Инфракрасное излучение. Справочник

Справочник

ИК, инфракрасные лучи, излучение, электромагнитное излучение, которое занимает спектр между красным концом видимого света (длина волны l = 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (длина волны l =1-2мкм). Область спектра инфракрасного излучения можно условно разделить на три группы:

  • далекую(50 – 2000мкм)
  • среднюю(2,5-50мкм)
  • ближнюю(0,74-2,5мкм)

Согласно системе разделения ИК-излучения, исходя из нормативов.

Международной комиссии по освещению, лучи делятся на три группы:

  • Ближние ИК: 700 нм, 1400 нм (0,7 мкм — 1,4 мкм, 215 ТГц — 430 ТГц)
  • Средние ИК: IR-B: 1400 нм, 3000 нм (1,4 мкм — 3 мкм, 100 ТГц — 215 ТГц)
  • Дальние ИК: IR-C: 3000 нм-1 мм (3 мкм — 1000 мкм, 300 ГГц — 100 ТГц)

Инфракрасные лучи были открыты в далеком 1800 году известнейшим ученым из Англии – В.Гершелем. Исследователь обнаружил, что температура термометра в невидимой части призмы солнечного спектра повышается.

Спектр инфракрасного излучения

Физика инфракрасного излучения

В девятнадцатом веке появилось открытие о том, что инфракрасные лучи подчиняются законам оптики, а значит, имеют одну и ту же природу с видимым светом. Советский физик А.А. Глаголева-Аркадьева в 1923 году получила радиоволны, которые соответствовали инфракрасному диапазону, то есть — l ~ 80 мкм. Это явилось доказательством непрерывного перехода от видимого излучения к ИК-излучению и радиоволнам: все эти явления имеют электромагнитное происхождение.

В зависимости от природы источника спектр ИК-излучения может быть непрерывным или состоять из отдельных полос. Возбужденные ионы и атомы испускают инфракрасные спектры линейчатого вида. К примеру, пары ртути при электроразряде испускают ряд узколинейных волн 1,014—2,326 мкм, а атомы водорода – линии 0,95—7,40 мкм. Полосатые ИК-спектры появляются в результате колебаний и вращений возбужденных молекул. В средней области ИК-излучения расположены колебательно-вращательные спектры, а в далекой – преимущественно вращательные.

Спектр излучения пламени газа образует полосу 2,7 мкм за счет молекул воды и 4,2 мкм за счет молекул углекислого газа. Твердые и жидкие нагретые тела излучают непрерывный ИК-спектр. Широкое тело имеет довольно широкий спектр излучения инфракрасных волн. Низкий температурный режим менее 800К излучения твердого нагретого тела расположено в ИК-области, поэтому тело кажется темным. Чем больше повышается температура излучения, тем больше становится тепловая энергия: тело становится темно-красного цвета, затем желтого, наконец, белого.

Оптические свойства инфракрасного излучения. Видимого и невидимого

Что касается оптических свойств веществ – коэффициентов отражения, преломления, прозрачности – в ИК-области спектра, то они имеют отличия от оптических особенностей ультрафиолетовой и видимой областей. Вещество, которое в видимой области кажется прозрачным, становится непрозрачным в инфракрасном излучении или наоборот.

К примеру, слой воды толщиной 1-2 см непрозрачен в некоторых областях инфракрасного спектра l > 1 мкм, поэтому воду используют в качестве теплозащитного фильтра. Пластинки кремния и германия в видимой области непрозрачны, а в ИК-спектре становятся прозрачными l > 1,8 мкм для германия, > 1,0 мкм для кремния. В далекой ИК-области черная бумага прозрачна. Прозрачные для инфракрасного спектра лучей вещества, которые одновременно непрозрачны в видимой области – прекрасные светофильтры для выделения инфракрасного излучения. Используя оптические свойства веществ, изготавливают детали для инфракрасных устройств – призмы, окна, линзы.

Стекло является прозрачным до 2,7 мкм, кварц – для ИК-излучения до 4,0 мкм, а йодистый цезий – до 55 мкм. Такие материалы как парафин, тефлон, алмаз, полиэтилен являются прозрачными для длины ИК-волн l > 100 мкм. Отражательная способность металлов для ИК-спектра больше, чем для видимого света. С увеличением длины волн металлооптика возрастает. Допустим, коэффициент отражения Al, Au, Ag, Cu при l = 10 мкм достигает 98%.

Земная атмосфера и ИК-излучение

Проходя через земную атмосферу, интенсивность инфракрасного излучения ослабевает. В результате рассеяния и поглощения сила волн уменьшается. Углекислый газ, озон и другие атмосферные примеси селективно поглощают ИК-волны. Наиболее интенсивное поглощение на инфракрасное излучение оказывают пары воды. В приземных атмосферных слоях имеются «окна», прозрачные для инфракрасных лучей.

Поскольку в атмосфере содержится большое количество взвешенных частиц – водных капель, пыли, дыма, то ИК-излучение ослабевает дополнительно. Величина рассеивания зависит от соотношения длины волн и размеров частиц. Например, малые размеры частиц, как при воздушной дымке, рассеивают ИК-лучи незначительно, а вот большие размеры капель, как при густом тумане, рассеивают инфракрасное излучение почти так же сильно, как и видимый свет.

Наиболее мощным источником инфракрасных лучей является солнце. Половина лучей светила находятся в ИК-области. Более 70% энергии излучения ламп накаливания с нитью из вольфрама приходится на ИК-излучение.

Чтобы сделать фото в темноте в приборах ночного наблюдения, лампы для подсветки снабжают ИК-светофильтром, пропускающим только инфракрасные лучи. Еще один источник ИК-лучей –угольная электродуга с температурой 3900 К. Излучение дуги приближается к излучению черного тела. К источникам ИК-излучения можно отнести газоразрядные лампы непрерывного горения и импульсные. Радиационный обогрев помещений основан на спиралях из нихромовой проволоки с температурой нагрева 950К. Рефлекторы позволяют достичь лучшей концентрации ИК-излучения.

Получение спектров ИК-поглощения осуществляется с помощью ленточных вольфрамовых ламп, штифта Нернста, глобара, ртутных ламп высокого давления и других источников. Оптические квантовые генераторы также излучают волны в инфракрасном спектре. К примеру, лазер на неодимовом стекле имеет длину волны ,06 мкм, а на углекислом газе — 10,6 мкм.

Приемники ИК-лучей являются преобразователями инфракрасной энергии в другие виды энергии. Существуют фотоэлектрические и тепловые приемники ИК-излучения. Фотоэлектрические приемники преобразуют ИК-лучи в напряжение или электрический ток. Это селективные приемники, имеющие чувствительность только к определенной области ИК-спектра. Тепловые приемники превращают ИК-излучение в тепло. Повышение температуры фиксируется термочувствительным элементом.

Применение инфракрасного излучения

Научные исследования, решение практических задач, военное дело – эти и другие отрасли человеческой деятельности сумели применить ИК-излучение. Благодаря исследованию спектров ИК-излучения, удалось изучить структуру атомов, молекул, осуществить качественный анализ смесей веществ, имеющих сложный молекулярный состав. К примеру, с помощью ИК-спектроскопии можно изучить состав моторного топлива.

Фотография, полученная в ИК-спектре, имеет преимущества по сравнению с обычным снимком из-за коэффициентов отражения, рассеивания и пропускания. Инфракрасные снимки позволяют увидеть детализацию, недоступную на обычных фото.

Промышленные отрасли использую ИК-излучение для нагрева металлов и сушки при облучении. Кстати, ИК-спектр позволяет выявлять скрытые дефект изделий, что часто используют при диагностировании авто.

Фотокады, чувствительные к инфракрасному излучению, стали основой электронно-оптических преобразователей. Устройства могут невидимое глазу ИК-изображение объекта с помощью фотокада преобразовать в видимое. Этот принцип лежит в основе таких приборов как бинокли, прицелы, объекты ночного видения. На базе высокочувствительных приемников ИК-излучения построены теплопеленгаторы обнаружения объектов с температурой, превышающей окружающий фон: двигатель самолета, трубы танков, кораблей. Локаторы и дальномеры, работающие на основе ИК-излучения, обнаруживают в темноте объект и расстояние до него. Квантовые генераторы с ИК-излучением используют в отраслях космической и наземной связи.

Situs sbobet resmi terpercaya. Daftar situs slot online gacor resmi terbaik. Agen situs judi bola resmi terpercaya. Situs idn poker online resmi. Agen situs idn poker online resmi terpercaya. Situs idn poker terpercaya.

situs idn poker terbesar di Indonesia.

List website idn poker terbaik.

Buruan daftar slot online resmi terbaik

Langkah bermain judi slot online di internet.

Situs slot terbaru terpercaya

slot hoki online