Wat is Infrarood?
Infrarood is in feite elektromagnetische straling dat bestaat uit licht en warmte. Het is voor het menselijk oog niet waar te nemen. Infrarood werd rond 1800 ontdekt door Sir Frederick William Herschel (Een Engelsman geboren in Duitsland met Tsjechische wortels). Hij was een componist, organist, muziekleraar en astronoom. Voor zijn ontdekking maakte hij gebruik van een Thermometer en een Prisma.
Hij ging de temperatuur meten van het lichtspectrum dat door de prisma viel en stelde als eerste vast; dat de temperatuur in het rode deel van het spectrum hoger was dan in het blauwe deel en vervolgens, dat in het deel van het spectrum dat voorbij het rood lag er nog een hogere temperatuur waarneembaar was en dat dit bestaande warme licht niet voor het menselijk oog waarneembaar was.
Elektromagnetische straling
In een later stadium heeft men infrarood licht/warmte/straling ingedeeld binnen het spectrum met golflengten tussen circa 780 nanometer (een nm is een miljoenste millimeter) en 1 mm (1.000.000 nm), dus zich tussen het (zichtbare) rode licht en de microgolven bevindt. Veelal wordt het golflengtegebied van 780 nm tot 10 micrometer aangeduid met nabij-infrarood (near-infrared), van 10 tot 30 µm met middel-infrarood (middle-infrared), van 30 µm tot 300 µm met ver-infrarood (far-infrared) en van 300 µm tot 1 mm met sub-millimetergebied. Infrarood betekent ‘onder het rood’, omdat de frequentie van infraroodstraling iets lager ligt dan die van het rood.
Energie & Golflengte
Elke golflengte transporteert en is beladen met een bepaalde hoeveelheid energie. Hoe sneller de frequentie van deze golven, des te korter is de golf, en des te meer energie kan deze specifieke straling transporteren. Dus hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte, hoe meer energie.
Van de totale straling die de zon uitzend bereikt slechts een klein gedeelte het aardoppervlak, dit komt omdat het grootste gedeelte van deze straling door de verschillende atmosferen geabsorbeerd wordt. De straling die ons aardoppervlak bereikt wordt “de globale straling” genoemd. Deze globale bestraling bestrijkt een gebied vanaf middengolf Ultraviolet licht (UV) via het zichtbare licht en zo naar de infrarode straling (IR). Deze straling wordt als volgt ingedeeld volgens de golflengtes:
Ultra Violet
UVB van 295 tot 315 nm 0.1%
UVA van 315 tot 400 nm 4,9%
Zichtbaar licht
Violet van 380 tot 436 nm
Blauw van 436 tot 495 nm
Groen van 495 tot 566 nm
Geel van 566 tot 589 nm
Oranje van 589 tot 627 nm
Rood van 627 tot 780 nm tot. licht 39%
Infrarood
IR A van 760 tot 1400 nm 37 %
IR B van 1400 tot 3000 nm 16 %
IR C van 3000 tot 1.000.000 nm 3 %
Infrarode straling waarnemen
Voor het menselijk oog is infrarode straling onzichtbaar, via het lichaam wordt het waarneembaar door warmtebeleving. Er bestaat er een techniek ‘Thermografie genoemd’, waarmee infrarode warmte d.m.v. speciale fotografische emulsie beter zichtbaar gemaakt kan worden. Vandaag de dag bestaan er warmtebeeldkijkers die gebruik maken van een speciale camera met een detector die gebruik maakt van een halfgeleider materiaal, zoals Germanium. Germanium wordt in China & Korea ook gebruikt bij de vervaardiging van Thermomatten.
Detectoren of sensoren die infrarode straling kunnen waarnemen d.m.v. warmtewerking worden ook wel bolometers of PIR detectoren (passieve infrarood-detector) genoemd. Verder worden er ook in de astronomie door vloeibaar helium gekoelde detectoren gebruikt, de sensoren zijn uiterst gevoelig. De telescoop en spiegel behoren zo schoon en koel mogelijk te zijn om storende invloeden te voorkomen. In de infrarode straling is het dan zelfs goed mogelijk om gas en stofwolken rondom pas gevormde sterren te kunnen opserveren.
Zowel levensloze voorwerpen als levende (micro) organismen zend infrarode straling uit. De frequentie daarvan is afhankelijk van de temperatuur die wordt gemeten volgens de Wet van Wien. Het menselijk lichaam zend zowel een continu spectrum uit, als ook gassen in lijnenspectrum.
Levensloze voorwerpen op kamertemperatuur zenden ook een bepaald stralingsniveau uit (maximum ca. 10 µm). Natuurlijk geeft een heet voorwerp sterkere infrarode straling af. De conclusie is; dat infrarode straling bijna overal in ons universum aanwezig is. Alle organismen hebben er mede hun bestaan aan te danken.
Infrarood in verschillende Schema’s
Een veel gebruikt schema bij onderverdelingen van de infrarode frequenties en hun toepassing:
| Onderverdeling | Afkorting | Golflengte | Frequentie | Photon | Eigenschappen |
| Nabij-infrarood (Near-infrared) |
NIR, IR-A DIN | 0.75–1.4 µm | 214-400 THz | 886-1653 meV | Gedefinieerd door de waterabsorptie, en vaak gebruikt in optische vezel telecommunicatie vanwege lage demping verliezen in het SiO2 glas (kiezelzuur) medium. Beeldversterkers zijn gevoelig voor dit gebied van het spectrum. Voorbeelden hiervan zijn de nachtkijkers die gebruikt worden tijdens filmen en voor militaire doeleinden. Verder wordt het nabij infrarood spectrum ook gebruikt bij saunas en cabines. |
| Korte-golf infrarood |
SWIR, IR-B DIN | 1.4–3 µm | 100-214 THz | 413-886 meV | Het vermogen om water te absorberen neemt snel toe bij een golflengte van 1,450 nm. Binnen het infrarode spectrum zijn de meest gebruikte golflengtes die gebruikt wordt voor lange-afstand telecommunicatie tussen de 1,530 en 1,560 nm. |
| Midden-golf infrarood |
MWIR, IR-C DIN; MidIR.Wordt ook wel tussenliggend infrarood (intermediate infrared) genoemd (IIR) | 3–8 µm | 37-100 THz | 155–413 meV | Bij geleide rakettechnologie wordt het 3-5 µm gedeelte van het spectrum gebruikt, waarbij de doelzoekende koppen van passieve IR ‘warmte zoekende’ raketten zo zijn ontworpen om hun doel te vinden, meestal de verwarmde uitlaat pluim (gegenereerd door de aandrijfmotor) van het betreffende vliegtuig. Deze regio staat bekend als thermisch infrarood, maar het detecteert alleen temperaturen enigszins boven de lichaamstemperatuur uitstijgen. |
| Lange-golf infrarood |
LWIR, IR-C DIN | 8–15 µm | 83–155 meV | Dit is een deel van het infrarode spectrum dat ook wel “thermisch infrarood” wordt genoemd. De techniek die hier gebruik van maakt heet “Thermografie”, hierbij genereren sensoren een volledig passief beeld van objecten die iets hoger van temperatuur zijn dan kamertemperatuur – bijvoorbeeld het menselijk lichaam – Deze techniek werkt alleen op basis van thermische uitstoot en vereist geen verlichting zoals de zon, maan, of infrarood bron om zichtbaar gemaakt te worden. | |
| Verre-infrarood (Far/Fir-infrared) |
FIR/FAR | 15–1,000 µm | 0.3-20 THz | 1.2–83 meV | Het verre-infrarood spectrum (far-infrared) wordt gebruikt bij droge verre-infrarood saunas en cabines als ook bij Medische toepassingen en apparatuur zoals Hyperthermie, Couveuses etc.. |
NIR en SWIR worden soms “reflecterende infrarood” genoemd, terwijl er meestal naar MWIR en LWIR verwezen wordt als “thermische infrarood.” Door de eigenschappen van ‘blackbody’ stralingsgolven zal een ‘heet’ object, zoals bijv. een uitlaatpijp meestal duidelijker zichtbaar worden in de MW (midden-golf) regio dan waneer we het zelfde object proberen waar te nemen in het deel van LW (lange-golf) spectrum.
Infrarood onderverdelingsschema volgens het CIE
Het International Commission on Illumination (CIE) geeft de volgende onderverdeling aan:
- IR-A: 700 nm – 1400 nm (0.7 µm – 1.4 µm, 215 THz – 430 THz)
- IR-B: 1400 nm – 3000 nm (1.4 µm – 3 µm, 100 THz – 215 THz)
- IR-C: 3000 nm – 1 mm (3 µm – 1000 µm, 300 GHz – 100 THz)
Onderverdelingsschema volgens de ISO 20473 standaard
| Omschrijving | Afkorting | Golflengte |
|---|---|---|
| Nabij-infrarood | NIR | 0.78 – 3 µm |
| Middel-infrarood | MIR | 3 – 50 µm |
| Ver-infrarood | FIR | 50 – 1000 µm |
Onderverdelingsschema voor Astronomie wetenschap
Astronomen delen het infrarood spectrum als volgt in:
| Omschrijving | Afkorting | Golflengte |
|---|---|---|
| Nabij-Infrarood | NIR | (0.7–1) to 5 µm |
| Midden-Infrarood | MIR | 5 to (25–40) µm |
| Ver-Infrarood | FIR | (25–40) to (200–350) µm. |
Zoals we kunnen zien zijn de onderverdelingen niet exact en kunnen ze variëren na gelang hun toepassing en publicatie.
Wat is infrarood?
Wat infrarood? We hopen dat het artikel -Wat is infrarood warmte? – bijdraagt aan uw kennisontwikkeling.