Інфрачервоне випромінювання (ВК) або інфрачервоне світло - це тип променистої енергії, який невидимий для людського ока, але який ми можемо відчувати як тепло. Всі об'єкти у Всесвіті випромінюють інфрачервоне випромінювання в тій чи іншій мірі, але два найбільш очевидних джерела - сонце і вогонь.
ІК-випромінювання - це один з трьох способів передачі тепла з одного місця в інше.
ІК - це тип електромагнітного випромінювання, континуум частот, що виникає, коли атоми поглинають, а потім виділяють енергію. Електромагнітне випромінювання від найвищої до найнижчої частоти включає гамма-промені, рентгенівські промені, ультрафіолетове випромінювання, видиме світло, інфрачервоне випромінювання, мікрохвилі і радіохвилі. Разом ці види випромінювання складають електромагнітний спектр.
За даними НАСА, британський астроном Вільям Гершель відкрив інфрачервоне світло в 1800 році. В експерименті з вимірювання різниці температур між кольорами видимого спектра він помістив термометри на шляху світла в межах кожного відтінку. Він спостерігав підвищення температури від синього до червоного і виявив ще більш високу температуру відразу за червоним кінцем видимого спектру.
Як з'являються ВК-хвилі
В електромагнітному спектрі інфрачервоні хвилі виникають на частотах вище частот мікрохвиль і трохи нижче частот червоного видимого світла - звідси і назва «інфрачервоний». За даними Каліфорнійського технологічного інституту, хвилі інфрачервоного випромінювання довші, ніж хвилі видимого світла. Частоти ВК-випромінювання знаходяться в діапазоні від приблизно 300 гігагерц (ГГц) до приблизно 400 терагерц (ТГц), а довжина хвилі оцінюється в діапазоні від 1000 мікрометрів (мкм) до 760 нанометрів. Хоча, за даними НАСА, ці значення не є остаточними.
А чи знаєте ви, як виглядає сучасний Лас-Вегас в інфрачервоному світлі?
Подібно до спектра видимого світла, який варіюється від фіолетового (найкоротша довжина хвилі видимого світла) до червоного (найдовша довжина хвилі), інфрачервоне випромінювання має свій власний діапазон довжин хвиль. Більш короткі «ближні інфрачервоні» хвилі, які ближче до видимого світла в електромагнітному спектрі, не випромінюють помітного тепла і випромінюються пультом дистанційного керування телевізором для перемикання каналів.
За даними НАСА, більш довгі «дальні інфрачервоні» хвилі, які ближче до мікрохвильової частини електромагнітного спектру, можна відчувати як сильне тепло - таке як тепло від сонячного світла або вогню.
ІК-випромінювання - це один з трьох способів передачі тепла з одного місця в інше, два інших - конвекція і теплопровідність. Все, що має температуру вище приблизно мінус 268 градусів за Цельсієм, випромінює ВК-випромінювання. За даними Університету Теннессі, Сонце випромінює половину своєї повної енергії у вигляді інфрачервоного випромінювання, а велика частина видимого світла зірки поглинається і як би перевипромінюється у вигляді інфрачервоного випромінювання.
Побутове використання
Побутові прилади, такі як теплові лампи і тостери, використовують ВК-випромінювання для передачі тепла - як і промислові обігрівачі, наприклад ті, які використовуються для сушіння і відтворення матеріалів. За даними Агентства з охорони навколишнього середовища, лампи розжарювання перетворюють лише близько 10 відсотків споживаної ними електроенергії на енергію видимого світла. Решта 90 відсотків перетворюються на інфрачервоне випромінювання.
Дослідники розробили спеціальні окуляри для незрячих, які використовують інфрачервону технологію, що допомагає орієнтуватися в просторі.
Інфрачервоні лазери можна використовувати для прямого зв'язку на відстані в кілька сотень метрів або ярдів. Згідно з How Stuff Works, пульти дистанційного керування телевізора, які використовують інфрачервоне випромінювання, посилають імпульси ВК-енергії від світловипромінювального діоду (LED) до ВК-прийомника в телевізорі. Приймач перетворює світлові імпульси на електричні сигнали, які вказують мікропроцесору виконати запрограмовану команду.
Інфрачервоне зондування
Одним з найкорисніших застосувань ІК-спектру є виявлення. Всі об'єкти на Землі випромінюють ВК-випромінювання у вигляді тепла. Це можна виявити за допомогою електронних датчиків - таких як ті, які використовуються в окулярах нічного бачення та інфрачервоних камерах.
Простим прикладом такого датчика є болометр, який складається з телескопа з чутливим до температури резистором або термістором у фокусі, згідно з Каліфорнійським університетом у Берклі. Якщо тепле тіло потрапляє в поле зору цього приладу, тепло викликає помітну зміну напруги на термісторі.
Камери нічного бачення використовують більш складну версію болометра. Ці камери зазвичай містять мікросхеми формування зображень із зарядовим зв'язком (ПЗС), які чутливі до ІК-випромінювання. Зображення, сформоване ПЗС, потім можна відтворити у видимому світлі. Ці системи можуть бути зроблені досить маленькими, щоб їх можна було використовувати в портативних пристроях або окулярах нічного бачення. Такі камери можна використовувати і для прицілів з додаванням ВК-лазера для наведення або без нього.
Інфрачервона спектроскопія вимірює ІК-випромінювання матеріалів на певних довжинах хвиль. ІК-спектр речовини буде показувати характерні провали і піки, коли фотони (частинки світла) поглинаються або випускаються електронами в молекулах, коли електрони переходять між орбітами або енергетичними рівнями. Потім цю спектроскопічну інформацію можна використовувати для ідентифікації речовин і моніторингу хімічних реакцій.