Infraröda strålningsvågor, applikationer, exempel

De infraröd strålning o Infrarött ljus är en del av det elektromagnetiska spektrumet och består av elektromagnetiska fält som kan spridas i ett vakuum och transportera energi.

Våglängdsområdet för infraröd strålning är mellan 1 × 10^-3 och 7 x 10^-7 m. Den övre gränsen är med det röda ljuset från det synliga spektrumet, under det, därmed namnet på infraröd.

Projektor med infraröd sensor. Källa: Pixabay.

Levande varelser och föremål i allmänhet avger termisk strålning eller infraröda vågor. Vi kan inte se dem, men vi uppfattar dem som värme, eftersom nästan allt material, inklusive huden, lätt absorberar dem.

När ett föremål absorberar infraröd strålning ökar dess inre energi, eftersom atomer och molekyler vibrerar med större omrörning. Detta innebär en temperaturökning, så det skiljer sig från joniserande strålning, som har tillräckligt med energi för att jonisera molekyler.

Så effekterna av infraröd strålning på levande varelser är i princip termisk natur.

[TOC]

Infraröda vågor

Elektromagnetiskt spektrum som visar det infraröda intervallet. André Oliva / Public Domain.

Infraröd strålning är indelad i tre typer eller band*, enligt användningen av dem:

-Närliggande ilska eller infraröd, gränser med den synliga delen av spektrumet: 780-1400 nm

-IRB eller medium infraröd, med många applikationer: 1.4 - 3 μm

-IRC, intervallet som följer mikrovågsugnen: 3 - 1000 μm

Det måste noteras att dessa gränser inte är strikta. Forskarna etablerade dem för att underlätta studien av elektromagnetisk strålning, eftersom intervallet av våglängder är extremt omfattande.

Infraröd strålningsapplikationer

Bild av två personer tagna med lång våglängdsinfraröd ljus. Källa: Wikimedia Commons

Den stora engelska astronomen William Herschel upptäckte infraröd strålning i början av 1800 -talet, och senare, omkring 1879, hade enheter redan uppfunnits för att mäta solens termiska strålning: bolometrarna.

Kan tjäna dig: arbete: formel, enheter, exempel, övningar

Dessa enheter absorberar termisk strålning, som värmer ett material, vars signal omvandlas till en lätt mätbar elektrisk ström. Denna ström är proportionell mot temperaturökningen.

*1 nm eller nanometer är lika med 1 x 10 ^-9 M, medan 1 μm är 1 x 10 ^-6 m.

Men det finns mycket mer. Som vi har sagt har infraröd strålning många tillämpningar inom teknik, vetenskap och medicin, som vi kommer att namnge några:

Termometrar

Infraröd sensortermometer. Källa: Pixabay.

En infraröd termometer har en sensor som fångar värmen som släpps ut naturligt av föremålen.

För att mäta kroppstemperaturen placeras termometern nära örat, på detta sätt når värmen som härstammar termometersensorn, där den sedan blir en elektrisk signal som är proportionell mot den upptäckta termiska energin. Läsning visas snabbt på en digital skärm.

Fysioterapi

Infraröd strålning är ett terapeutiskt medel i fysioterapi, eftersom det har antiinflammatoriska effekter i vissa sjukdomar och skador, det lindrar kontraktioner och smärta.

Därför används det för att behandla artrit, ryggsmärta och som efter träningsbehandling, för att bara nämna några applikationer.

Behandlingen, som vanligtvis varar mellan 15 och 30 minuter, utförs vanligtvis tack vare speciallampor vars glödlampa är full av inert gas.

Den termiska källan är en volfram eller koltråd med en reflektor för att ordentligt rikta strålningen till det drabbade området och se till att inte bränna huden.

Infraröd astronomi

Universum avger en stor mängd infraröd strålning. Detta används för att observera nebulor, rymdregioner fulla av väte och helium, där stjärnorna och motsvarande ämnesskivor bildas runt dem, vilket så småningom kommer att ge upphov till planetsystemen.

Mycket kalla stjärnor, till exempel röda dvärgar, som också är de vanligaste i universum, studeras ordentligt med infraröd strålning, liksom galaxerna som rör sig bort från oss.

Kan tjäna dig: friktion: typer, koefficient, beräkning, övningar

Infraröd spektroskopi

Det är en analytisk teknik som används inom många områden: astronomi, materialvetenskap, mat och mer.

Jag använder det infraröda spektrumet för att bestämma den kemiska sammansättningen av ett ämne och är särskilt lämplig för analys av organiska föreningar.

Det fungerar så här: strålningen som når ett medium kan delvis återspeglas och resten absorberas och sedan överförs. När man analyserar den överförda strålningen och dess förändringar beträffande incidentstrålning är miljöns egenskaper kända.

När infraröd strålning absorberas av en molekyl vars grundläggande vibrationstillstånd har samma våglängd som infallande infraröd strålning, orsakas förändringar i sådan vibration. Dessa förändringar kallas resonans.

Experimentet utförs med en infraröd spektrometer. Det interagerar ett prov med infraröd strålning och den överförda strålningsinformationen samlas in.

Spektrometern införlivade den programvara som krävs för att skapa ämnets spektrum, en graf med karakteristiska band och toppar som är som ett fingeravtryck.

Varje topp indikerar ett visst energitillstånd för molekylerna och deras observationskomposition och egenskaper hos ämnet härleds.

Lag för nattvision

De har ursprungligen utvecklat som ett militär team och har sensorer som fångar värmen som utfärdats av materien, särskilt levande organismer.

Infraröda strålningsexempel

Jämförelse av ett normalt fotografi (nedan) och en infraröd bild (nedan). Plastpåsen är transparent till den långa vågen infraröd, men människans glasögon är ogenomskinliga

All materia avger infraröd strålning i större eller mindre utsträckning. Den absoluta temperaturen noll är lika med det totala upphörandet av rörelser i atomen och dess konstituerande partiklar. Men det har ännu inte upptäckts, även om det i speciella laboratorier med låga temperaturer har varit ganska nära.

Kan tjäna dig: böljande fenomen

På detta sätt avger någon del av universum infraröd strålning, till exempel de ovannämnda nebulorna.

Sedan finns det närmare infraröd strålning:

Solen och jorden

-Termisk strålning kommer från solen, vår huvudsakliga källa till ljus och värme.

-Landet i sig har inre värme på grund av dynamiken i de olika skikten som utgör planeten, därför är det också en infraröd station.

-Vissa atmosfäriska gaser, såsom koldioxid och metan, är bland annat goda absorberande infraröd strålning, som sedan strålar i alla riktningar, värmer planeten. Det är bekanta växthuseffekt.

Levande varelser

-Heta blodiga människor och djur avger värme.

Teknologi

-Välkända glödlampor avger en stor mängd värme. I själva verket förvandlas nästan all elektrisk energi till termisk strålning och mycket lite släpps ut i det synliga ljusområdet.

-Fjärr -tv -kontroller, leksaker, dörrar och andra enheter, arbetar med infrarött ljus.

Kontrollen har inuti en liten tryckt krets som innehåller den kodade signalen för varje funktion. Detta skickas till den infraröda emitteren (den röda lysdioden). I enheten finns det en annan krets som får denna signal och kör den begärda funktionen.

-Motorerna värms upp under sin drift, liksom elektrisk och elektronisk utrustning, den elektriska strömmen genom förare genererar värme, liksom friktionen mellan de rörliga delarna.

-Lasern, som används i medicinska och industriella processer, producerar infraröd strålning. Det finns solida tillståndslasrar i CD -läsare och i de mest varierande sensorerna.

Referenser

1. Fontal, b. Det elektromagnetiska spektrumet och dess tillämpningar. Venezuelansk skola för undervisning i kemi.
2. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
3. Mondragón, s. Infraröd spektroskopi. Återhämtat sig från: ciatej.mx.
4. Strålning och infrarött ljus. Återhämtat sig från: ptolemy.Unk.mx.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysik för vetenskap och teknik. Volym 2. 7th. Ed. Cengage Learning.