Infracrveno zračenje (infracrveno) ili infracrveno svjetlo vrsta je zračeće energije koja je nevidljiva ljudskim očima, ali koju možemo osjetiti kao toplinu. Svi objekti u svemiru emitiraju određenu razinu IR zračenja, ali dva najočitija izvora su sunce i vatra.
IR je vrsta elektromagnetskog zračenja, kontinuum frekvencija nastalih kada atomi apsorbiraju, a zatim oslobađaju energiju. Od najviše do najniže frekvencije, elektromagnetsko zračenje uključuje gama zrake, X-zrake, ultraljubičasto zračenje, vidljivu svjetlost, infracrveno zračenje, mikrovalne i radio valove. Ove vrste zračenja zajedno čine elektromagnetski spektar.
Britanski astronom William Herschel otkrio je infracrvenu svjetlost 1800. godine, navodi NASA. U eksperimentu za mjerenje razlike temperature između boja u vidljivom spektru, stavio je termometre na put svjetlosti unutar svake boje vidljivog spektra. Primijetio je porast temperature od plave do crvene boje, a pronašao je i toplije mjerenje temperature tik iznad crvenog kraja vidljivog spektra.
Unutar elektromagnetskog spektra infracrveni valovi javljaju se na frekvencijama iznad frekvencija mikrotalasa i odmah ispod onih crvene vidljive svjetlosti, otuda i naziv "infracrveni". Valovi infracrvenog zračenja duži su od onih vidljive svjetlosti, prema kalifornijskom tehnološkom institutu (Caltech). IR frekvencije se kreću od oko 3 gigaherca (GHz) do oko 400 teraherca (THz), a valne duljine procjenjuju se da se kreću između 1.000 mikrometara (µm) i 760 nanometara (2.9921 inča), iako ove vrijednosti nisu konačne, prema NASA.
Slično spektru vidljive svjetlosti, koji se kreće od ljubičaste (najkraća valna dužina vidljive svjetlosti) do crvene (najduža valna duljina), infracrveno zračenje ima vlastiti raspon valnih duljina. Kraći valovi "blizu infracrvenog zračenja", koji su bliži vidljivoj svjetlosti na elektromagnetskom spektru, ne emitiraju toplinu koja se može primjetiti i ono što se ispušta s daljinskog upravljača televizora za promjenu kanala. Duži "daleko infracrveni" valovi, koji su bliži mikrovalnom odjeljku na elektromagnetskom spektru, mogu se osjetiti kao intenzivna toplina, poput topline sunčeve svjetlosti ili vatre, navodi NASA.
IR zračenje je jedan od tri načina na koji se toplina prenosi s jednog mjesta na drugo, a druga dva su konvekcija i provodljivost. Sve s temperaturom iznad oko 5 stupnjeva Kelvina (minus 450 stupnjeva Farenheita ili minus 268 stupnjeva Celzija) emitira IC zračenje. Sunce odabire polovinu svoje ukupne energije kao IC, a velik dio vidljive svjetlosti zvijezde se apsorbira i ponovo emitira kao IC, prema Sveučilištu u Tennesseeju.
Kućne namjene
Uređaji u kućanstvu, poput toplinskih svjetiljki i tostera, koriste IR zračenje za prijenos topline, kao i industrijski grijači poput onih koji se koriste za sušenje i očvršćivanje materijala. Žarulje sa žarnom niti pretvaraju samo oko 10 posto svoje električne energije u vidljivu svjetlosnu energiju, dok se ostalih 90 posto pretvara u infracrveno zračenje, prema Agenciji za zaštitu okoliša.
Infracrveni laseri mogu se koristiti za komunikaciju od točke do točke na udaljenosti od nekoliko stotina metara ili metara. Televizijski daljinski upravljači koji se oslanjaju na infracrveno zračenje izbacuju impulse IR energije iz diode koja emitira svjetlost (LED) na IR prijemnik na TV-u, prema načinu rada Stuff. Prijemnik pretvara svjetlosne impulse u električne signale koji upućuju mikroprocesor da izvrši programiranu naredbu.
Infracrveno suđenje
Jedna od najkorisnijih primjena IR spektra je u senziranju i detekciji. Svi objekti na Zemlji emitiraju IC zračenje u obliku topline. To se mogu otkriti pomoću elektroničkih senzora, poput onih koji se koriste u naočalama za noćni vid i infracrvenim kamerama.
Jednostavan primjer takvog senzora je bolometar, koji se sastoji od teleskopa s temperaturno otpornim otpornikom, ili termistista, u žarištu, prema Sveučilištu Kalifornija, Berkeley (UCB). Ako toplo tijelo uđe u vidno polje ovog instrumenta, toplina uzrokuje osjetnu promjenu napona na termistoru.
Kamere za noćni vid koriste sofisticiraniju verziju bolometra. Te kamere obično sadrže slikovne čipove uređaja povezane s punjenjem (CCD) koji su osjetljivi na infracrveno svjetlo. Slika formirana CCD-om može se tada reproducirati u vidljivoj svjetlosti. Ovi se sustavi mogu učiniti dovoljno malim da se mogu koristiti u ručnim uređajima ili nosive naočale za noćno gledanje. Kamere se mogu koristiti i za nišana sa ili bez dodavanja IR lasera za ciljanje.
Infracrvena spektroskopija mjeri IR emisije iz materijala određene valne duljine. IR spektar neke tvari pokazat će karakteristične padova i vrhove dok fotoni (čestice svjetlosti) apsorbiraju ili emitiraju elektroni u molekulama kao što elektroni prelaze između orbita ili energetske razine. Te se spektroskopske informacije mogu upotrijebiti za identificiranje tvari i praćenje kemijskih reakcija.
Prema Robertu Mayanoviću, profesoru fizike na Državnom sveučilištu Missouri, infracrvena spektroskopija, poput Fourierove transformacijske infracrvene (FTIR) spektroskopije, vrlo je korisna za brojne znanstvene primjene. Oni uključuju proučavanje molekularnih sustava i 2D materijala, poput grafena.
Infracrvena astronomija
Caltech opisuje infracrvenu astronomiju kao "otkrivanje i proučavanje infracrvenog zračenja (toplinske energije) koje emitiraju objekti u svemiru". Napredak u IR CCD slikovnim sustavima omogućio je detaljno promatranje raspodjele IR izvora u prostoru, otkrivajući složene strukture u maglicama, galaksijama i strukturi svemira velikih razmjera.
Jedna od prednosti IR promatranja je ta što može otkriti predobre predmete za emitiranje vidljive svjetlosti. To je dovelo do otkrića do tada nepoznatih objekata, uključujući komete, asteroide i vlažne međuzvjezdane oblake prašine koji su, čini se, prevladavaju u cijeloj galaksiji.
IR astronomija posebno je korisna za promatranje hladnih molekula plina i za određivanje kemijske strukture čestica prašine u međuzvjezdanom mediju, rekao je Robert Patterson, profesor astronomije na Državnom sveučilištu Missouri. Ova se promatranja provode pomoću specijaliziranih CCD detektora koji su osjetljivi na IR fotone.
Još jedna prednost IR zračenja je ta što njegova veća valna duljina znači da ne raspršuje koliko vidljivu svjetlost, navode iz NASA. Dok se vidljiva svjetlost može apsorbirati ili reflektirati od čestica plina i prašine, duži IR valovi jednostavno obilaze ove male prepreke. Zbog ovog svojstva, IR se može koristiti za promatranje objekata čija svjetlost je zatamnjena plinom i prašinom. Takvi objekti uključuju novoformirane zvijezde uronjene u maglice ili središte Zemljine galaksije.
Ovaj je članak ažurirao 27. veljače 2019. godine suradnik Science Science Traci Pedersen.
