Infraroodstralingsgolven, toepassingen, voorbeelden

De Infrarood straling o Infraroodlicht maakt deel uit van het elektromagnetische spectrum en bestaat uit elektromagnetische velden die zich kunnen verspreiden in een vacuüm en het transporteren van energie.

Het golflengtebereik van infraroodstraling ligt tussen 1 x 10^-3 en 7 x 10^-7 M. De bovengrens is met het rode licht van het zichtbare spectrum, daaronder, vandaar de naam van infrarood.

Projector met infraroodsensor. Bron: Pixabay.

Levende wezens en objecten geven in het algemeen thermische straling of infraroodgolven uit. We kunnen ze niet zien, maar we zien ze als warmte, omdat bijna elk materiaal, inclusief de huid, ze gemakkelijk absorbeert.

Wanneer een object infraroodstraling absorbeert, neemt de interne energie toe, omdat atomen en moleculen trillen met grotere agitatie. Dit vertaalt zich in een temperatuurstijging, dus het verschilt van ioniserende straling, die voldoende energie heeft om moleculen te ioniseren.

Dus de effecten van infraroodstraling op levende wezens zijn in principe thermische aard.

[TOC]

Infraroodgolven

Elektromagnetisch spectrum met het infraroodbereik. André Oliva / Public Domain.

Infraroodstraling is onderverdeeld in drie typen of banden*, volgens het gebruik aan hen:

-Dichtbij woede of infrarood, limieten met het zichtbare gedeelte van het spectrum: 780-1400 nm

-IRB of medium infrarood, met talloze toepassingen: 1.4 - 3 μm

-IRC, het interval dat de magnetron volgt: 3 - 1000 μm

Opgemerkt moet worden dat deze limieten niet streng zijn. De wetenschappers hebben hen opgericht om de studie van elektromagnetische straling te vergemakkelijken, omdat het bereik van golflengten extreem uitgebreid is.

Infraroodstralingstoepassingen

Afbeelding van twee mensen genomen met infraroodlicht met lange golflengte. Bron: Wikimedia Commons

De grote Engelse astronoom William Herschel ontdekte infraroodstraling aan het begin van de 19e eeuw, en later, rond 1879 waren apparaten al uitgevonden om de thermische straling van de zon te meten: de bolometers.

Kan u van dienst zijn: Werk: formule, eenheden, voorbeelden, oefeningen

Deze apparaten absorberen thermische straling, die een materiaal verwarmt, waarvan het signaal wordt omgezet in een gemakkelijk meetbare elektrische stroom. Deze stroom is evenredig met de temperatuurstijging.

*1 nm of nanometer is gelijk aan 1 x 10 ^-9 M, terwijl 1 μm 1 x 10 is ^-6 M.

Maar er is veel meer. Zoals we hebben gezegd, heeft infraroodstraling talloze toepassingen in engineering, wetenschap en geneeskunde, waarvan we wat zullen noemen:

Thermometers

Infrarood sensor thermometer. Bron: Pixabay.

Een infraroodthermometer heeft een sensor die de warmte van nature door de objecten vastlegt.

Om de lichaamstemperatuur te meten, wordt de thermometer in de buurt van het oor geplaatst, op deze manier bereikt de warmte die uitgaande de thermometersensor, waar het dan een elektrisch signaal wordt dat evenredig is aan de gedetecteerde thermische energie. Lezen verschijnt snel op een digitaal scherm.

Fysiotherapie

Infraroodstraling is een therapeutisch middel in fysiotherapie, omdat het ontstekingsremmende effecten heeft in bepaalde kwalen en verwondingen, verlicht het contracturen en pijn.

Daarom wordt het gebruikt om artritis, rugpijn en als behandeling na de oefening te behandelen, om slechts enkele toepassingen te noemen.

De behandeling, die meestal tussen de 15 en 30 minuten duurt, wordt meestal uitgevoerd dankzij speciale lampen waarvan de lamp vol is met inert gas.

De thermische bron is een wolfraam- of koolstoffilament voorzien van een reflector, om de straling goed naar het getroffen gebied te sturen, waardoor de huid niet wordt verbrand.

Infraroodstronomie

Het universum zendt een grote hoeveelheid infraroodstraling uit. Dit wordt gebruikt om nevels, ruimtegebieden vol met waterstof en helium te observeren, waar de sterren en de bijbehorende onderwerpen om hen heen worden gevormd, die uiteindelijk aanleiding zullen geven tot de planetaire systemen.

Zeer koude sterren, bijvoorbeeld rode dwergen, die ook de meest voorkomende in het universum zijn, worden goed bestudeerd met infraroodstraling, evenals de sterrenstelsels die van ons afgaan.

Kan u van dienst zijn: Wrijving: Typen, Coëfficiënt, berekening, oefeningen

Infrarood spectrosopie

Het is een analytische techniek die op veel gebieden wordt gebruikt: astronomie, materiële wetenschap, voedsel en meer.

Ik gebruik het infraroodspectrum om de chemische samenstelling van een stof te bepalen en is met name geschikt voor de analyse van organische verbindingen.

Het werkt zo: de straling die een medium bereikt, kan gedeeltelijk worden gereflecteerd en de rest wordt geabsorbeerd en vervolgens overgedragen. Bij het analyseren van de verzonden straling en de veranderingen ervan met betrekking tot invallende straling, zijn de eigenschappen van de omgeving bekend.

Wanneer infraroodstraling wordt geabsorbeerd door een molecuul waarvan de fundamentele trillingstoestand dezelfde golflengte heeft als invallende infraroodstraling, worden veranderingen in dergelijke trillingen veroorzaakt. Deze wijzigingen worden genoemd resonantie.

Het experiment wordt uitgevoerd met een infraroodspectrometer. Daar interageert een monster met infraroodstraling en wordt de verzonden stralingsinformatie verzameld.

De spectrometer bevatte de software die nodig is om het stofspectrum te maken, een grafiek met karakteristieke banden en pieken die als een vingerafdruk zijn.

Elke piek geeft een bepaalde energietoestand van de moleculen aan en hun observatiesamenstelling en eigenschappen van de stof worden afgeleid.

Teams voor nachtzicht

Oorspronkelijk ontwikkeld als een militair team, hebben ze sensoren die de hitte vastleggen die door materie zijn uitgegeven, met name levende organismen.

Infraroodstralingsvoorbeelden

Vergelijking van een normale foto (hieronder) en een infraroodbeeld (hieronder). De plastic zak is transparant voor de lange golfinfrarood, maar de bril van de mens is ondoorzichtig

Alle materie zendt in meer of mindere mate infraroodstraling uit. De absolute temperatuur nul is gelijk aan de totale stopzetting van bewegingen in het atoom en zijn samenstellende deeltjes. Maar het is nog niet gedetecteerd, hoewel het in speciale laboratoria met lage temperaturen vrij dichtbij is geweest.

Kan u van dienst zijn: golvende fenomenen

Op deze manier straalt elk deel van het universum infraroodstraling uit, bijvoorbeeld de bovengenoemde nevels.

Dan is er een nauwere infraroodstraling:

De zon en aarde

-Thermische straling komt van de zon, onze belangrijkste bron van licht en warmte.

-Het land zelf heeft innerlijke hitte, vanwege de dynamiek van de verschillende lagen die de planeet vormen, daarom is het ook een infraroodstation.

-Sommige atmosferische gassen, zoals onder andere koolstofdioxide en methaan, zijn een goed absorberend van infraroodstraling, die vervolgens in alle richtingen straalt, de planeet verwarmen. Het is de kennismaking broeikaseffect.

Levende wezens

-Hot -geblazen mensen en dieren stoten warmte uit.

Technologie

-Goed bekende gloeilampen geven een grote hoeveelheid warmte af. In feite wordt bijna alle elektrische energie omgezet in thermische straling en wordt zeer weinig uitgestoten in het zichtbare lichtbereik.

-Televisiebeheersing op afstand, speelgoed, deuren en andere apparaten, werken met infraroodlicht.

De regeling heeft in een klein gedrukt circuit dat het gecodeerde signaal van elke functie bevat. Dit wordt verzonden naar de infrarood -emitter (de rode LED). In het apparaat is er een ander circuit dat dit signaal ontvangt en de gevraagde functie uitvoert.

-De motoren worden verwarmd tijdens hun werking, evenals elektrische en elektronische apparatuur, de elektrische stroom door stuurprogramma's genereert warmte, evenals de wrijving tussen de bewegende delen.

-De laser, die wordt gebruikt in medische en industriële processen, produceert infraroodstraling. Er zijn lasers vaste toestand in CD -lezers en in de meest gevarieerde sensoren.

Referenties

1. Fontal, B. Het elektromagnetische spectrum en zijn toepassingen. Venezolaanse school voor het onderwijzen van chemie.
2. Giancoli, D.  2006. Fysica: principes met toepassingen. 6e. Ed Prentice Hall.
3. Mondragón, p. Infrarood spectrosopie. Hersteld van: ciatej.mx.
4. Straling en infraroodlicht. Hersteld van: ptolemy.UNAM.mx.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Natuurkunde voor wetenschap en engineering. Deel 2. 7e. ED. Cengage leren.