Infraröd strålning

Infraröd strålning (IR-strålning) är elektromagnetisk strålning inom våglängdsområdet 700 nm till 1 mm, det vill säga våglängder strax över de för synligt ljus.

Infraröd strålning kallas ofta värmestrålning. All värmeöverföring genom strålning sker dock inte genom infraröd strålning, så det är en missuppfattning att värmestrålning och (IR)strålning skulle vara samma sak. I vardagliga sammanhang är dock en stor del av den strålning som utsänds från föremål på grund av deras temperatur inom det infraröda spektrumet.

Den infraröda strålning som emitteras av jorden benämns terrestrisk strålning.

Strålning
Spectre
Elektromagnetisk
Partikelstrålning
Övrigt

Tillämpningar

Mörkerseende

Kortvågig infraröd strålning används i utrustning för mörkerseende, som bildförstärkare och värmekameror, då det inte finns tillräckligt med synligt ljus för att se ett objekt. Strålningen detekteras och omvandlas till en bild på en skärm. Varma objekt ger en annan bild än kalla objekt så man kan urskilja varma objekt som människor och bilar. Värmedetektorer mäter inte värmen direkt utan skillnaden i infraröd strålning från olika objekt.

Eftersom rök är mer genomskinligt för infrarött ljus än synligt ljus, så använder brandmän infraröd bildteknik då de arbetar i rökfyllda utrymmen.

Termografi

Infrared dog
Infrarödbild av ett hundhuvud. Färgerna är kodade enligt skalan för att visa strålningstemperaturen hos bildens detaljer.

Långvågig infraröd strålning kan användas till att uppskatta temperaturen på olika objekt. Detta kallas termografi, eller om objektet är väldigt varmt, kallas det pyrometri. Termografi används framförallt av militären, industrin och medicinen. Fallande priser gör att infraröda kameror börjar kunna användas som hjälp vid mörkerkörning med bilar.[källa behövs]

Kommunikation

Kortvågigt infrarött ljus används för informationsöverföring. Apparaturen är en ljuskälla som sänder och en fotocell som detekterar strålningen. Variationer (analog eller digital modulering) i ljuskällan resulterar i motsvarande variationer i utsignal från fotocellen. Det är fördelaktigt att använda en infraröd ljuskälla eftersom signalöverföringen då blir osynlig för människan. Ljusöverföringen kan gå genom fria luften, eller så kan man använda glasfiber som skyddar signalen. Exempel på tillämpningen är vanliga fjärrkontroller för till exempel TV-apparater. Glasfibrer används i många bredbandsförbindelser, långa överföringsdistanser är möjliga.

Mätinstrument

Kortvågigt infrarött ljus används vid materialanalys, se FTIR.

Uppvärmning

Långvågig infraröd strålning används i infravärmare och används för att värma upp kalla rum och för att ta bort is från flygplansvingar. Den kan användas till att laga och värma mat, då den bara värmer objektet den lyser på och inte luften runt den.

Hälsorisk

I industriella miljöer som smedjor, smältverk, glashyttor och liknande förekommer kraftig infraröd strålning utanför det mänskliga synområdet. Om allmänbelysningen är låg saknar människan pupillreflex mot värmestrålningen. Strålningen ger då förhöjd värme i ögat, vilket på lång sikt leder till grumling i linsen, grå starr, här ofta kallad "glasblåsarstarr". Detta var förr i världen en vanlig yrkessjukdom. Nu finns det bestämmelser om att speciella ögonskydd alltid ska bäras i dessa värmestrålande miljöer.

Kemi

IR-spektroskopi är en tillämpning inom organisk kemi som utnyttjar det faktum att molekylers bindningar tenderar att absorbera IR-strålning. Olika typer av kemiska bindningar absorberar IR-strålning av en viss våglängd, och den absorberade intensiteten kan analyseras och bindningens karaktär bestämmas. Man kan inte använda IR-spektroskopi uteslutande för att bestämma molekylens atomstruktur, men det är ett hjälpmedel för att bestämma de funktionella grupperna i en förening.

Astronomi

Observationer i IR-området, infraröd astronomi, från markteleskop eller rymdteleskop (t.ex. Spitzer) har stor betydelse i astronomin. IR-observationer har t.ex. gett mycket astrokemisk information om det interstellära mediet.

  1. ^ Spectral Colors HyperPhysics, Department of Physics and Astronomy, Georgia State University. Läst 28 augusti 2016. Arkiverad 24 maj 2016 hämtat från the Wayback Machine.
  2. ^ Elert, Glenn. ”The Electromagnetic Spectrum, The Physics Hypertextbook”. The Electromagnetic Spectrum, The Physics Hypertextbook. Hypertextbook.com. http://hypertextbook.com/physics/electricity/em-spectrum/. Läst 16 oktober 2010.
  3. ^ ”Definition of frequency bands on”. Definition of frequency bands on. Vlf.it. http://www.vlf.it/frequency/bands.html. Läst 16 oktober 2010.
Amundsen-Nobile klimatförändringsmast

Amundsen-Nobile klimatförändringsmast är en 34 meter hög mast för mätinstrument i Ny-Ålesund i Svalbard. Den är avsedd för utrustning som bland annat mäter förhållanden i den lägre troposfären.Framför allt används masten för mätningar av meteorologiska värden (temperatur, relativ fuktighet, vindstyrka och -riktning på fyra olika höjder, samt komponenter av solstrålning och infraröd strålning som mäts från mastens topp. Vidare mäts snötäckets tjocklek samt temperaturen i detta på två olika djup.

Masten finansierades av det italienska Consiglio Nazionale delle Ricerche och restes av Kings Bay AS strax väster om forskningsbyn Ny-Ålesund. Den invigdes i april 2009.Masten har sitt namn efter polarforskarna Roald Amundsen och Umberto Nobile.

Andullation

Andullation är en massagemetod inom alternativmedicin som bygger på vibrationsterapi, i vissa fall kombinerat med infraröd strålning.

C-band (infrarött)

Inom infraröd optisk kommunikation avser C-bandet våglängdsintervallet 1530–1565 nm, vilket motsvarar förstärkningsområdet av erbiumdopade fiberförstärkare (EDFA).

FTIR

FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) är en spektroskopisk mätmetod som jämför den absorberade energin från en infraröd ljuskälla. Man kan på detta vis identifiera material. Används till exempel vid mätningar av luftföroreningar. Fouriertransformen används för att konvertera datan till ett spektrum.

Fjärrkontroll

En fjärrkontroll är en apparat som används för att styra en maskin på avstånd. I vardagen används fjärrkontroller till att styra olika typer av hemelektronik som till exempel datorer, TV-apparater och DVD-spelare. Fjärrkontroller används också som hjälpmedel för rörelsehindrade personer för att till exempel öppna en dörr. Andra användningsområden kan vara för att styra exempelvis radiostyrda båtar, bilar och flygplan. Fjärrkontroller är i regel trådlösa och använder IR-strålning för kommunikation. Även trådbundna fjärrkontroller existerar. Dessa har då en sladd mellan kontrollen och den maskin den ska kontrollera.

I vanliga fall använder fjärrkontrollen AA batteri. Även encellsbatteri fungerar bra.

Global Warming Potential

Global warming potential (GWP) är ett mått på förmågan hos en växthusgas att bidra till växthuseffekten och den globala uppvärmningen. Skalan är relativ och jämför den aktuella gasens klimatpåverkan med effekten av samma mängd koldioxid. Utsläppen av olika växthusgaser kan med hjälp av gasernas GWP-värden räknas om till koldioxidekvivalenter, vilket gör det lättare att jämföra dem med varandra.GWP-värdet beror av följande faktorer:

Hur effektivt gasen absorberar infraröd strålning.

I vilka delar av det infraröda våglängdsområdet som gasen absorberar strålning.

Hur långlivad gasen är i atmosfären.En gas som effektivt absorberar infraröd strålning och har lång livslängd i atmosfären får ett högt GWP-värde. Om gasen bara absorberar strålning vid våglängder där atmosfärens naturliga absorptionsförmåga är stor reduceras dock GWP-värdet.

GWP-värdet hos en gas är också beroende av vilken tidsrymd beräkningarna avser. I de flesta fall utgår man från hur stora klimateffekter ett utsläpp av gasen får över en hundraårsperiod. Sammanräknat över den tiden får exempelvis ett metanutsläpp 25 gånger större inverkan på klimatet än ett lika stort utsläpp av koldioxidutsläpp, vilket uttrycks som att metan har ett GWP100-värde på 25. Men eftersom metan har relativt kort livslängd i atmosfären avtar metanutsläppets klimatpåverkan betydligt snabbare än koldioxidutsläppets. Sett i en längre tidsskala, exempelvis 500 år, är metan därför inte fullt lika skadligt verksam som växthusgas jämfört med koldioxid - dess GWP500-värde uppgår bara till 7,6 (se tabellen nedan).

Beräkningar av de olika växthusgasernas GWP-värden redovisas i de utvärderingar som regelbundet genomförs av FN:s klimatpanel (IPCC). I Kyotoprotokollet fastställdes att de GWP100-värden som angivits i IPCC:s Second Assessment Report från 1995 ska användas när växthusgasutsläpp uttryckta i koldioxidekvivalenter redovisas inom ramen för FN:s klimatkonvention. Dessa värden kan skilja sig något från GWP100-värden angivna i IPCC:s senare utvärderingar från 2001, 2007 och 2013.

I den femte av IPCC:s Assessment Reports från 2013 inkluderades värden med och utan feedbackmekanismer.

Glöd

Glöd är förbränning som avger svartkroppsstrålning (ljus eller infraröd strålning) men inga lågor.

Glöd är också benämningen på en av de uppträdandeformer (modes of apperance) hos färg som presenterats av David Katz.

Hagen–Rubens relation

Inom optik är Hagen–Rubens relation (eller Hagen–Rubens formel) är en relation mellan reflexionskoefficienten och konduktiviteten för högledande material. Relationen anger att för fasta ämnen, där bidraget av den dielektriska konstanten till brytningsindexet är försumbar, kan reflektionskoefficienten skrivas som (i SI-enheter):

där är observationsfrekvensen, är konduktiviteten, och är den elektriska konstanten.

Relationen är uppkallad efter de tyska fysikerna Ernst Bessel Hagen och Heinrich Rubens (1903), som upptäckte den 1903.

Icke-joniserande strålning

Icke-joniserande strålning är elektromagnetisk strålning där frekvensen är för låg för att ge upphov till jonisering (dvs som inte alstrar joner när den passerar genom materia). Den skiljs från joniserande strålning.

När icke-joniserande strålning passerar materia skapas inga laddade joner. Energin kan dock vara tillräckligt stor för excitation, då en elektron förflyttas till ett högre energitillstånd.

Den icke-joniserande strålningen omfattar följande strålningstyper:

lågfrekventa elektriska och magnetiska fält

radiofrekvent strålning

Infraröd strålning

Synligt ljus

Ultraviolett strålning

Infrared Data Association

IrDA, Infrared Data Association är en trådlös teknik som använder sig av det infraröda spektrumet av ljuset för att skicka information. Signalerna ligger på en frekvens strax under vad det mänskliga ögat kan uppfatta.

IrDA används mest när det gäller relativt korta avstånd. Det behöver vara fri sikt mellan sändare och mottagare. Strålarna kan inte ta sig igenom väggar och är känsliga för dåligt väder.

IrDA används till exempel i fjärrkontroller, men också för dataöverföring i mobiltelefoner och handdatorer.

LIRC

LIRC (Linux Infrared remote control) är ett öppet källkodspaket som möjliggör för användare att skicka och ta emot infraröda fjärrstyrningssignaler på Unixliknande datorsystem.

Det finns dock en motsvarighet för Microsoft Windows av LIRC som kallas WinLIRC.

Med LIRC och en IR-mottagare kan en användare styra sin dator med nästan vilken infraröd fjärrkontroll som helst (dvs en TV-fjärrkontroll).

Användaren kan med en IR-fjärrkontroll styra till exempel en DVD-spelare eller uppspelning av musik.

Ett grafiskt gränssnitt är KDELirc, som bygger på KDE-bibliotek. KDE är dock en grafisk miljö som använder mycket processor resurser vilket kan göra arbetsmiljön långsam.

Pioneer Venus 1

Pioneer Venus 1 eller Pioneer Venus Orbiter eller Pioneer 12, var ett av amerikansk rymdsond som studerade planeten Venus. Den sköts upp den 20 maj 1978.

Senare samma år, den 4 december, gick sonden in i omloppsbana runt venus och började utföra mätningar med bl.a. följande instrument:

Ytradar för att kartlägga topografin

Infraröd radiometer för att mäta infraröd strålning från planetens atmosfär

Ultraviolett spektrometer för att mäta spritt och strålat UV-ljus

Masspektrometer för att bestämma vad den övre atmosfären består av

Plasmaanalysatorer och detektorer för elektriska fält för att mäta egenskaper hos solvinden

Magnetometer för att mäta planetens magnetfält

Temperaturmätare för att studera jonosfärens termiska egenskaper

Radioexperiment för att mäta planetens gravitationsfält

Detektor för gammastrålningspulser (eller gammablixt, GRB - Gamma Ray Burst)

Strålning

Strålning (även radiation) är överföring av energi utan medverkan av något medium. De tre huvudsakliga formerna av strålning är elektromagnetisk strålning, partikelstrålning och gravitationsstrålning.

Det förekommer även att ljudvågor betraktas som "akustisk strålning", men i det fallet medverkar mediet, och inga ljudvågor är möjliga i avsaknad av ett medium.

Svartkropp

En svartkropp är ett objekt som absorberar all infallande elektromagnetisk strålning, och därmed inte reflekterar någonting. Detta medför att den strålning som avges från kroppen inte kan bero på den strålningsmiljö som kroppen befinner sig i, utan enbart på inre egenskaper hos kroppen.

Det visar sig då att den enda egenskap som påverkar den avgivna svartkroppsstrålningen är svartkroppens temperatur. Det är inte praktiskt möjligt att tillverka ideala svartkroppar, men man kan komma ganska nära en sådan konstruktion i form av en låda som invändigt har svarta väggar och som någonstans har ett mycket litet hål. Den strålning som lämnar hålet är till en god approximation fördelad på olika frekvenser i enlighet med Plancks strålningslag.

Värmekamera

Värmekamera, även kallad termisk kamera eller det mindre specifika infraröd kamera, är en anordning som fångar en bild på infraröd strålning, som en vanlig kamera fångar en bild på synligt ljus. Istället för det synliga ljuset på 400–700 nm "ser" värmekameran vanligtvis i området 5 000–14 000 nm (5-14 µm). Värmekameror för kortare våglängder, 1000–5000 nm (1–5 µm) kallas för termisk kortvågs-kamera, men det är vanligare med engelska SWIR (Short Wave Infra Red).

Värmekameran är uteslutande ett elektrooptiskt system idag, men tidigare har det funnits speciella kameror som tagit foton inom samma område av elektromagnetisk strålning.

En värmekamera ska inte blandas ihop med bildförstärkare, som detekterar mycket svagt synligt ljus och kortvågigt infrarött ljus (600–1200 nm).

Värmestrålning

Värmestrålning är elektromagnetisk strålning som utsänds från ytor på grund av deras temperatur. Strålning är tillsammans med konduktion och konvektion en av de tre klassiska formerna av värmeöverföring. Denna form av värmeöverföring kräver inget förmedlande medium, värme kan stråla genom vakuum. Ett exempel på värmeöverföring genom strålning är hur solen värmer jorden, genom rymden.

I de temperaturer vi är vana med i vardagliga sammanhang är en stor del av värmestrålningen i form av infraröd strålning. Det är dock en vanlig missuppfattning att infraröd strålning och värmestrålning skulle vara samma sak. All elektromagnetisk strålning kan värma en yta. Ljuset från en glödlampa är också ett exempel på värmestrålning. Strålningsspektrum av termisk strålning beskrivs av formlerna för svartkroppsstrålning och av ytans emissivitet.

Växthusgas

Växthusgaser är både naturliga och konstgjorda gaser som utgör grunden till växthuseffekten genom att absorbera och utstråla infraröd strålning. De främsta växthusgaserna i jordens atmosfär är vattenånga (H2O), koldioxid (CO2), dikväveoxid (N2O), metan (CH4) och ozon (O3). Utöver dessa naturligt förekommande gaser finns även konstgjorda växthusgaser såsom olika halogenalkaner och andra flyktiga ämnen innehållande brom eller klor. Växthusgaserna ger tillsammans en markant påverkan på jordens temperatur vid ytan. Om atmosfären helt saknade sådana beräknas jordens medeltemperatur ha varit -18°C istället för nuvarande +14°C.Gasernas växthuseffekt beror på att de släpper igenom solljus med höge frekvens än infrarött, som värmer upp mark, träd och vatten. Den värmen kan sedan inte stråla ut i rymden igen som infraröd strålning eftersom växthusgaserna delvis absorberar den. Effekten blir att jordens temperatur stiger till dess att en alldeles ny jämviktstemperatur uppnås.

Vattenångan står för den största delen av växthuseffekten. Genom en hävstångseffekt ökar halten vattenånga då andra växthusgaser ökar. Hävstångseffekten beror på att halten vattenånga i luften är temperaturberoende.

Att växthuseffekten ökat anser man beror på de höga utsläppen av koldioxid. Även halten av metan, lustgas, marknära ozon samt freoner anses bidra till växthuseffekten. Det finns även gaser som har motsatt effekt, till exempel svaveldioxid (SO2). Svaveldioxid höjer atmosfärens förmåga att reflektera solens strålar. Den orsakar också försurning.

William Herschel

Sir Frederick William Herschel, tysk namnform Friedrich Wilhelm Herschel, född den 15 november 1738 i Hannover, död den 22 augusti 1822 i Slough, Berkshire, var en tysk-brittisk astronom. Herschel började sin karriär inom astronomin som ren amatör och slutade som en av de största astronomiska observatörerna genom tiderna.

Elektromagnetiskt spektrum[1][2][3]
Frekvensområde Frekvens Våglängd Fotonenergi(felaktig) Intervallbredd
Audiofrekvens 30 kHz–3 Hz 10 km–100 Mm < 12,4 feV
Radiofrekvens 300 MHz–30 kHz 1 m–10 km 1,24 meV – 12,4 feV 8 B
Mikrovågor 300 GHz–300 MHz 1 mm–1 m 1,24 meV – 1,24 µeV 3 B
Infraröd (IR) 405-0,3 THz 740 nm–1 mm 1,7 eV – 1,24 meV 3,1 B
Synligt ljus 789–405 THz 380–740 nm 3,3 eV – 1,7 eV 0,3 B
Ultraviolett (UV) 300 PHz–789 THz 1–380 nm 124 eV – 3,3 eV 1,6 B
Röntgenstrålning (X) 30 EHz–300 PHz 10 pm–1 nm 124 keV – 124 eV 3 B
Gammastrålning (γ) > 30 EHz < 10 pm > 62,1 keV oändlig

Språk

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.