Инфрацрвено зрачење

Инфрацрвено зрачење или инфрацрвена светлина (лат. infra, „под“) — електромагнетното зрачење со бранови должини поголеми од брановата должина на видливата црвена светлина, а помали од бановата должина на радиобрановите. Тоа е опсегот од приближно 750 nm do 3 mm, односно од 4,5*1014 до 1012 Hz. Опсегот на енергијата што тие ја пренесуваат се движи од 4,7 до 0,01 eV. Името доаѓа од латинскиот збор infra, што значи под – ги опфаќа брановите должини под црвената светлина.[1]

Овие бранови ги испуштаат загреаните тела и некои молекули кога ќе се најдат во побудена состојба. Добро ги апсорбираат повеќето материјали при што енергијата на инфрацрвеното зрачење се претвора во внатрешна енергија, што резултира со покачување на температурата. Сончевата светлина овозможува просечна сила на зрачење од 1004 W по квадратен метар; од тоа на инфрацрвеното зрачење отпаѓаат 527 W, 445 W на видливата светлина и 32 W на ултравиолетовото зрачење.[2]

Infrared dog
Слика на куче во средното ("термално") инфрацрвено подрачје (температурата е прикажана со боја)
ESO - Beta Pictoris planet finally imaged (by)
Ѕвездата Бета Пикторис (β) од соѕвездието Пиктор видена во инфрацрвениот спектар

Преглед

Инфрацрвената термографија или термалното снимање многу се користи за воени и цивилни потреби. Воената примена најчесто е за откривање цели во мрак, следење и откривање на непријателот, како и за следење на целите при гаѓање со проектили. Цивилната примена го вклучува проучувањето на степенот на термичко искористување на објектите, далечинско мерење на температурата, блиски безжични комуникации, спектроскопија и временска прогноза.

Инфрацрвената астрономија користи телескопи со инфрацрвени уреди за откривање на подрачјата што се покриени со прашина, како што се молекуларните облаци, за откривање на планети и за набљудување на објекти со големо црвено поместување кои потекнуваат од периодот на настанувањето на вселената.[3]

Човековото тело нормално зрачи со бранова должина од околу 12 μm, како што може да се пресмета од Виеновиот закон за поместување.

Различни подрачја на инфрацрвеното зрачење

Atmosfaerisk spredning
Цртеж на атмосферската проѕирност во делот на инфрацрвеното зрачење
Fibreoptic
Сноп оптички влакна
PEO ANAVS-6 NVG
Уред за ноќно гледање
Silicon wafer with mirror finish
Силиконска плочка полирана како огледало

Инфрацрвеното зрачење опфаќа широк опсег на електромагнетното зрачење, а бидејќи нашите сетила покриваат самоодредено подрачје на инфрацрвениот спектар, постојат различни поделби што подетално ги определуваат тие подрачја.

Поделба според CIE

Меѓународната комисија за осветлување (CIE – франц. Commission internationale de l'éclairage) го дели инфрацрвеното зрачење на три подрачја:[4]

  • IC – A: 700 nm–1400 nm (0,7 µm – 1,4 µm)
  • IC – B: 1400 nm–3000 nm (1,4 µm – 3 µm)
  • IC – C: 3000 nm–1 mm (3 µm – 1000 µm)

Сепак, најчесто инфрацрвеното зрачење се дели на 5 подрачја:[5]

  • Блиско инфрацрвено подрачје: (0,7 µm – 1,4 µm), подрачје што е одредено од апсорпцијата на водената пареа. Обично се користи кај оптичките влакна во телекомуникацијата, поради малите загуби од придушувањето на силициумовиот диоксид (SiO2). За активно откривање на цели во мракот ова подрачје е многу чувствително и се користи кај очилата за ноќно набљудување.
  • Краткобраново инфрацрвено подрачје: (1,4 µm – 3 µm), подрачје каде што апсорпцијата на водената пареа значително се зголемува, на бранова должина од 1450 nm. Подрачјето од 1530 до 1560 nm е многу важно подачје за телекомуникациите на голема оддалеченост.
  • Среднобраново инфрацрвено подрачје: (3 µm – 8 µm), подрачје што е значајно затоа што има “атмосферски прозорец“ или подрачје во кое ниту еден стакленички гас не го впива сончевото топлинско зрачење.
  • Долгобраново инфрацрвено подрачје: (8 µm – 15 µm), подрачје на “термално снимање“ каде можат да се добијат најдобри инфрацрвени слики, кога нема светлина од Сонцето или Месечината.
  • Далечно инфрацрвено подрачје: (15 µm – 1000 µm), подрачје што е значајно за далечниот инфрацрвен ласер.

Поделба според ISO 20473

Меѓународната организација за стандардизација во својот ISO 20473 инфрацрвеното зрачење го дели на 3 подрачја:[6]

ознака кратенка бранова должина
блиско инфрацрвено подрачје NIR 0,78 - 3  µm
средно инфрацрвено подрачје MIR 3 - 50  µm
далечно инфрацрвено подрачје FIR 50 - 1000  µm

Астрономска поделба на инфрацрвеното зрачење

Астрономите го делат инфрацрвеното зрачење на 3 подрачја:[7]

ознака кратенка бранова должина
блиско инфрацрвено подрачје NIR (0,7-1) до 5 µm
средно инфрацрвено подрачје MIR 5 до (25-40) µm
далечно инфрацрвено подрачје FIR (25-40) до (200-350) µm.

Поделба според електронски уреди

Инфрацрвеното зрачење може да се подели според различни електронски уреди што имаа чувствителност во тие подрачја:[8]

  • Блиско инфрацрвено подрачје: (0,7 µm – 1,0 µm), подрачје од крајот на чувството на човековото око до одзивот на силициумот.
  • Краткобраново инфрацрвено подрачје: (1,0 µm – 3 µm), подрачје од одзивот на силициумот до подрачјето на “атмосферски прозорец“. Тоа подрачје го покрива полуспроводникот InGaAs на бранова должина од околу 1,8 µm, а помалку се чувствителни солите на оловото.
  • Среднобраново инфрацрвено подрачје: (3 µm – 5 µm), подрачје на “атмосферски прозорец“ што го покриваат полуспроводниците InSb, HgCdTe и делумно PbSe.
  • Долгобраново инфрацрвено подрачје: (8 µm – 12 µm ili 7 µm – 14 µm), го покриваат полуспроводниците HgCdTe и микроболометрите.
  • Големо долгобраново инфрацрвено подрачје: (12 µm – 30 µm), го покрива силициумот со примеси.

Поделба според телекомуникациските подрачја

Во комуникациите со оптички влакна инфрацрвеното зрачење се дели на 7 појаси:[9]

појас опис опсег на брановите должини
O појас изворен 1260–1360 nm
E појас проширен 1360–1460 nm
S појас краткобранов 1460–1530 nm
C појас основен 1530–1565 nm
L појас долгобранов 1565–1625 nm
U појас голем долгобранов 1625–1675 nm

C – појасот преовладува кај телекомуникациските мрежи на голема оддалеченост.

Топлинско зрачење

Инфрацрвеното зрачење често се нарекува “топлинско зрачење“ затоа што многумина веруваат дека топлината доаѓа од инфрацрвеното зрачење. Но, тоа е заблуда затоа што и останатото електромагнетно зрачење, дури и видливата светлина, ги загрева површините што го впиваат. Инфрацрвеното зрачење од Сонцето придонесува за загревање на Земјата за околу 49%, додека останатото е од видливиот дел на спектарот и помал дел, околу 3%, од ултравиолетовиот дел на спектарот. Објектите што имаат собна температура зрачат во инфрацрвеното подрачје главно со бранова должина од 8 do 25 µm.[10]

Топлината е енергија што ќе оствари пренос на топлината ако постои разлика во температурите. Таа може да се пренесе со кондукција на топлината или спроводливост, со струење или пренесување на топлината, и со електромагнетно зрачење, а тоа е единствениот начин топлината да може да се пренесе во вакуум.

Human-Visible
Human-Infrared
Најголем дел од човековото електромагнетно зрачење е во подрачјето на инфрацрвеното зрачење. Некои материјали се проѕирни за инфрацрвеното зрачење, но се непроѕирни за видливата светлина, како што е пластичната црна вреќа. Некои материјали се проѕирни за видливата светлина, но се непроѕирни и го одбиваат инфрацрвеното зрачење, како што е стаклото на очилата.

Поимот емисивност е многу важен за разбирањето на инфрацрвеното зрачење на некој објект. Тоа својство на материјата го споредува топлинското зрачење на некој објект со топлинското зрачење на идеалното црно тело. Со други зборови, два објекта што имаат иста температура нема да се појават со ист интензитет на термалната слика; оној што има поголема емисивност, ќе биде поинтензивен.[11]

Примена

Ноќно набљудување

Уредите за ноќно набљудување служат за нормално гледање во услови кога нема доволно светлина. Тие работат на принцип на претворање на светлосните фотони во електрони, што се засилуваат со хемиски или електрични постапки, и потоа повторно се претвораат во видливи фотони. Ноќното набљудување не треба да се меша со инфрацрвената термографија, која создава слики врз основа на разликите во температурата на различните објекти.[12]

Инфрацрвена термографија

Инфрацрвената термографија, термалното снимање, термографското снимање или термалното видео е дел од науката за инфрацрвено снимање. Термографските камери го регистрираат зрачењето во инфрацрвениот појас на електромагнетниот спектар (околу 0,9-14 μm) и создаваат снимки од тоа зрачење што се нарекуваат “термограми“.

Бидејќи инфрацрвеното зрачење го емитираат сите тела во зависност од нивната температура, според законот за зрачење на црно тело, термографијата овозможуа “гледање“ на околината без видливо осветлување. Гледани со термографски апарат, топлите предмети се истакнуваат подобро во однос на постудената позадина; луѓето и другите топлокрвни организми стануваат лесно видливи во однос на околината, и дење и ноќе. Затоа, не треба да зачудува што широката примена на термографијата историски се поврзува во војската и службите за обезбедување.

Останати видови сликање

Инфрацрвената фотографија, инфрацрвените филтри служат за да се изработат фотографии во инфрацрвеното подрачје. Дигиталните фотоапарати често користат т.н. инфрацрвени блокери, додека поевтините дигитални апарати и камерите на мобилните телефони, сјајните виолетово-бели дамки ги “гледаат“ во блиското инфрацрвено подрачје. Поновата технологија, што сè уште е во развој, претставува сликање во подрачјето на брановата должина од терахерц.

Carbon heater
Инфрацрвена греалка

Наведување проектили

Наведувањето на проектилите го користи електромагнетното зрачење во инфрацрвеното подрачје за следење на целите и нивно уништување. Во 25 години војување, 90% од воените загуби на САД во опрема било поради проектилите со инфрацрвено зрачење.[13]

Греење

Инфрацрвеното зрачење може да се користи и за греење. На пример, често се користи во сауни, каде што се поставуваат инфрацрвени греалки. Тоа се користи и при одмрзнување на крилата на авионите, кога треба да се отстрани мразот пред полетување. Во последно време се користи и при терапиите со загреваење. Инфрацрвеното зрачење се користи и за готевење и подготување храна.

Инфрацрвеното зрачење има и индустриска примена, како за сушење на бои при бојадисување, обликување, жарење, и заварување на пластиката. Најдобри резултати се постигнуваат кога греачите имаат иста бранова должина со апсорпционите линии на материјалите што се загреваат.

Комуникации

Инфрацрвениот пренос на податоци се користи на мали растојанија, помеѓу компјутерот и помошните дигитални уреди. Далечинското управување користи инфрацрвени светлечки диоди, за да емитуваат инфрацрвено зрачење, кое е собрано во жариште со пластични леќи, за да се добие тесен зрак. Зракот се модулира, се гаси и пали, за да се кодираат податоците. Приемникот користи силициумова фотодиода за да го претвори инфрацрвеното зрачење во електрична струја. Инфрацрвеното зрачење не поминува низ ѕидовите, и не им пречи на уредите во другите простории.

Понекогаш наместо вкопување на оптичките влакна за пренос на податоци, се користат инфрацрвени ласери, особено во густо населени места. Инфрацрвените ласери можат да се користат и за пренос на податоци низ оптички влакна, посебно на бранови должини од 1 330 nm или 1 550 nm, затоа што тоа е најдобриот избор за оптичките влакна од силициум диоксид.

Спектроскопија

Спектроскопијата на инфрацрвеното зрачење (IR спектроскопија) го користи инфрацрвеното зрачење како медиум за проучување што го емитираат молекулите благодарение на своите вибрации. Со апсорбирање на инфрацрвеното зрачење се побудуваат вибрациите на молекулите, па тие почнуваат да вибрираат посилно. Затоа инфрацрвената спектроскопија, заедно со рамановата спектроскопија се нарекува вибрирачка спектроскопија. Слободните атоми не емитираат инфрацрвено зрачење. Секој молекул има карактеристични вибрации што зависат од цврстината на врските и масите на деловите од молекулот што вибрираат.[14]

Таквиот факт на инфрацрвената спектроскопија ѝ дава големи аналитички можности затоа што е можно да се определи од кои функционални групи се состои некој молекул. Бидејќи секој молекул има различен инфрацрвен спектар, инфрацрвената спектроскопија се користи при идентификацијата на материите. Бидејќи топлинската енергија на молекулите е поголема од енергијата на вибрациите, објектите го емитираат инфрацрвеното зрачење благодарение на својата топлинска енергија. Брановата должина на емитираното зрачење зависи од температурата според законот за црно тело.

Метеорологија

Метеоролошките сателити, опремени со радиометри, создаваат топлински и инфрацрвени слики, на кои вешт метеоролог може да го одреди видот и височината на облаците, температурата на водените површини и земјата, и да ги одреди промените во океаните. Радиометрите главно работат во подрачјето од 10,3 до 12,5 µm.

Климатологија

На полето на климатологијата инфрацрвеното зрачење се набљудува за да се открие промена во енергијата помеѓу Земјата и атмосферата. Тоа се користи и за проценка на глобалното затоплување и на Сончевото топлинско зрачење.

“Пиргометарот“ е инструмент што работи во подрачјето од 4,5 до 100 μm и со него се набљудуваат зрачењата на облаците, CO2 и другите стакленички гасови. Тој содржи термоелектричен детектор заштитен со филтер, што е проѕирен за големи бранови должини, а не го пропушта видливиот дел од спектарот (“силициумски прозорец“).

Астрономија

Астрономите ги набљудуваат вселенските објекти во инфрацрвеното подрачје на електромагнетниот спектар со сите делови за оптичките телескопи, вклучувајќи ги огледалата, леќите и детекторите. За да се добијат слики во инфрацрвениот спектар, потребно е деловите да бидат внимателно заштитени, а детекторите обично се ладат со течен хелиум.

Чувствителноста на инфрацрвените телескопи на Земјата е значително ограничена поради водената пареа воатмосферата, која впива дел од инфрацрвениот спектар што доаѓа од вселената, освен во подрачјата на “атмосферските прозорци“. Затоа е подобро инфрацрвените телескопи да се сместат на големи надморски височини, да се постават во балони на топол воздух или во авиони.

Инфрацрвените телескопи се корисни за астрономите затоа што студените и темните молекуларни облаци на гасовите и прашината го замаглуваат погледот кон многу ѕвезди. Инфрацрвените телескопи се користат и за набљудување на протоѕвездите, пред да почнат да емитираат видлива светлина. Бидејќи ѕвездите многу малку емитираат во инфрацрвеното подрачје, можно е да се открие рефлектираната светлина од планетите.

Инфрацрвените телескопи се користат и за набљудување на јадрата на активните галаксии, што обично се замаглени со гасови и прашина. Далечните галаксии со црвено поместување имаат дел од спектарот поместен на поголеми бранови должини, така што најдобро се гледаат во инфрацрвеното подрачје.

Историја на уметноста

Инфрацрвените рефлектограми, како што ги нарекуваат историчарите на уметноста, служат за откривање на скриените слоеви боја на уметничките слики, односно за да откријат дали некоја слика е оригинал или копија, или дали сликата е изменета со реставраторски интервенции. Инфрацрвените уреди се корисни и при откривањето на старите текстови (ракописи), како што се “Ракописите од Мртвото Море” или ракописите пронајдени во пештерите Могао.

Биолошки системи

Постојат животни кои имаат сетила за инфрацрвеното зрачење, како што се змиите, вампирските лилјаци, некои тврдокрилци, некои пеперутки и бубачки.

Заштита на работа

Кај некои индустриски гранки постои опасност од влијанието на инфрацрвеното зрачење врз очите и видот, па затоа е потребно да се носат заштитни очила со инфрацрвени филтри.

Земјата и инфрацрвеното зрачење

Земјината површина и облаците го впиваат видливото и невидливото зрачење од Сонцето и повторно, назад во атмосферата, емитираат голем дел од енергијата во инфрацрвениот дел на спектарот. Некои честички во атмосферата, главно капки од водата и водената пареа, но и јаглеродниот диоксид, метанот, азотниот субоксид, сулфурниот хексафлуорид и хлор-флуор-јаглеродот[15], го впиваат тој дел од инфрацрвеното зрачење и повторно го испуштаат во сите насоки на Земјата. На тој начин ефектот на стаклена градина ги загрева атмосферата и површината на Земјата на повисока температурa, отколку кога би го немало инфрацрвеното зрачење.

Историја

Откривањето на инфрацрвеното зрачење му се припишува на Вилхелм Хершел, астроном од XIX век, кој во 1800 година објавил труд поврзан со инфрацрвеното зрачење. Тој користел призма за да создаде прекршување или рефракција на светлината од Сонцето и открил зголемување на температурата на топломерот во невидливиот дел на инфрацрвеното подрачје. Бил изненаден и новите зраци ги нарекол “топлински“ зраци.

Наводи

  1. Dr. S. C. Liew [1] "Electromagnetic Waves", publisher=Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing, 2006.
  2. [2] "Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5", 2009.
  3. [3] "IR Astronomy: Overview", publisher=NASA Infrared Astronomy and Processing Center, 2006.
  4. Henderson Roy, [4] "Wavelength considerations", publisher=Instituts für Umform- und Hochleistungs, 2007. [5]
  5. Byrnes James: "Unexploded Ordnance Detection and Mitigation", publisher=Springer, 2009.
  6. "ISO 20473:2007", publisher= ISO, 2007.
  7. IPAC Staff: [6] "Near, Mid and Far-Infrared", publisher=NASA ipac, 2007.
  8. Miller; Principles of Infrared Technology, Van Nostrand Reinhold, 1992.
  9. Ramaswami Rajiv, 2002. [7] "Optical Fiber Communication: From Transmission to Networking", publisher=IEEE, 2006.
  10. "Introduction to Solar Energy", publisher=Rodale Press, Inc., 1980. [8]
  11. McCreary Jeremy, 2004. [9] "Infrared (IR) basics for digital photographers-capturing the unseen", publisher=Digital Photography For What It's Worth
  12. Bryant Lynn: "How does thermal imaging work? A closer look at what is behind this remarkable technology", 2007. [10]
  13. Mahulikar, S.P., Sonawane, H.R., & Rao, G.A.: (2007) "Infrared signature studies of aerospace vehicles", Progress in Aerospace Sciences
  14. Reusch William, 1999. [11] "Infrared Spectroscopy", publisher=Michigan State University, 2006.
  15. „Global Sources of Greenhouse Gases“. Emissions of Greenhouse Gases in the United States 2000. Energy Information Administration. 2002-05-02. Архивирано од изворникот на 2012-08-01.
Sh2-106

Sh2-106 — оддавна маглина и ѕвездородна област во соѕвездието Лебед. Станува збор за H II област чие растојание од Земјата изнесува 2.000 ly (600 pc), во изолирана област од Млечниот патВо центарот на маглината е млада и масивна ѕвезда која оддава млазеви топол гас од своите полови, образувајќи ја на тој начин биполарната структура. Правта во околината на ѕвездата е исто така јонизирана. Маглината се протега во распон од 2 светлосни години.

Алуминиум

Алуминиум или алуминиум е хемиски елемент со симбол Ал и атомски број 13. Тоj е сребрено-бел, мек, немагнитен и нодуларен метал во борната група . По маса, алуминиумот сочинува околу 8% од Земјината кора ; тоа е третиот најзастапен елемент по кислородот и силиконот и најзастапен метал во кората, иако е поретко во мантијата подолу. Главната руда од алуминиум е боксит . Алуминиумскиот метал е толку хемиски реактивен што природните примероци се ретки и се ограничени на екстремно редуцирачки средини. Наместо тоа, се наоѓа во комбинација во повеќе од 270 различни минерали . Алуминиумот е извонреден поради неговата ниска густина и неговата способност да се спротивстави на корозијата преку феноменот на пасивација . Алуминиумот и неговите легури се од витално значење за воздушната индустрија и се важни за транспортните и градежните индустрии, за градење фасади и прозорски рамки. Оксидите и сулфатите се најкорисни соединенија од алуминиум. И покрај неговата распространетост во животната средина, ниту една позната форма на живот не користи алуминиумски соли метаболно , но алуминиумот добро е поднесен од страна на растенијата и животните. Поради изобилството на овие соли, потенцијалот за биолошка улога за нив е од постојан интерес, а студиите продолжуваат.

Бран

Бран — нарушување или треперење кое се движи низ материјата или просторот, придружено со пренос на енергија. Брановото движење ја пренесува енергијата од една точка до друга, најчесто со непостојано поместување на честичките на средината, односно без пренос на маса. Тие се состојат од треперења или вибрации околу една иста местоположба. Брановите се опишани со бранова равенка која покажува како нарушувањето се распределува со текот на времето. Математичкиот запис на оваа равенка се менува во зависност од видот на бранот.

Постојат два вида на бранови. Едните се механички бранови кои се движат низ средината, и истата таа средина се деформира. Деформацијата се поништува со помош на еластичната сила која настанува поради деформацијата. На пример, звучните бранови се движат низ молекулите на воздухот судирајќи се со нивните соседни молекули. Кога молекулите на воздухот се судираат, истовремено и отскокнуваат една од друга (еластична сила). Ова ги спречува молекулите да продолжат да се движат во насоката на бранот.

Вториот вид на бранови се електромагнетните бранови, кои за своето простирање немаат потреба од средина. Наместо тоа, тие се состојат од периодични треперења на електричното и магнетното поле, коишто пак се создадени од наелектризирани честички, и поради ова истите можат да се движат низ вакуум. Овие видови на бранови се со различни бранови должини, и според тоа тие се поделени на: радиобранови, микробранови, инфрацрвено зрачење, видлива светлина, ултравиолетова светлина, рендгенски зраци, и гама-зрачење.

Понатамошно, однесувањето на честичките во квантната механика се опишани со помош на бранови. Понатамошно, гравитационите бранови исто така патуваат низ просторот, кои се резултат на вибрација или движење на гравитационите полиња.

Бранот може да биде трансверзален или лонгитудинален во зависност од насоката на нивното треперење (осцилирање). Трансверзалните бранови сè добиваат кога нарушувањето создава треперења нормални на насоката на движењето. Лонгитудиналните бранови сè добиваат кога треперењата се паралелни со насоката на движење. Додека пак механичките бранови можат да бидат трансверзални и лонгитудинални, сите електромагнетни бранови се трансверзални.

Влажност

Влажност — поим кој означува количество на водена пареа во воздухот, и може да се однесува на неколку мерки за влажност. Формално, влажноста се смета за мешавина на водена пареа и други состојки на воздухот, а влажноста се дефинира како количеството на вода во мешавината, наречена апсолутна влажност. Во секојдневна употреба, поимот „влажност“ се однесува на релативната влажност, која во метеорологијата и домашните инструменти се изразува како постоток. Специфична влажност е соодносот помеѓу количината на водена пареа во мешавината со вкупната содржина на воздухот (по единица маса). Водената пареа во мешавината може да се изрази како маса по зафатнина, или како парцијален притисок, зависно од употребата.

Во метеорологијата, влажноста е показател за веројатноста од врнежи, роса или магла. Високата релативна влажност ја намалува делотворноста на потењето при разладување на телото со тоа што ја намалува стапката на испарување на влага од кожата. Овој ефект се пресметува во табела на топлински показател то се користи летно време.

Електромагнетен спектар

Електромагнетен спектар - колективен термин за сите можни фреквенции на електромагнетно зрачење.

„Електромагнетниот спектар“ на објект има различно значење и е карактеристичната дистрибуција на електромагнетно зрачење кое се емитира или апсорбира од страна на тој конкретен објект.

Електромагнетниот спектар се протега под ниските фреквенции кои се користат во модерната радиокомуникација до гама-зрачење во кратка бранова должина (висока фреквенција), така што зафаќа бранови должини од илјадници километри која се сведува на дел од големината на атомот. Видливата светлина се протега со бранова должина од 400 до 700 нанометри. Максимумот за долгите бранови должини е големината на самиот универзум, додека се смета дека минимумот на брановата должина се наоѓа во близина на должината на Планковата должина. До средината на 20 век се верувало од страна на повеќето физичари дека спектарот е бесконечен и континуиран.

Речиси сите видови на електромагнетно зрачење може да се користат во спектроскопија, за да се проучува и карактеризира материјата. Другите технолошки намени се опишани под електромагнетно зрачење.

Електромагнетно зрачење

Електромагнетното зрачење (скрат. „ЕМ зрачење“ или „ЕМЗ“) е вид на енергија која покажува бранови карактеристики како што патува низ просторот. ЕМЗ има електрични и магнетни компоненти кои осцилираат во фаза нормални едно на друго и нормално на насоката на движење.

Електромагнетното зрачење се класификува според честотата (фреквенцијата) на бранот. Ако се наредат според зголемување на честотата или намалување на брановата должина, постојат радиобранови, микробранови, инфрацрвено зрачење, видлива светлина, ултравиолетово зрачење, Рентгенски (X) зраци, и гама-зраци. Очите на повеќето организми се чувствителни на мал и променлив дел на честоти кои се нарекуваат видлив спектар. Фотон е квантум на електромагнетните замодејства, основна единица на светлината и сите други видови на ЕМЗ, и исто така е и одговорен за електромагнетната сила.

ЕМ зрачењето има и енергија и моментум кои можат да бидат пренесени до материјата со којашто заемодејствуваат.

Ефект на стаклена градина

Ефектот на стаклена градина е природен феномен што ја загрева Земјата до околу 33 °С. Тој е предизвикан од стакленичките гасови во атмосферата, а во моментов овој природен ефект, е засилен од човековото делување преку ослободување дополнителни стакленички гасови во атмосферата.

Заднептунец

Заднептунец (заднептунски објект или транснептунски објект, ТНО) — секој планетоид во Сончевиот систем кој кружи околу Сонцето на просечно растојание (голема полуоска) поголемо од она на Нептун, т.е. 30 астрономски единици (ае). Познати се дванаесет планетоиди со големи полуоски од над 150 ае и перихел поголем од 30 ае, и се нарекуваат крајни заднептунци.Првиот познат заднептунец е Плутон, откриен во 1930 г. Следниот ваков објект, 15760 Албион е откриен дури во 1992 г. Во февруари 2017 г. биле познати преку 2.300 заднептунци. Од нив, 2.000 имаат перихел подалечен од Нептун (30,1 ае). Во ноември 2016 г. 242 од нив имале доволно познати орбити за да добијат трајни ознаки.Најмасивниот познат заднептунец е Ерида, а по неа следат Плутон, 2007 OR10, Макемаке и Хаумеја. Просторот во кој лежат заднептунците се дели на три дела: Кајперовиот појас, расеаниот диск и Ортовиот Облак, иако сметањето може да се разликува, и постојат објекти како Седна чија припадност не е недвосмислена.

Инфрацрвена спектроскопија

Инфрацрвена спектроскопија е квалитативна аналитичка метода која се користи за откривање од кои функционални групи и атоми е составена една молекула. Притоа се користи инфрацрвеното зрачење од електромагнетниот спектар. Молекулите апсорбираат инфрацрвено зрачење само при одредени фреквенции карактеристични за нивната структура. Апсорбираната енергија предизвикува вибрационо возбудување на атомите во молекулата. Вибрациите кои настануваат во молекулата се:

Потоа, од добиениот спектар се дознава за градбата на молекулата.

Маглина

Маглина (или небула, од лат. nebula = „облак“);[1] — меѓуѕвезден облак од прашина, водороден гас, хелиум и јонизирани гасови. Originally, маглина бил општ назив за секој раширен астрономски објект, вклучувајќи галаксии подалеку од Млечниот Пат (на пример, галаксијата Андромеда се нарекувала „маглина Андромеда“ пред Едвин Хабл да ги открие галаксиите). Маглините честопати обликуваат ѕвездообразбени области, како онаа во маглината Орел. Оваа маглина е претставена на една од најпознатите слики на НАСА насловена како „Столбови на настанокот“. Во овие области, прашината нечистотиите и другите материјали се спојуваат и образуваат поголеми маси, кои потоа привлекуваат уште материјал, за потоа да достигнат доволна големина за да станат ѕвезди. Се смета дека преостанатиот материјал образува планети и други објекти од планетерниот систем.

Микрометар

Микрометар (симб.μм, μm, неофиц. микрон) — мерна единица за должина која изнесува милионити дел од метарот, илјадитина милиметар или илјада нанометри. Користејќи научна нотација микрометарот може да се претстави како 1×10−6 m, што значи  1⁄1000000 m.

Човечко влакно е дебело 100 μm. Црвените крвни зрнца имаат пречник од околу 8 μm.Микрометарот се употребува за изразување на бранова должина на инфрацрвено зрачење. Називот „микрон“ со симболот μ се застарени (официјални од 1879 до 1967 г. ) сè уште се употребува во астрономијата и изработката на полупроводници.

Протопланетарна маглина

Протопланетарна маглина или претпланетарна маглина (ППМ) — астрономски објект кој претставува краткотрајна фаза во развојот на една ѕвезда, помеѓу фазата на доцна асимптотична џиновска гранка (ДАЏГ) и фазата на планетарна маглина (ПМ). ППМ има силно инфрацрвено зрачење и е еден вид на отсјајна маглина. Ова е претпоследна сјајна развојна фаза во животниот век на ѕвездите со средна маса (1-8 M☉).

Радиометар

Радиометар — уред наменет за мерење на текот (флуксот или моќта) на електромагнетното зрачење. Обично под „радиометар“ се подразбира уред за востановување на присуството на инфрацрвено зрачење, но сепак ова може да значи и уред што работи на сите електромагнетни бранови должини.

Чест пример за ваков уред е Круксовиот радиометар - рана варијанта на уредот, каде роторот (со темни и светли перки) е сместен во делумен вакуум и се врти кога е изложен на светлина.

Николсовиот радиометар работи на поинаков начин и е поосетлив од Круксовиот.

Микробрановиот радиометар работи на микробранови должини. Овој радиометар содржи аргон, што му овозможува да се врти.

МЕМС-радиометарот е изум на Патрик Јанковјак, и може да работи и на Николсовиот и на Круксовиот принцип, и тоа во широк дијапазон на бранови должини и енергетски нивоа на честичките.

Сонце

Сонце (латински: Sol) — ѕвезда од класата на жолти џуџиња која се наоѓа во центарот на Сончевиот систем. Земјата и друга материја (вклучувајчи други планети, астероиди, метеороиди, комети и вселенска прашина) орбитираат околу Сонцето, кое самото претставува 98,6% од целовкупната маса на сончевиот систем, а тежи околу 200.000 пати повеќе од Земјата. Растојанието меѓу Сонцето и Земјата е приближно 149.600.000 километри и неговата светлина го минува ова растојание за 8,3 минути. Енергијата од Сонцето, во форма на сончева светлина, го одржува скоро целиот живот на Земјата преку фотосинтеза и ја управува земјината клима и време.

Површината на Сонцето се состои од водород (околу 74% од неговата маса, или 92% од неговата зафатнина), хелиум (околу 24% од масата, 7% од зафатнината) и мали количини на други елементи, вклучувајќи железо, никел, кислород, силициум, сулфур, магнезиум, јаглерод, неон, калциум и хром . Сонцето има G2V ѕвездена класа. G2 значи дека има површинска температура од приближно 5.780 К (5.500 °C), давајќи му бела боја која често заради атмосферското прекршување изгледа жолто кога се гледа од површината на Земјата.

Кога ќе почне да го снемува водородното гориво на Сонцето , тоа ќе прерасне во многу поголема и посјајна ѕвезда наречена црвен џин. Тоа на крај ќе ги отфрли своите надворешни слоеви во вселенскиот простор. Од сонцето тогаш ќе остане само мошне густа ѕвезда наречена бело џуџе пред конечно да се излади и да изгасне и да стане црно џуџе.

Сончево зрачење

Сончево зрачење (или „соларна радијација“), во најширока смисла, е целосниот спектар на електромагнетно зрачење која ја испушта Сонцето. На Земјата, сончевото зрачење се филтрира низ Земјината атмосфера, а сончевото зрачење се гледаме како дневна светлина кога Сонцето е над хоризонтот. Блиску до половите во лето деновите се подолги, а ноќите покуси или воопшто ги нема. Во зима, на половите ноќите се подолги, и во некои периоди сончевата светлина воопшто ја нема. Сончевото зрачење може да се измери со помош на апарат наречен пиранометар или пирхелиометар. Светската метеоролошка организација ја дефинира сончевата светлина како директно зрачење од Сонцето врз Земјата со најмалку 120 W·m−2.Директното сончево зрачење има светлосен ефект од околу 93 лумени на ват, што вклучува инфрацрвено зрачење, видлива светлина и ултравиолетово зрачење. Сјајната сончева светлина има околу 100.000 кандели на квадратен метар на површината на Земјата.

Сончевата светлина е клучниот фактор за процесот фотосинтеза.

Стаклена градина

Стаклена градина (исто така наречена стакленик, или ако е со доволно греење, оранжерија) е структура со ѕидови и покрив направен главно од прозрачен материјал, како што е стакло, во кои растенијата бараат да се одгледуваат во регулирани климатски услови. Поради тоа што ѕидовите на оранжеријата се провидни и ја пропуштаат сончевата светлина која се апсорбира и ја заголемува топлината на внатрешноста тие овозможуваат поволни климатски услови кои влијаат за забрзано растење и зреење на растенијата кои се одгледуваат во нив.

Топлинско зрачење

Топлинско зрачење — електромагнетно зрачење, создадено од страна на топлинското зрачење на наелектризираните честички во материјалот. Сите материјали со температура поголема од апсолутната нула оддаваат топлинско зрачење. Кога температурата на телото е поголема од апсолутна нула, настануваат внатрешени судири на атомите, со што се менува кинетичката енергија на атомите или молекулите. Ова доведува до забрзување на честичката, или пак до диполна осцилација од која произлегуваат ектромагнетни зрачења, како и широк спектар на зрачење кој се одразува на широкиот спектар на енергии и забрзувања кои се јавуваат дури и при единечна температура.

Примери за топлинско зрачење се: видливата светлина и инфрацрвената светлина одадена од жарулка, инфрацрвеното зрачење од животните кое може да се забележи со топлинска камера и космичкото позадинско микробраново зрачење. Топлинско зрачење е поразлично од топлинските струења и топлинската спроводливост, лице во близина на бесен оган го чувствува греењето и зрачењето од огнот, дури и ако околниот воздух е многу студен.

Сончевата светлина е дел од топлинското зрачење создадено од страна на жешката плазма на Сонцето. Земјата исто така, оддава топлинско зрачење, но со многу помала јачина и различна спектрална распределба (инфрацрвена, наместо видлива) бидејќи таа е поладна. Впивањето на сончевото зрачење и неговото оддавање од Земјата, се двата најважни процеси кои ја одредуваат температурата и климата на Земјата.

Ако зрачењата кои потекнуваат од телото ги исполнуваат физичките карактеристики на црно тело во термодинамичка рамнотежа, зрачењето се нарекува црнотелесно зрачење. Планковиот закон го опишува зрачењето на црно тело, зрачење кое зависи само од температурата на телото. Виновиот закон за поместувањето ја одредува најверојатната фреквенција на оддаденото зрачење, како и Штефан-Болцмановиот закон кој ја определува јачината на зрачењето.Топлинско зрачење е еден од основните механизми за топлински пренос

Топографија

Топографија (грч. τόπος topos, "место", и γράφω graphō, "пишување") е дисциплина на геодезијата која ја проучува површината на копното и ја претставува на топографска карта или план. Топографијата ја проучува ориентацијата и начините на мерења на земјиштето, впишување на податоците преку топографски знаци, ја објаснува содржината на картата и начинот на правилна употреба.

Целта на топографијата е да ја одреди местоположбата на одреден објект во реалноста и да ја претстави на карта, користејќи ги својствата на објектот, како географска должина, географска ширина и надморска височина. Ваквиот вид на карти имаат повеќестрано значење, како геолошко, научно, градежно, безбедносно-разузнавачко и воено-тактичко.

Црно тело

Црно тело — идеализирано физичко тело кое ги впива сите електромагнетни зрачења, независно од фреквенцијата и аголот на упаѓање. Бело тело е тело со „нерамана површина од која се одбиваат сите упадни зрачења подеднакво во сите правци.“Црното тело при топлинска рамнотежа оддава електромагнетно зрачење наречено црнотелесно зрачење. Зрачењето се оддава според Планковиот закон, што значи дека спектарот е определен само од температурата, но не и од обликот или составот на телото.

Црно тело во топлинска рамнотежа покажува две својства:

Станува збор за идеален оддавач: на секоја фреквенција, оддава енергија колку или повеќе енергија од кое било друго тело на истата температура.

Стануа збор за дифузен оддавач: енергијата се зрачи изотропно, независно од насоката.Приближно тело кое би наликуало на црната површинае дупка во ѕидот во голема просторија (Погледајте подолу). Секоја светлина која ќе влезе во дупката се одбива наад бесконечно или паке е впиена во внатрешноста и не постои можност повторно да се појави, што ја прави дупката скоро перфектен впивач. Зрачењето насобрано во ваквиот затворен простор може и не мора да биде во топлинска рамнтежа, зависно од природата на ѕидовите и другата содржина во затворениот простор.Постоечките материјали оддаваат енергија во делови—способност наречена емисвност—или енергетски нивоа на црното тело. По дефиниција, црно тело во топлинска рамнотежа има емисивност ε = 1.0. Извор со помала емисивност независна од фреквенцијата најчесто се нарекува сиво тело.

Изработката на тела кои би имале емисивност близу до единица е моментален интерес во науката.Во астрономијата, зрачењето од ѕвездите и планетите е понекогаш карактеризирана преку делотворната температура, Температурата на црните тела која ќе оддаде вкупен тек на електромагнетна енергија.

Видливи (оптички)
Микробранови
Радиофреквенциски
Бранови должини

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.