Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение (ИК) – это электромагнитное излучение с большей длиной волны, чем видимый свет, простирающийся от номинального красного края видимого спектра на 0,74 мкм (микрон) до 300 мкм. Этот диапазон длин волн соответствует частоте диапазона примерно от 1 до 400 ТГц, и включает в себя большую часть теплового излучения, испускаемого объектами вблизи комнатной температуры. Инфракрасное излучение испускается или поглощается молекулами, когда они меняют свои вращательно-колебательные движения. Наличие инфракрасного излучения было впервые обнаружено в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем.

Большая часть энергии от Солнца поступает на Землю в виде инфракрасного излучения. Солнечный свет в зените обеспечивает освещённость чуть более 1 киловатта на квадратный метр над уровнем моря. Из этой энергии, 527 ватт инфракрасного излучения, 445 Вт является видимым светом, и 32 ватта ультрафиолетовым излучением. Инфракрасный свет используется в промышленных, научных и медицинских нуждах. Приборы ночного видения с помощью инфракрасной подсветки позволяют людям наблюдать за животными, которые невозможно заметить в темноте. В астрономии изображение в инфракрасном диапазоне позволяет наблюдать объекты скрытые межзвездной пылью. Инфракрасные камеры используются для обнаружения потери тепла в изолированных системах, наблюдать изменение кровотока в коже, а также для обнаружения перегрева электрооборудования.

Тепловое излучение
Инфракрасное излучение в народе известно как "тепловое излучение", но свет и электромагнитные волны любой частоты будут нагревать поверхности, которые поглощают их. Инфракрасный свет, излучаемый Солнцем, составляет только 49% системы обогрева Земли, а остальные были вызваны видимым светом, который поглощается, затем повторно излучается при больших длинах волн. Видимый свет или лазеры испускающие ультрафиолет могут обуглить бумагу, и накалённые горячие объекты испускают видимое излучение. Объекты при комнатной температуре, которые могут и будут испускать излучение, в основном сосредоточены в диапазоне от 8 до 25 мкм, но это не отличается от излучения видимого света ламп накаливания и ультрафиолетового излучения, а объекты становятся ещё горячее. Тепло - это энергия переходной формы, которая течет благодаря разнице температур. В отличие от тепла, которое передаётся теплопроводностью или тепловой конвекцией, излучение может распространяться через вакуум. Концепция излучения играет важную роль в понимании объектов инфракрасного излучения. Это свойство поверхности, которая описывает, как его тепловые выбросы отклоняются от идеала чёрного тела. Для дальнейшего объяснения, два объекта той же физической температуры не будут "казаться" одинаковой температуры в инфракрасном изображении, если они имеют различные коэффициенты излучения.

Обогреватели
Инфракрасное излучение может быть использовано в качестве преднамеренного источника тепла. Благодаря некоторым исследованиям было выяснено и доказано, что очень полезно использование инфракрасной сауны в лечении хронических проблем со здоровьем, таких как высокое кровяное давление, сердечная недостаточность и ревматоидный артрит. Например, он используется в инфракрасных саунах, для нагрева пассажиров, а также для удаления льда с крыла самолета (обледенения). Дальняя инфракрасная область спектра также набирает популярность в качестве безопасной тепловой терапии, метода естественного ухода за здоровьем и физиотерапии. Инфракрасное излучение может быть использовано в приготовлении и подогреве пищи, так как оно преимущественно нагревает непрозрачные, абсорбирующие объекты, а не воздух вокруг них. Инфракрасные обогреватели также становятся все более популярными в промышленных производственных процессах, например для отверждения покрытий, формирования пластмасс, отжига, сварки пластмасс. В этих целях, инфракрасные обогреватели могут заменить конвекционные печи и связаться с отоплением. Инфракрасные обогреватели излучают тепло, которое является продуктом невидимого света, и они состоят из трех частей: инфракрасных ламп, теплообменника и вентилятора, который выдувает воздух на теплообменник, чтобы рассеять тепло. Эффективность достигается путем сопоставления длины волны инфракрасного обогревателя к поглотительным особенностям материала.

Земля как инфракрасный излучатель
Поверхность Земли и облака поглощают видимое и невидимое излучение от солнца и вновь возвращают большую часть энергии в виде инфракрасного излучения обратно в атмосферу. Некоторые вещества в атмосфере, главным образом, капли облаков и водяные пары, а также диоксид углерода, метан, окись азота, гексафторид серы и хлорфторуглерод поглощают инфракрасное излучение, и вновь возвращают его во всех направлениях, включая обратно на Землю. Таким образом, парниковый эффект сохраняет атмосферу и поверхность гораздо теплее, чем если бы инфракрасные амортизаторы отсутствовали в атмосфере.