Podczerwień

Podczerwień, określana również promieniowaniem podczerwonym, a także IR (skrót z języka angielskiego od słowa „infrared”). Jest to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal zawierającej się w zakresie między światłem widzialnym a falami radiowymi. Właściwy zakres wynosi od 780 nanometrów do jednego milimetra. Została odkryta w 1800 roku dzięki badaniom fizyka William Herschela, który umieścił termometr rtęciowy w widmie optycznym uzyskanym z pryzmatu. Eksperyment ten umożliwił mu zmierzenie ilości energie cieplnej, jaka była przenoszona przez poszczególne kolory światła. Konsekwencją było odkrycie, że termometr rozgrzewa się najbardziej w momencie gdy znajdzie się polu nieoświetlonym, znajdującym się poniżej czerwonego koloru. Herschel wysnuł wniosek, że istnieje niewidoczne dla ludzkiego oka promieniowania podczerwone, emitujące ciepło pod postacią niewidocznej fali cieplnej.

Zakresy promieniowania podczerwonego

Każde ciało, charakteryzujące się temperaturą wyższą od zera bezwzględnego, emituje promieniowanie cieplne. Fale elektromagnetyczne z zakresu dalekiej podczerwieni emitowany są już przy temperaturze kilku kelwinów. Ciała znajdujące się w temperaturze z zakresu od 15 do 25 stopni Celsjusza emitują najwięcej promieniowania o długości fali z pasma średniej podczerwieni. Jeżeli chodzi o ciała o wyższych temperaturach, to emitują one większe ilości promieniowania i o mniejszej długości. W konsekwencji są łatwo wykrywalne dla aparatury pomiarowej.

Wspominane wcześniej pasma podczerwieni dzielimy na trzy grupy. Jest to jednak terminologia płynna i interpretowana na wiele sposobów w różnych obszarach nauki. Jedną z nich jest termografia, która względem innych przedziałów długości fal posługuje się tymi samymi nazwami. W Polsce obowiązuje podział na następujące długości – bliska podczerwień w zakresie od 0,8 do 2,5 μm, średnia podczerwień z zakresem od 2,5 do 25 μm oraz daleka, zawierająca się wartościach od 25 do aż 1000 μm.

Podczerwień w zastosowaniach praktycznych

Podczerwień stosowana jest w noktowizji, a w użyciu funkcjonują dwa sposoby na jej wykorzystanie. Noktowizja czynna oparta jest o emisję podczerwieni i jej skierowanie na obserwowalny obiekt. Następnie obserwuje się odbite promieniowanie. Najistotniejszymi źródłami podczerwieni w tym przypadku są diody led, który emitują promieniowanie podczerwone. W niektórych przypadkach wykorzystuje lasery podczerwone półprzewodnikowe. Drugim z rodzajów noktowizji jest bierna, opierająca się na rejestracji przez detektor promieniowania podczerwonego wyskomlanego przez przedmioty, a o ile nie są one oświetlone przez inne źródła podczerwieni, to ich promieniowanie zależne jest wyłącznie od temperatury tych obiektów. Sposób ten daje możliwość budowy termowizora, który to pozwala na widzenie w ciemności obiektów cieplejszych niż otoczenie. Na podobnej zasadzie działa pirometr, który wykorzystuje się do zdalnych pomiarów temperatury.

Oprócz tego promieniowanie podczerwone znajduje zastosowanie w wielu innych dziedzinach nauki oraz techniki. Wykorzystywane jest w pomiarach odległości do budowy dalmierzy podczerwonych oraz skanerów laserowych. Oprócz tego wykorzystanie podczerwieni umożliwia przekaz danych w powietrzu (dawniej popularne rozwiązanie w telefonach komórkowych w standardzie irDA) oraz światłowodem. Kolejnym zastosowaniem są promienniki podczerwone, stosowane w saunach do ogrzewania wnętrz. W zakresie dalekosiężnych obserwacji warto wyróżnić jej udział w obserwacji kosmosu czy analizie zdjęć satelitarnych prądów morskich.