Основні властивості інфрачервоного випромінювання

Історія відкриття інфрачервоного випромінювання

У 1800 році учений Вільям Гершель оголосив на засіданні Лондонського Королівського товариства про своє відкриття. Він виміряв температуру за межами спектра і виявив невидимі промені з великою нагрівальної силою. Досвід проводився їм за допомогою світлофільтрів телескопа. Він зауважив, що вони в різній мірі поглинають світло і тепло сонячних променів.

Через 30 років факт існування невидимих променів, розташованих за червоною частиною видимого сонячного спектра, був незаперечно доведений. Французький фізик Беккерель назвав це випромінювання інфрачервоним.

Властивості ІЧ-випромінювання

Спектр інфрачервоного випромінювання складається з окремих ліній і смуг. Але він може бути так само безперервним. Все залежить від джерела ІК променів. Інакше кажучи, має значення кінетична енергія або температура атома або молекули. Будь-який елемент таблиці Менделєєва в умовах різних температур має різні характеристики.

Наприклад, інфрачервоні спектри збуджених атомів через відносного стану спокою зв`язки ядро - електрони будуть мати строго лінійчатих ІЧ-спектри. А збуджені молекули - смугасті, хаотично розташовані. Все залежить не тільки від механізму накладення власних лінійних спектрів кожного атома. Але так само від взаємодії цих атомів між собою.

При підвищенні температури змінюється спектральна характеристика тіла. Так, нагріті тверді і рідкі тіла виділяють безперервний інфрачервоний спектр. При температурах нижче 300 ° С випромінювання нагрітого твердого тіла цілком розташоване в інфрачервоній області. Від діапазону температур залежить як вивчення ІЧ-хвиль, так застосування їх найважливіших властивостей.

Головні властивості ІЧ-променів це поглинання і подальше нагрівання тел. Принцип передачі тепла інфрачервоними обігрівачами відрізняється від принципів конвекції або теплопровідності. Перебуваючи в потоці гарячих газів, предмет втрачає якусь кількість тепла, поки його температура нижче температури нагрітого газу.

І навпаки: якщо інфрачервоні випромінювачі опромінюють предмет, ще не означає, що його поверхня дане випромінювання поглинає. Він може так само відображати, поглинати або пропускати промені без втрат. Практично завжди опромінюваним предмет поглинає частину цього опромінення, частина відображає і частина пропускає.

Далеко не всі світні об`єкти або нагріті тіла випромінюють ІЧ-хвилі. Наприклад, люмінесцентні лампи або полум`я газової плити такого випромінювання не мають. Принцип роботи люмінесцентних лам заснований на холодному світінні (фотолюмінесценції). Її спектр найближче до спектру денного, білого світла. Тому ІЧ-випромінювання в ньому майже немає. А найбільша інтенсивність випромінювання полум`я газової плити доводиться на довжину хвилі блакитного кольору. У перерахованих нагрітих тіл ІЧ-випромінювання дуже слабке.

Існують так само речовини, які прозорі для видимого світла, але не здатні пропускати ІЧ-промені. Наприклад, шар води завтовшки кілька сантиметрів не пропустить інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі більше 1 мкм. При цьому людина може розрізнити знаходяться на дні предмети неозброєним оком.