Infrared - Infrared


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Uma cor pseudo imagem de duas pessoas tomadas em grandes comprimentos de onda de infravermelhos (-temperatura corporal térmico) de luz.
Esta imagem telescópio espacial infravermelho tem (falsa cor) azul, verde e vermelha correspondente a 3,4, 4,6, e 12  ? M comprimentos de onda, respectivamente.

A radiação infravermelha ( IV ) é a radiação electromagnética (EMR) com mais longos comprimentos de onda do que os da luz visível , e é, portanto, geralmente invisível ao olho humano (embora IV com comprimentos de onda acima de 1050 nm, a partir de lasers especialmente pulsados pode ser visto por seres humanos, sob certas condições ). Às vezes é chamado de luz infravermelha . Comprimentos de onda infravermelhos estendem-se desde o nominal vermelho borda do espectro visível a 700 nanómetros ( frequência 430  THz ), a 1  milímetro (300  GHz ) A maior parte da radiação térmica emitida pelos objectos próximo da temperatura ambiente é de infravermelhos. Como todos EMR, IR transporta energia radiante , e se comporta tanto como uma onda e como o seu quantum de partículas, o fóton .

Infravermelha foi descoberto em 1800 pelo astrônomo Sir William Herschel , que descobriu um tipo de radiação invisível no espectro menos energia do que a luz vermelha, por meio de seu efeito sobre um termômetro. Pouco mais da metade do total de energia a partir do Sol acabou por ser encontrada para chegar na Terra na forma de infravermelho. O equilíbrio entre a radiação infravermelha absorvida e emitida tem um efeito crítico sobre Terra clima .

A radiação infravermelha é emitida ou absorvida por moléculas quando mudam as suas rotacional-vibracionais movimentos. Excita vibracionais modos em uma molécula através de uma mudança no momento de dipolo , tornando-se uma faixa de freqüência útil para estudo destes estados de energia para as moléculas da simetria adequada. A espectroscopia de infravermelho examina absorção e transmissão de fotões na gama de infravermelhos.

A radiação infravermelha é usada em industrial, científico, militar, aplicação da lei, e aplicações médicas. Dispositivos de visão noturna usando iluminação infravermelho próximo ativo permitir que pessoas ou animais devem ser observadas sem o observador ser detectado. Astronomia de Infravermelhos utiliza equipado com sensor telescópios de penetrar regiões empoeiradas de espaço, tal como as nuvens moleculares , detectar objectos, tais como planetas , e para ler altamente vermelho-deslocado objectos desde os primeiros dias do universo . -Câmaras de imagem térmica de infravermelhos são utilizados para detectar a perda de calor em sistemas isolados, para observar a mudar o fluxo de sangue na pele, e para detectar o sobreaquecimento dos aparelhos eléctricos.

Usos extensivos para aplicações militares e civis incluem a aquisição de alvos , vigilância, visão noturna , homing, e monitoramento. Os seres humanos, à temperatura normal do corpo irradiar principalmente em comprimentos de onda de cerca de 10 ^ m (micrómetros). As utilizações não-militares incluem eficiência térmica análise, monitorização ambiental, inspecções de instalações industriais, detecção de Grow-ops , sensor de temperatura remoto, de curto alcance de comunicação sem fios , a espectroscopia , e a previsão do tempo .

Definição e relação com o espectro eletromagnético

A radiação infravermelha se estende a partir do nominal vermelho borda do espectro visível a 700 nanómetros (nm) a 1 milímetro (mm). Esta gama de comprimentos de onda corresponde a uma frequência de intervalo de aproximadamente 430  THz até 300  GHz . Abaixo infravermelho é a porção de microondas do espectro eletromagnético .

Infravermelho em relação ao espectro electromagnético
comparação de luz
Nome Comprimento de onda Frequência (Hz) energia dos fótons (eV)
Raio gama menos do que 0,01 nm mais de 30 EHZ 124 keV - 300+ GeV
Raio X 0,01 nm - 10 nm 30 EHZ - 30 PHz 124 eV - 124 keV
Ultravioleta 10 nm - 400 nm 30 PHz - 790 THz 3.3 eV - 124 eV
Visível 400 nm-700 nm 790 THz - 430 THz 1,7 eV - 3,3 eV
Infravermelho 700 nm - 1 milímetro 430 THz - 300 GHz 1,24 meV - 1,7 eV
Microondas 1 milímetro - 1 metro 300 GHz - 300 MHz 1,24 μeV - 1,24 meV
Rádio 1 metro - 100.000 km 300 MHz - 3 Hz 12,4 FEV - 1,24 μeV

infravermelho Natural

A luz solar, a uma temperatura eficaz de 5.780 graus Kelvin (9944 ° Fahrenheit), é composto por radiação térmica quase espectro que é ligeiramente mais de metade de infravermelhos. No zénite, luz solar fornece uma irradiância de pouco mais de 1  quilowatt por metro quadrado ao nível do mar. Desta energia, 527 watts é radiação de infravermelhos, 445 watts é a luz visível , e 32 watts é ultravioleta radiação. Quase toda a radiação infravermelha na luz solar é infravermelho próximo, inferiores a 4 micrômetros.

Na superfície da Terra, a temperaturas muito mais baixas do que a superfície do Sol, quase toda a radiação térmica é composta por infravermelho na região mid-infrared, muito mais do que na luz solar. Destes processos de radiação térmica naturais, única raios e incêndios naturais são quentes o suficiente para produzir energia muito visível, e os incêndios produzem muito mais do que a energia infravermelha de luz visível.

Regiões do infravermelho

De um modo geral, os objectos emitem radiação infravermelha através de um espectro de comprimentos de onda, mas, por vezes, apenas uma região limitada do espectro é de interesse porque os sensores geralmente recolher radiação apenas dentro de uma determinada largura de banda. Radiação infravermelha térmica também tem um comprimento de onda mimo de emiss, que é inversamente proporcional à temperatura absoluta do objecto, em conformidade com a lei de deslocamento de Wien .

Portanto, a faixa do infravermelho é frequentemente subdividido em seções menores.

esquema de sub-divisão comumente usado

Um esquema de sub-divisão comumente usado é:

Nome da divisão Abreviação Comprimento de onda Freqüência energia dos fótons Temperatura Características
Próximo ao infravermelho NIR, IV-A DIN 0.75-1.4  ? m 214-400  THz 886-1653  meV 3,864-2,070  K
(3,591-1,797  ° C )
Definido por absorção de água, e vulgarmente utilizado na fibra óptica de telecomunicações por causa das perdas de baixa atenuação em SiO 2 de vidro ( sílica médio). Intensificadores de imagem são sensíveis a esta área do espectro; exemplos incluem visão nocturna dispositivos, tais como óculos de visão noturna. Espectroscopia de infravermelho-próximo é uma outra aplicação comum.
infravermelha de comprimento de onda curto- SWIR, IV-B DIN 1.4-3 pm 100-214 THz 413-886 meV 2,070-966  K
(1,797-693  ° C )
de absorção de água aumenta significativamente a 1450 nm. A gama de 1530-1560 nm é a região espectral dominante para telecomunicações de longa distância.
Meados de comprimento de onda infravermelho MWIR, IV-C DIN ; Midir. Também chamado infravermelho intermédia (IIR) 3-8? m 37-100 THz 155-413 meV 966-362  K
(693-89  ° C )
Na tecnologia de míssil guiado a porção de 3-5? M desta banda é a janela atmosférica em que as cabeças de homing 'procurando do calor' IV passivo mísseis são concebidos para funcionar, em homing à assinatura de infravermelhos da aeronave alvo, tipicamente, o motor a jacto penacho de escape. Esta região é também conhecido como infravermelhos térmicos.
infravermelho longo comprimento de onda LWIR, IV-C DIN 8-15? m 20-37 THz 83-155 meV 362-193  K
(89 - -80  ° C )
A região "térmico de imagem", no qual sensores pode obter uma imagem completamente passiva de objectos apenas ligeiramente superior em temperatura de temperatura ambiente - por exemplo, o corpo humano - baseada em emissões térmicas únicas e que não necessitam de iluminação, tais como o sol, lua, ou iluminador infravermelho. Esta região também é chamado de "infravermelho termal".
Infravermelho distante ABETO 15-1000 pm 0,3-20 THz 1.2-83 meV 193-3  K
(-80,15 - -270,15  ° C )
(ver também a laser infravermelho distante e infravermelho distante )
Uma comparação de uma imagem térmica (topo) e uma fotografia comum (inferior) mostra que um saco de lixo é transparente mas vidro (óculos do homem) é opaco no infravermelho de comprimento de onda longo.

NIR e SWIR é às vezes chamado "reflete infravermelho", ao passo que MWIR e LWIR é por vezes referido como "infravermelho termal". Devido à natureza das curvas de radiação do corpo negro típicas, objectos "quentes", tais como tubos de escape, aparecem muitas vezes mais brilhante no MW em comparação com o mesmo objecto visto na PV.

esquema de divisão CIE

A Comissão Internacional de Iluminação (CIE) recomendou a divisão de radiação infravermelha para as três bandas seguintes:

Abreviação Comprimento de onda Freqüência
IV-A 700 nm - 1400 nm
(0,7 um - 1,4 mm)
215 THz - 430 THz
IV-B 1400 nm - 3000 nm
(1,4? M - 3 m)
100 THz - 215 THz
IV-C 3000 nm - 1 milímetro
(3? M - 1,000 mm)
300 GHz - 100 THz

esquema ISO 20473

ISO 20473 especifica o seguinte esquema:

Designação Abreviação Comprimento de onda
Próximo ao infravermelho NIR 0.78-3? m
Infravermelho médio MIR 3-50? m
Infravermelho distante ABETO 50-1000 pm

esquema de divisão de Astronomia

Astrônomos tipicamente dividir o espectro de infravermelho como se segue:

Designação Abreviação Comprimento de onda
Próximo ao infravermelho NIR (0,7-1) a 5? M
Infravermelho médio MIR 5 a (25-40)? M
Infravermelho distante ABETO (25-40) a (200-350)? M.

Estas divisões não são precisos e podem variar de acordo com a publicação. Os três regiões são utilizados para a observação de diferentes gamas de temperatura, e, por conseguinte, diferentes ambientes no espaço.

O sistema fotométrico mais comum usado na astronomia aloca capital de cartas para diferentes regiões do espectro de acordo com filtros usados; I, J, H, K e cobrir os comprimentos de onda do infravermelho próximo; L, M, N, Q e referem-se a região do infravermelho médio. Estas cartas são comumente entendido em referência a janelas atmosféricas e aparecem, por exemplo, nos títulos de muitos papéis .

esquema de divisão de resposta do sensor

Lote de transmitância atmosférica na parte da região do infravermelho.

Um terceiro esquema divide a banda com base na resposta de vários detectores:

  • Perto do infravermelho: entre 0,7 e 1,0? M (a partir da extremidade aproximada da resposta do olho humano para que de silício).
  • De infravermelhos de onda curta: 1,0 a 3 um (a partir do corte de silício para que de janela atmosférica a MWIR). InGaAs cobre a cerca de 1,8? M; os sais de chumbo menos sensíveis cobrir esta região.
  • Infravermelho meados de onda: 3 a 5 um (definido pela janela atmosférica e coberto por índio antimoneto [InSb] e Mecury telureto de cádmio [HgCdTe] e parcialmente por selenieto de chumbo [PbSe]).
  • Infravermelha de onda longa: de 8 a 12, ou de 7 a 14? M (esta é a janela atmosférica coberto por HgCdTe e microbolômetros ).
  • Muito infravermelho-onda longa (VLWIR) (12 a cerca de 30 um, coberta por silício dopado).

Perto do infravermelho é a região mais próxima em comprimento de onda para a radiação detectável pelo olho humano . médio e infravermelho distante são progressivamente mais longe da espectro visível . Outras definições seguir diferentes mecanismos físicos (picos de emissão, comparada bandas, absorção de água) e a mais recente seguir razões técnicas (os comuns de silício detectores são sensíveis a cerca de 1050 nm, enquanto InGaAs sensibilidade 's começa por volta de 950 nm e termina entre 1700 e 2600 nm, dependendo da configuração específica). Não há padrões internacionais para estas especificações estão disponíveis no momento.

O aparecimento de infravermelho é definido (de acordo com diferentes padrões) a vários valores, tipicamente entre 700 nm e 800 nm, mas a fronteira entre a luz visível e infravermelha não é precisamente definida. O olho humano é nitidamente menos sensível à luz de comprimento de onda acima de 700 nm, de modo que comprimentos de onda mais longos fazer contribuições insignificantes para cenas iluminado por fontes de luz comum. No entanto, luz quase-IV particularmente intensa (por exemplo, a partir de IR lasers , IR LED fontes, ou a partir de luz do dia com a luz visível removido por géis coloridos) pode ser detectada até cerca de 780 nm, e irá ser percebida como a luz vermelha. Fontes de luz intensa, proporcionando comprimentos de onda, desde que a 1050 nm pode ser visto como um brilho vermelho opaca, causando alguma dificuldade em iluminação IV próximo de cenas no escuro (geralmente este problema prático é resolvido por uma iluminação indirecta). As folhas são particularmente brilhante no IR próximo, e se todos os vazamentos de luz visível de todo um filtro de infravermelho são bloqueados, eo olho é dado um momento para ajustar a imagem extremamente fraca vinda através de um filtro fotográfico de passagem de IR visualmente opaco, é possível ver o efeito de madeira que consiste em folha de incandescência-IR.

bandas de telecomunicações no infravermelho

Em comunicações ópticas , a parte do espectro de infravermelhos que é usado é dividido em sete bandas com base na disponibilidade das fontes de transmissão de luz / materiais absorventes (fibras) e detectores:

Banda descritor comprimento de onda
banda O Original 1260-1360 nm
banda E estendido 1360-1460 nm
banda S comprimento de onda curta 1460-1530 nm
banda C Convencional 1530-1565 nm
banda L comprimento de onda longa 1565-1625 nm
banda L comprimento de onda ultralonga 1625-1675 nm

O C-band é a banda dominante para longa distância de telecomunicações redes. As bandas de S e G são baseados na tecnologia menos bem estabelecido, e não são tão amplamente implantado.

Calor

Materiais com maior emissividade parecem ser mais quente. Nesta imagem térmica, o cilindro cerâmico parece ser mais quente do que o seu recipiente cúbico (feito de carboneto de silício), enquanto que na realidade, eles têm a mesma temperatura.

A radiação infravermelha é popularmente conhecido como "radiação de calor", mas a luz e ondas electromagnéticas de qualquer frequência vai aquecer as superfícies que eles absorvem. A luz infravermelha a partir das contas Sun para 49% do aquecimento da terra, com o resto sendo causado por luz visível que é absorvido em seguida, re-irradiada em comprimentos de onda mais longos. Luz visível ou ultravioleta -emitting lasers pode carbonizar papel e objectos incandescentemente quentes emitem radiação visível. Objectos na sala de temperatura irá emitir radiação concentrada principalmente na faixa de 8 a 25 mm, mas esta não é distinto do de emissão de luz visível por objectos incandescentes e ultravioleta por objectos ainda mais quentes (ver corpo negro e a lei de deslocamento de Wien ).

Calor é energia em trânsito que flui devido a uma diferença de temperatura. Ao contrário do calor transmitido por condução térmica ou de convecção térmica , radiação térmica pode propagar-se através de um vácuo . A radiação térmica é caracterizada por um espectro particular de muitos comprimentos de onda que são associados com a emissão de um objecto, devido à vibração das suas moléculas a uma dada temperatura. A radiação térmica pode ser emitida a partir de objectos, em qualquer comprimento de onda, e a temperaturas muito elevadas tais radiações estão associados com espectros muito acima do infravermelho, que se estende para visível, ultravioleta, e mesmo regiões de raios-X (por exemplo, a coroa solar ). Assim, a associação popular de radiação de infravermelhos com radiação térmica é apenas uma coincidência com base em temperaturas típicas (comparativamente baixos) frequentemente encontrados perto da superfície do planeta Terra.

O conceito de emissividade é importante para entender as emissões infravermelhas de objetos. Este é um estabelecimento de uma superfície que descreve como suas emissões térmicas desviar-se da idéia de um corpo negro . Para explicar melhor, dois objetos à mesma temperatura física não irá mostrar a mesma imagem infravermelha se eles têm diferentes emissividade. Por exemplo, para qualquer valor de emissividade pré-conjunto, os objectos com maior emissividade aparece mais quente, e aqueles com uma emissividade inferior aparece mais frio. Por essa razão, a seleção incorreto de emissividade vai dar resultados imprecisos quando se usa câmeras infravermelhas e pirômetros.

aplicações

Visão noturna

Active-infravermelho de visão noturna: a câmera ilumina a cena em comprimentos de onda infravermelhos invisíveis ao olho humano . Apesar de uma cena escura com iluminação de fundo, visão nocturna com infravermelhos activos proporciona a identificação de detalhes, como se vê no monitor.

Infravermelho é usado em equipamentos de visão noturna, quando há insuficiência de luz visível para ver. Dispositivos de visão nocturna operar através de um processo que envolve a conversão dos fotões de luz ambiente em electrões, que são então amplificados por um processo químico e eléctrico e, em seguida, convertidos de volta para a luz visível. Fontes de luz de infravermelho pode ser utilizada para aumentar a luz ambiente disponível para a conversão por meio de dispositivos de visão nocturna, aumentando a visibilidade no-escuro sem realmente utilizar uma fonte de luz visível.

O uso de dispositivos de luz e de visão nocturna de infravermelhos não deve ser confundida com a imagem térmica , o que cria imagens com base em diferenças de temperatura da superfície de detecção de radiação infravermelha ( calor ) que emana de objectos e o seu ambiente circundante.

termografia

A termografia ajudou a determinar o perfil de temperatura do sistema de protecção térmica vaivém durante a re-entrada.

A radiação infravermelha pode ser usada para determinar remotamente a temperatura dos objectos (se a emissividade é conhecido). Isto é denominado termografia, ou no caso de objetos muito quentes no NIR ou visível que é denominado pirometria . Termografia (imagem térmica) é usada principalmente em aplicações militares e industriais, mas a tecnologia está chegando ao mercado público na forma de câmeras de infravermelho em carros devido aos custos de produção maciçamente reduzidos.

Câmaras termografia detectar radiação na gama do infravermelho do espectro electromagnético (aproximadamente 900-14,000 nanómetros ou 0,9-14? M) e produzir imagens de que a radiação. Como a radiação infravermelha é emitida por todos os objetos com base em suas temperaturas, de acordo com o corpo negro lei de radiação, termografia faz com que seja possível "ver" seu ambiente com ou sem iluminação visível. A quantidade de radiação emitida por um objeto aumenta com a temperatura, por conseguinte, a termografia permite ver as variações de temperatura (daí o nome).

imagem hiperespectral

Hiperespectral infravermelhos térmicos emissão de medição, uma verificação exterior em condições de inverno, a temperatura ambiente -15 ° C, a imagem produzida com um SPECIM hiperespectral imager LWIR. Relativa espectros de radiação de vários alvos na imagem estão apresentados com setas. Os espectros infravermelhos das diferentes objetos, como o fecho relógio tem características claramente distintas. O nível de contraste indica a temperatura do objecto.
A luz infravermelha do LED de um controle remoto como gravado por uma câmera digital.

Uma imagem hiperespectral é uma "imagem" contendo contínua espectro através de uma vasta gama espectral em cada pixel. Imagem hiperespectral está a ganhar importância no campo da espectroscopia aplicada particularmente com NIR, SWIR, MWIR e regiões espectrais LWIR. As aplicações típicas incluem biológica, mineralógica, defesa, e medições industriais.

Imagem hiperespectral infravermelha térmica pode ser realizada de forma semelhante usando uma câmera termográfica , com a diferença fundamental de que cada pixel contém um espectro completo LWIR. Consequentemente, a identificação química do objecto pode ser realizada sem a necessidade de uma fonte de luz externa, tais como o sol ou lua. Tais câmaras são tipicamente aplicados para medições geológicas, vigilância exterior e UAV aplicações.

outras imagens

Na fotografia infravermelha , filtros infravermelhos são usados para capturar o espectro infravermelho próximo. As câmeras digitais usam frequentemente infravermelhos bloqueadores . Mais baratas câmeras digitais e telefones com câmera têm filtros menos eficazes e podem "ver" intensa do infravermelho próximo, aparecendo como uma cor roxo-branco brilhante. Isto é especialmente pronunciado quando se tirar fotografias de objectos próximos áreas IR-brilhante (por exemplo, perto de uma lâmpada), em que a interferência de infravermelhos resultante pode lavar a imagem. Há também uma técnica chamada ' T-ray ' imagem latente, que é imagem latente usando infravermelho distante ou radiação terahertz . Falta de fontes brilhantes podem tornar a fotografia terahertz mais desafiador do que a maioria das outras técnicas de imagem de infravermelhos. Recentemente imagem T-ray tem sido de grande interesse devido a uma série de novos desenvolvimentos, tais como espectroscopia de terahertz no domínio do tempo .

Reflectido fotografia luz em vários espectros de infravermelhos para ilustrar a aparência como o comprimento de onda da luz muda.

Rastreamento

Acompanhamento de infravermelho, também conhecido como homing infravermelho, refere-se a um sistema de orientação de mísseis passiva , que utiliza a emissão a partir de um alvo de radiação electromagnética na parte infravermelha do espectro para segui-lo. Mísseis que usam busca infravermelho são muitas vezes referidos como "buscadores de calor" desde infravermelho (IR) está logo abaixo do espectro visível de luz na freqüência e é irradiada fortemente por corpos quentes. Muitos objetos como pessoas, motores de veículos e aeronaves gerar e reter o calor, e, como tal, são especialmente visíveis nos comprimentos de onda infravermelhos de luz em comparação com objetos no fundo.

Aquecimento

A radiação infravermelha pode ser usada como uma fonte de aquecimento deliberado. Por exemplo, é utilizado em saunas infravermelhos para aquecer os ocupantes. Ele também pode ser usado em outras aplicações de aquecimento, tal como para remover o gelo das asas da aeronave (de degelo). Infravermelhos podem ser utilizados no cozimento e aquecimento de alimentos, uma vez que predominantemente aquece os objetos, absorventes opaco, em vez de o ar à sua volta.

aquecimento de infravermelhos também é cada vez mais popular nos processos de fabrico industrial, por exemplo, cura de revestimentos, plásticos, formando de recozimento, soldadura de plástico, e secagem de impressão. Nestas aplicações, aquecedores infravermelhos substituir fornos de convecção e aquecimento contato.

A eficiência é conseguida combinando o comprimento de onda do aquecedor de infravermelhos para as características de absorção do material.

Resfriamento

Uma variedade de tecnologias ou tecnologias propostas tirar proveito das emissões de infravermelho para arrefecer edifícios ou outros sistemas. O LWIR (8-15? M) região é especialmente útil uma vez que alguma radiação a estes comprimentos de onda pode escapar para o espaço através da atmosfera.

comunicações

Transmissão de dados IR também é empregada na comunicação de curto alcance entre periféricos e assistentes pessoais digitais . Esses dispositivos normalmente conformidade com os padrões publicados pela IrDA , a Associação de dados de infravermelho. Controles remotos e dispositivos de IrDA usar infravermelhos diodos emissores de luz (LEDs) para emitir radiação infravermelha que é focado por um plástico lente num feixe estreito. O feixe é modulado , ou seja ligado e desligado, para evitar a interferência de outras fontes de infravermelhos (como a luz solar ou luz artificial). O receptor usa um silicone fotodiodo para converter a radiao infravermelha para uma corrente eléctrica . Ela responde apenas ao sinal pulsante rapidamente criado pelo transmissor, e filtra mudando lentamente radiação infravermelha da luz ambiente. Comunicações por infravermelhos são úteis para uso interno em áreas de elevada densidade populacional. O IR não penetrar paredes e assim não interfere com outros dispositivos em salas contíguas. Infravermelho é a maneira mais comum para controles remotos para comandar aparelhos. Infravermelho protocolos de controlo remoto como RC-5 , SIRC , são utilizados para comunicar com infravermelhos.

Espaço livre de comunicação óptica utilizando infravermelhos lasers pode ser uma forma relativamente barata para instalar uma ligação de comunicações numa área urbana operando com até 4 gigabit / s, em comparação com o custo de enterrar cabo de fibra óptica, com excepção para o dano de radiação. "Desde que o olho não consegue detectar IR, piscar ou fechar os olhos para ajudar a prevenir ou reduzir o dano não pode acontecer."

Lasers de infravermelhos são utilizados para fornecer a luz para fibras ópticas sistemas de comunicações. A luz infravermelha com um comprimento de onda em torno de 1330 nm (menos dispersão ) ou 1550 nm (melhor transmissão) são as melhores escolhas para o padrão de sílica fibras.

Transmissão de versões de áudio codificados de sinais impressos dados de IV está sendo pesquisado como uma ajuda para pessoas com dificuldades de visão através do (remoto de infravermelhos audível Sinalização) RIAS projecto. Transmissão de dados IR a partir de um dispositivo para outro é muitas vezes referida como radiante .

espectroscopia

Espectroscopia vibracional de infravermelhos (ver também a espectroscopia no infravermelho próximo ) é uma técnica que pode ser utilizado para identificar moléculas por análise das suas ligações constituintes. Cada ligação química de uma molécula vibra a uma característica de que a ligação de frequência. Um grupo de átomos numa molécula (por exemplo, CH 2 ) pode ter vários modos de oscilação provocada pelo estiramento e flexão movimentos do grupo como um todo. Se uma oscilação leva a uma mudança de dipolo na molécula, em seguida, ele vai absorver um fóton que tem a mesma freqüência. As frequências de vibração da maioria das moléculas correspondem às frequências de luz infravermelha. Tipicamente, a técnica é utilizada para estudar compostos orgânicos utilizando radiação de luz de 4000-400 cm -1 , o infravermelho médio. Um espectro de todas as frequências de absorção numa amostra é registada. Esta pode ser usada para obter informação sobre a composição da amostra em termos de grupos químicos presentes e também a sua pureza (por exemplo, uma amostra húmida, mostram uma absorção larga a OH em torno de 3200 cm -1 ). A unidade para a expressão de radiação nesta aplicação, cm -1 , é o espectroscópica número de onda . É a frequência dividida pela velocidade da luz no vácuo.

metrologia película fina

Na indústria dos semicondutores, a luz infravermelha pode ser usada para caracterizar materiais tais como filmes finos e estruturas periódicas trincheira. Através da medição da reflectância de luz a partir da superfície de uma bolacha de material semicondutor, o índice de refracção (n) e o coeficiente de extinção (k) pode ser determinada através das equações de dispersão Forouhi-Bloomer . A reflectância da luz infravermelha também pode ser usado para determinar a dimensão, a profundidade e o ângulo crítico de estruturas de parede lateral proporção trincheira de aspecto elevado.

Meteorologia

Imagem Satellite IR tomada 1315 Z no dia 15 de outubro de 2006. A frontal sistema pode ser visto no Golfo do México com a nuvem Cumulonimbus incorporado. Rasa Cumulus e Stratocumulus pode ser visto fora da costa oriental .

Os satélites meteorológicos equipados com radiometers varredura produzem imagens térmicas ou infravermelhos, que pode, então, permitem um analista treinado para determinar alturas de nuvens e tipos, para calcular temperaturas de terra e água de superfície, e para localizar as características da superfície do oceano. A digitalização é tipicamente na gama de 10,3-12,5 um (canais IR4 e IR5).

Alto, frias nuvens de gelo, tais como Cirrus ou cúmulos aparecem brilhantes brancos, nuvens quentes inferiores tais como Estrato ou estratos aparecer como cinza com nuvens intermédios sombreadas em conformidade. Superfícies de terra quentes vai aparecer como cinza-escuro ou preto. Uma desvantagem de imagens por infravermelhos é que a baixa nuvem tal como estrato ou névoa pode ser uma temperatura semelhante à superfície da terra ou do mar circundante e não aparece. No entanto, utilizando-se a diferença em luminosidade do canal de IR4 (10,3-11,5? M) e o canal de infravermelho próximo (1,58-1,64 mm), a baixa nuvem pode ser distinguido, a produção de um nevoeiro imagem de satélite. A principal vantagem de infravermelhos é que as imagens podem ser produzidos durante a noite, permitindo que uma sequência contínua de tempo a ser estudado.

Estas imagens infravermelhas pode descrever remoinhos oceano ou vórtices e mapa correntes, como a Corrente do Golfo, que são valiosos para a indústria naval. Pescadores e agricultores estão interessados em saber temperaturas de terra e água para proteger suas plantações contra a geada ou aumentar as suas capturas do mar. Mesmo El Niño fenômenos podem ser vistos. Usando técnicas de cores digitalizada, as imagens térmicas cinza sombreado pode ser convertido para colorir para facilitar a identificação da informação desejada.

O canal principal de vapor de água no 6,40-7,08? M pode ser trabalhada por alguns satélites do tempo e mostra a quantidade de humidade na atmosfera.

Climatologia

No campo da climatologia, radiação infravermelha atmosférica é monitorizada para detectar tendências na troca de energia entre a terra e a atmosfera. Estas tendências fornecer informações sobre mudanças de longo prazo no clima da Terra. É um dos parâmetros primários estudados na pesquisa sobre o aquecimento global , juntamente com a radiação solar .

Esquemática do efeito de estufa

A pyrgeometer é utilizado neste campo de pesquisa para realizar medições no exterior contínuas. Este é um radiómetro de infravermelho de banda larga com a sensibilidade para a radiação infravermelha compreendida entre cerca de 4,5? M e 50? M.

Astronomia

Beta Pictoris com seu planeta Beta Pictoris b, o ponto azul-claro fora do centro, como visto em infravermelho. Combina duas imagens, o disco interior é de 3,6? M.

Astrônomos observar objectos na parte infravermelha do espectro electromagnético, utilizando componentes ópticos, incluindo espelhos, lentes e detectores digitais estado sólido. Por esta razão, é classificada como parte da astronomia óptica . Para formar uma imagem, os componentes de um telescópio de infravermelhos necessitam de ser cuidadosamente protegido de fontes de calor, e os detectores são arrefecidos usando líquidos hélio .

A sensibilidade dos telescópios de infravermelhos com base na Terra é significativamente limitada por vapor de água na atmosfera, que absorve uma parte da radiação infravermelha que chega a partir do espaço do lado de fora da seleccionados janelas atmosféricas . Esta limitação pode ser parcialmente aliviado através da colocação do observatório telescópio a uma altitude elevada, ou através da realização do telescópio no ar com um balão ou uma aeronave. Telescópios espaciais não sofrem esta desvantagem, e espaço para exterior é considerado o local ideal para a astronomia infravermelha.

A parte infravermelha do espectro tem vários benefícios úteis para astrônomos. Frias, escuras nuvens moleculares de gás e poeira em nossa galáxia vai brilhar com calor irradiado como eles são irradiados por estrelas embutida. Infravermelho também pode ser usado para detectar proto-estrelas antes que eles começam a emitir luz visível. Estrelas emitem uma porção mais pequena da sua energia no espectro de infravermelhos, objectos tão próximo de cool, tais como planetas pode ser mais facilmente detectada. (No espectro de luz visível, o brilho da estrela vai abafar a luz refletida de um planeta.)

A luz infravermelha é também útil para observar os núcleos de galáxias activos , os quais são muitas vezes envoltas em gás e pó. Galáxias distantes com um elevado desvio para o vermelho terá a porção pico do seu espectro deslocado para comprimentos de onda mais longos, por isso, eles são mais facilmente observados no infravermelho.

limpeza de infravermelhos

Limpeza de infravermelhos é uma técnica utilizada por alguns digitalizadores de filmes cinematográficos , scanners de filme e scanners de mesa para reduzir ou eliminar o efeito de poeira e arranhões sobre o terminado de digitalização . Ele funciona através da recolha de um canal de infravermelhos adicional da verificação na mesma posição e resolução como os três canais de cor visíveis (vermelho, verde e azul). O canal de infravermelhos, em combinação com os outros canais, é usado para detectar a localização de arranhões e poeira. Uma vez localizado, os defeitos podem ser corrigidos por escamação ou substituídos por inpainting .

conservação de arte e análise

Infravermelho refletografia-en.svg

Refletografia infravermelho  [ fr ; -lo ; ES ] , tal como preconizado por conservadores de arte, pode ser aplicado para pinturas para revelar as camadas subjacentes de uma maneira completamente não destrutivo, em especial o underdrawing ou num esquema desenhada pelo artista como um guia. Isso muitas vezes revela o uso do artista de negro de fumo , que mostra-se bem em reflectograms, desde que ele também não tem sido utilizado no solo subjacente à pintura inteira. Conservadores de arte estão olhando para ver se as camadas visíveis de tinta diferente do underdrawing ou camadas no meio - tais alterações são chamados pentimenti quando feita pelo artista original. Esta é uma informação muito útil para decidir se uma pintura é a versão privilegiada pelo artista original ou uma cópia, e se ela foi alterada por trabalho de restauração excesso de entusiasmo. Em geral, quanto mais pentimenti o mais provável uma pintura é ser a versão prime. Ele também dá informações úteis sobre práticas de trabalho.

Entre muitas outras mudanças no retrato de Arnolfini de 1434 (à esquerda), o rosto do homem era originalmente maior por sobre a altura dos olhos; a mulher da era superior, e seus olhos pareciam mais para a frente. Cada um de seus pés foi underdrawn em uma posição, pintado em outro e, em seguida, pintado em um terço. Estas alterações são vistos em reflectograms infravermelhos.

Progressos recentes no projeto de câmeras sensíveis infravermelho, foi possível descobrir e descrever não só underpaintings e pentimenti mas pinturas inteiras que foram posteriormente pintado pelo artista. Exemplos notáveis são Picasso 's 'Passar da mulher ' e ' Blue Room ', onde em ambos os casos, um retrato de um homem foi tornada visível sob a pintura, como é conhecido hoje.

Usos semelhantes de infravermelho são feitas pelos conservadores e cientistas em vários tipos de objetos, documentos, especialmente muito antigos escritos, como o Mar Morto , o romano trabalha na Vila dos Papiros , e os textos Silk Road encontrados no Dunhuang Caves . O negro de fumo utilizado em tinta pode mostrar-se muito bem.

sistemas biológicos

Imagem Thermographic de uma cobra que come um rato

A jararaca tem um par de poços sensoriais infravermelhos em sua cabeça. Há incerteza quanto à sensibilidade térmica exata deste sistema de detecção de infravermelho biológica.

Outros organismos que têm órgãos thermoreceptive são pítons (família Pythonidae ), algumas boas (família Boidae ), o bastão de vampiro comum ( Desmodus rotundus ), uma variedade de besouros da jóia ( Melanophila acuminata ), borboletas pigmentadas ( Pachliopta Aristolochiae e Troides rhadamantus plateni ) , e os erros possivelmente sugadores de sangue ( Triatoma infestans ).

Alguns fungos como Venturia inaequalis necessitam de luz infravermelho próximo para a ejeção

Embora a visão de infravermelho próximo (780-1000 nm) tem sido considerado impossível devido ao ruído em pigmentos visuais, sensação de luz infravermelha foi relatado na carpa comum e em três espécies de ciclídeos. uso peixe NIR para capturar presas e para a orientação de natação fototáxico. Sensação NIR em peixes pode ser relevante sob más condições de iluminação durante o crepúsculo e em águas de superfície turvas.

fotobiomodulação

Luz de infravermelho próximo, ou fotobiomodulação , é utilizado para o tratamento de ulceração induzida por quimioterapia por via oral, bem como a cicatrização de feridas. Há algum trabalho relacionada com o tratamento do vírus anti-herpes. Projetos de pesquisa incluem trabalhos sobre efeitos de cura do sistema nervoso central através do citocromo c oxidase upregulation e outros mecanismos possíveis.

Riscos para a saúde

Forte radiação infravermelha em ambientes de alto calor determinada indústria podem ser perigosos para os olhos, o que resulta em danos ou cegueira para o utilizador. Desde a radiação é invisível, óculos especiais à prova de IR deve ser usado em tais lugares.

História da ciência infravermelho

A descoberta da radiação infravermelha é atribuída a William Herschel , o astrônomo , no início do século 19. Herschel publicou seus resultados em 1800 antes da Royal Society de Londres . Herschel usado um prisma para refractar a luz do sol e detectado o infravermelho, além do vermelho parte do espectro, através de um aumento da temperatura registada em um termómetro . Ele ficou surpreso com o resultado e os chamou de "Caloríficos Raios". O termo 'infravermelho' não apareceu até final do século 19.

Outras datas importantes incluem:

A radiação infravermelha foi descoberto em 1800, por William Herschel.

Veja também

Notas

Referências

links externos