Podczerwień

promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal pomiędzy światłem widzialnym a falami radiowymi. Oznacza to zakres od 780 nm do 1 mm.

Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne.        Już w temperaturze kilku kelwinów ciała emitują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie dalekiej podczerwieni, ciała o temperaturze pokojowej emitują najwięcej promieniowania o długości fali rzędu 10 μm. Przedmioty cieplejsze emitują więcej promieniowania i o mniejszej długości, co pozwala na ich łatwe wykrycie.

Zakresy promieniowania

Funkcjonuje kilka podziałów podczerwieni na pasma, używanym w Polsce jest:

• bliska podczerwień (ang. near infrared, NIR), 0,7−5 μm
• średnia podczerwień (ang. mid infrared, MIR), 5−30 μm
• daleka podczerwień (ang. far infrared, FIR), 30−1000 μm

Należy jednak zaznaczyć, że terminologia ta jest płynna, i stosowana w różny sposób w różnych zastosowaniach – np. termografia posługuje się tymi samymi nazwami dla innych przedziałów długości fal.

Noktowizja

Podczerwień stosowana jest w noktowizji, w użyciu są dwa sposoby noktowizji:

• Bierna – detektor rejestruje promieniowanie podczerwone wysyłane przez przedmioty i jeśli nie są one oświetlone przez inne źródła podczerwieni, to ich promieniowanie zależy od ich temperatury. Zasada ta umożliwia zbudowanie termowizora, który pozwala widzieć w ciemności obiekty cieplejsze od otoczenia. Na tej zasadzie działa pirometr służący do zdalnego pomiaru temperatury.
• Czynna – polega na emisji podczerwieni i skierowaniu jej na obserwowany obiekt oraz obserwacji odbitego promieniowania. Najpopularniejszym źródłem podczerwieni są ciała rozgrzane, dioda świecąca w podczerwieni LED, ale czasami wykorzystuje się też półprzewodnikowe lasery podczerwone.

 

Inne zastosowania

• pomiar odległości – dalmierze podczerwone w zakresie 0,25-1,5 μm (w tachymetrii, w triangulacji pomiar bazy w sieci triangulacyjnej), skanery laserowe pracujące w zakresie do 80 μm (pomiar opóźnienia);
• przekaz danych w światłowodzie – przepustowość kanału powyżej 1 Gb/s (gigabita na sekundę);
• przekaz danych w powietrzu, zdalne sterowanie z pilota, w tym komunikacja w standardzie IrDA;
• promienniki podczerwieni stosowane w niektórych typach saun lub do ogrzewania wnętrz (np. parasol grzewczy);
• w zdjęciach satelitarnych m.in. prądów morskich, zachmurzenia – wysokie, zimne chmury są jasne, niższe szare;
• spektroskopia IR;
• obserwacje kosmosu w podczerwieni (np. projekt 2MASS);
• badanie historii obrazu malarskiego – w podczerwieni widać wcześniejsze warstwy szkiców i przemalowywań;
• sterowanie zwrotnicami tramwajowymi.
• telefony komórkowe (przesyłanie plików)

Historia

W 1800 r. fizyk William Herschel umieścił termometr rtęciowy w widmie optycznym uzyskanym z pryzmatu. Eksperyment ten pozwolił mu zmierzyć ilość energii cieplnej przenoszonej przez poszczególne kolory światła. Ku jego zaskoczeniu okazało się, że termometr najbardziej rozgrzewa się, gdy znajdzie się na nieoświetlonym polu poniżej czerwonego koloru. Doszedł do wniosku, iż istnieje niewidzialne dla oka promieniowanie "podczerwone", które transmituje ciepło w postaci niewidocznej fali świetlnej.