eller gjennomsiktighetsegenskaper, slik at temperaturen i omgivelsene delvis reflekteres og/eller overføres gjennom objektet. Hvis objektet var i et varmere miljø, ville et objekt med lavere emissivitet ved samme temperatur sannsynligvis virke varmere enn et mer emissivt. Av denne grunn vil feil valg av emissivitet og ignorering av omgivelsestemperaturer gi unøyaktige resultater ved bruk av infrarøde kameraer og pyrometre.
Infrarød brukes i nattsynsutstyr når mengden synlig lys er utilstrekkelig til å se objekter. Strålingen mottas og reflekteres deretter på en skjerm. De varmeste gjenstandene blir de mest lysende.
En veldig vanlig bruk er fjernkontroller (eller telekommandoer) som vanligvis bruker infrarød i stedet for radiobølger siden de ikke forstyrrer andre signaler som fjernsynssignaler . Infrarød brukes også til å kommunisere over korte avstander mellom datamaskiner og deres eksterne enheter . Enheter som bruker denne typen kommunikasjon, overholder generelt en standard utgitt av Infrared Data Association . [ 27 ]
Lyset som brukes i optiske fibre er vanligvis infrarødt.
Det nære infrarøde er det korteste bølgelengdeområdet i det infrarøde spekteret , som ligger mellom synlig lys og det midt- infrarøde , omtrent mellom 800 og 2500 nanometer, selv om det ikke er noen universelt akseptert definisjon.
I astronomi brukes nær- infrarød spektroskopi for å studere atmosfærene til kule stjerner . I dette området kan linjer med rotasjons- og vibrasjonsoverganger av molekyler som titanoksid , cyanogen og karbonmonoksid observeres, som gir informasjon om stjernens spektraltype . Det brukes også til å studere molekyler i andre astronomiske objekter, for eksempel molekylære skyer .
En annen av de mange bruksområdene for infrarød stråling er bruken av infrarødt emitterende utstyr i industrisektoren . I denne sektoren har applikasjonene en omfattende liste, men bruken kan fremheves i applikasjoner som tørking av maling eller lakk, tørking av papir, herdeplast av plast, forvarming av sveiser, bøying, herding og laminering av glass, blant annet . Bestrålingen på det aktuelle materialet kan være langvarig eller kortvarig, med hensyn til aspekter som avstanden fra emitterne til materialet, hastigheten som materialet passerer med (når det gjelder produksjonslinjer) og ønsket temperatur.
Generelt, når man snakker om infrarødt emitterende utstyr, skilles fire typer ut avhengig av bølgelengden de bruker:
Infrarød brukes i nattsynsutstyr når det ikke er nok synlig lys til å se. [ 28 ] Nattsynsenheter fungerer gjennom en prosess som innebærer å konvertere fotoner fra omgivelseslys til elektroner som deretter forsterkes gjennom en kjemisk og elektrisk prosess og omdannes tilbake til synlig lys. [ 28 ] Infrarøde lyskilder kan brukes til å øke omgivelseslyset som er tilgjengelig for konvertering av nattsynsenheter, og øker synligheten i mørket uten faktisk å bruke en synlig lyskilde. [ 28 ]
Bruk av infrarødt lys og nattsynsenheter må ikke forveksles med termisk bildebehandling , som skaper bilder basert på overflatetemperaturforskjeller ved å oppdage infrarød stråling ( varme ) som kommer fra objekter og deres omgivelser. [ 29 ]
Infrarød stråling kan brukes til å fjernbestemme temperaturen på objekter (hvis emissiviteten er kjent). Dette kalles termografi, eller ved svært varme gjenstander i NIR eller synlige kalles det pyrometri . Termografi (termisk avbildning) brukes hovedsakelig i militære og industrielle applikasjoner, men teknologien når det offentlige markedet i form av infrarøde kameraer i biler på grunn av sterkt reduserte produksjonskostnader.
Termiske kameraer oppdager stråling i det infrarøde området av det elektromagnetiske spekteret (omtrent mellom 9 000 og 14 000 nanometer eller 9-14 μm) og produserer bilder av den strålingen. Siden infrarød stråling sendes ut av alle objekter avhengig av deres temperatur, i henhold til loven om svart kroppsstråling, lar termografi deg "se" miljøet med eller uten synlig belysning. Mengden stråling som sendes ut av et objekt øker med temperaturen, så termografi lar deg se temperaturvariasjoner (derav navnet).
Et hyperspektralt bilde er et "bilde" som inneholder et kontinuerlig spektrum over et bredt spektralområde ved hver piksel. Hyperspektral avbildning får stadig større betydning innen anvendt spektroskopi, spesielt i spektralområdene NIR, SWIR, MWIR og LWIR. Typiske bruksområder inkluderer biologiske, mineralogiske, forsvars- og industrielle målinger.
Hyperspektral avbildning i termisk infrarød kan gjøres på lignende måte ved hjelp av et termisk bildeapparat , med den grunnleggende forskjellen at hver piksel inneholder et fullt LWIR-spektrum. Følgelig kan den kjemiske identifiseringen av objektet utføres uten behov for en ekstern lyskilde, slik som Solen eller Månen. Denne typen kameraer brukes ofte for geologiske målinger, utendørs overvåking og UAV- applikasjoner . [ 31 ]
I infrarød fotografering brukes infrarøde filtre for å fange det nær infrarøde spekteret. Digitalkameraer bruker ofte infrarøde blokkere . Billigere digitale kameraer og kameratelefoner har mindre effektive filtre og kan "se" den intense nær-infrarøde, fremstå som en lys lilla-hvit farge. Dette er spesielt uttalt når du tar bilder av motiver i nærheten av områder med infrarødt lys (som i nærheten av en lampe), der den resulterende infrarøde interferensen kan vaske ut bildet. Det er også en teknikk som kalles " T-stråler ", som involverer bildebehandling ved bruk av fjerninfrarød eller terahertz-stråling . Mangelen på lyse kilder kan gjøre terahertz-fotografering vanskeligere enn de fleste andre infrarøde bildeteknikker. I det siste har T-ray imaging tiltrukket seg stor interesse på grunn av en rekke nye utviklinger, for eksempel 'terahertz-tidsdomenespektroskopi'.
Infrarød sporing, også kjent som infrarød homing, refererer til et Passive Missile Guidance System , som bruker et måls emisjon av elektromagnetisk stråling i den infrarøde delen av spekteret for å spore det. Missiler som bruker infrarød søking blir ofte referert til som "varmesøkere" siden infrarød (IR) er like under det synlige lysspekteret i frekvens og utstråles sterkt av varme kropper. Mange objekter, som mennesker, kjøretøymotorer og fly, genererer og holder på varme, og er som sådan spesielt synlige i infrarøde bølgelengder av lys sammenlignet med bakgrunnsobjekter. [ 32 ]
Oppdagelsen av infrarød stråling er kreditert til William Herschel , astronomen , på begynnelsen av 1800-tallet. Herschel publiserte sine resultater i 1800 før Royal Society of London . Herschel brukte et prisme for å bryte sollys og oppdaget infrarødt, utenfor den røde delen av spekteret , gjennom en temperaturøkning registrert på et termometer . Han ble overrasket over resultatet og kalte dem «varmestråler». [ 33 ] [ 34 ] Begrepet "infrarød" dukket ikke opp før på slutten av 1800-tallet. [ 35 ]
Andre viktige datoer er: [ 10 ]
Forgjenger: Mikrobølgeovn |
Infrarød stråling Lon. bølgelengde : 10 −3 m – 7,8×10 −7 m Frekvens : 3×10 11 Hz – 3,84×10 14 Hz |
Etterfølger: Synlig lys |