Інфрачервоне випромінювання

Діапазону інфрачервоного випромінювання відповідають довжини хвиль від 1 мм до 7 · 10-7 м. Інфрачервоне випромінювання виникає при прискореному квантовому русі зарядів у молекулах. Це прискорений рух відбувається при обертанні молекули і коливанні її атомів.

Наявність інфрачервоних хвиль було встановлено в 1800 р Вільямом Гершелем. В. Гершель випадково виявив, що використовувані ним термометри нагріваються і за кордоном червоного кінця видимого спектру. Вчений зробив висновок, що існує електромагнітне випромінювання, яке продовжує спектр видимого випромінювання за червоним світлом. Це випромінювання він назвав інфрачервоним. Його ще називають тепловим, так як інфрачервоні промені випромінює будь-яке нагріте тіло, навіть якщо воно не світиться для ока. Можна легко відчути випромінювання від гарячої праски навіть тоді, коли він нагрітий не так сильно, щоб світитися. Обігрівачі в квартирі випускають інфрачервоні хвилі, що викликають помітне нагрівання навколишніх тіл (рис. 1.12). Інфрачервоне випромінювання – це тепло, яке різною мірою віддають всі нагріті тіла (Сонце, полум’я багаття, нагрітий пісок, камін).

Інфрачервоне випромінювання людина відчуває безпосередньо шкірою – як тепло, що виходить від вогню або розпеченого предмета (рис. 1.13). У деяких тварин (наприклад, у норних гадюк) є навіть органи чуття, що дозволяють їм визначати місцезнаходження теплокровних жертви з інфрачервоного випромінювання її тіла. Людина створює інфрачервоне випромінювання в діапазоні від 6 мкм до 10 мкм. Молекули, що входять до складу шкірного покриву людини, «резонують» на інфрачервоних частотах. Тому саме інфрачервоне випромінювання переважно поглинається, зігріваючи нас.
Земна атмосфера пропускає зовсім невелику частину інфрачервоного випромінювання. Воно поглинається молекулами повітря, і особливо молекулами вуглекислого газу. Вуглекислим газом обумовлений і парниковий ефект, обумовлений тим, що нагріта поверхня випромінює тепло, яке не йде назад у космос. У космосі вуглекислого газу небагато, тому теплові промені з невеликими втратами проходять крізь пилові хмари.
Для реєстрації інфрачервоного випромінювання в області спектра, близького до видимого (від l = 0,76 мкм до 1,2 мкм), застосовують фотографічний метод. В інших діапазонах застосовують термопари, напівпровідникові болометри, що складаються з смужок напівпровідників. Опір напівпровідників при висвітленні інфрачервоним випромінюванням змінюється, що реєструється звичайним чином.
Оскільки більшість об’єктів на поверхні Землі випромінює енергію в інфрачервоному діапазоні хвиль, детектори інфрачервоного випромінювання відіграють важливу роль в сучасних технологіях виявлення. Прилади нічного бачення дозволяють виявити не тільки людей, але і техніку, і споруди, нагріті за день і віддають вночі своє тепло в навколишнє середовище у вигляді інфрачервоних променів. Детектори інфрачервоних променів широко використовуються рятувальними службами, наприклад, для виявлення живих людей під завалами після землетрусів чи інших стихійних лих.

Посилання на основну публікацію