Az infravörös sugárzás alkalmazása

Infravörös (IR, infrared) sugárzásról akkor beszélünk, amikor az elektromágneses sugárzás hullámhossza nagyjából 780 nanométer és 1 milliméter között van. Mint ismeretes, a látható fény összetett, több hullámhosszat is tartalmaz, és optikai prizmával színeire bontható. Megmutatkozik ez többek között a szivárványban is, amikor a légkörben lévő vízcseppeken bomlik fel a napfény alkotóelemeire. A legnagyobb hullámhosszú látható fény a vörös, ezen túl már számunkra láthatatlan elektromágneses sugárzás van. Itt kezdődik az infravörös elektromágneses sugárzás tartománya, melynek nagyobb a hullámhossza, mint a vörös színnek, de rövidebb, mint a rádióhullámoknak. Az infra latin eredetű szó, jelentése: alatt, valamin túl, ebben az esetben tehát a vörösön túli sugárzásról van szó.



Ha szemünk nem is látja, de bőrünk megérzi ezt a sugárzást, mert melegség érzetét váltja ki. Épp az a hőhatás tette lehetővé a felfedezésüket. William Herschel német származású csillagász 1800-ban megfigyelte, hogy a prizmával felbontott napsugarak színképében (spektrumában) a vörösön túli láthatatlan tartományban olyan sugárzás van, mely a hőmérőt melegíti. A további kísérletek során a fizikusok bebizonyították, hogy az infravörös sugarak nagyban hasonlítanak a látható fényhez: ezek is visszaverődnek a tükröző felületekről, lencsékkel összegyűjthetők, megtörnek, polarizálhatók, és esetükben is létrejöhet az interferencia.

A természetben az infravörös sugárzás a Nap irányából érkezik a Földre. Mérések szerint a napsugárzás energiájának körülbelül a fele esik az infravörös tartományba. A Föld felszíne is kisugározza az ilyen hősugarakat, így ideális esetben a beérkező és a világűrbe visszasugárzott energia megegyezik, bolygónk átlaghőmérséklete stabil. A földi légkörben a vízgőz és a széndioxid erősen elnyeli a Föld felszíni infravörös kisugárzását. Az utóbbi évtizedekben az ipari tevékenység fokozódása következtében megemelkedett a széndioxid koncentrációja a levegőben. Ez felerősíti az üvegházhatásként emlegetett folyamatot, vagyis a hősugarak nem visznek el elegendő energiát a világűrbe, és globális felmelegedés van kialakulóban. Mindez komoly veszélyt jelent bolygónk élőlényei számára.

Az infravörös sugárzásnak a tudományos kutatás szempontjából nagy jelentősége van. Többek között a molekulák jellegzetes rezgési és forgási spektruma az infravörös tartományba esik, amit megfelelő spektroszkópiával (színképelemző készülékekkel) lehet tanulmányozni. Így fontos információk nyerhetők az anyagok szerkezetére vonatkozólag. A csillagászatban a távoli égitestek irányából is felfoghatók infravörös sugarak. Ma már léteznek infravörös teleszkópok, melyek olyan képeket mutatnak a számunkra, melyek új információkkal egészítik ki az optikai tartományban készített felvételeket.
Egyes élőlények képesek felhasználni az infravörös sugárzást. Pl. a kígyók „látnak” valamilyen hőképet a környezeténél melegebb élőlényekről.



Az infravörös sugárzásnak számtalan technikai alkalmazása van.
Lakásunkban is találkozunk vele. A televíziók távirányítója infravörös fénnyel működik



Általában az infrasugárzók sokoldalúan felhasználhatók távvezérlésre.
Az infravörös sugárzást a hadászatban is alkalmazzák. Pozíció-bemérésre, felmérésre és nyomkövetésre használható olyan esetekben, amikor hőmérsékleti eltérések mutatkoznak



Segítségül szolgálhat ez a sugárzás a hőmérséklet megállapításában, a rövid távolságú vezeték nélküli kommunikációban is. Ismert alkalmazási terület a termográfia. Felvételek készíthetők tárgyakról, az emberi testről, különböző élőlényekről, és a kibocsátott infravörös sugarakról készült képek információkat szolgáltatnak a felületi hőmérséklet-eloszlásról.



Ugyancsak infravörös sugarak teszik lehetővé, hogy megfelelő eszközökkel sötétben is tudjunk látni, segítségükkel lehetőség van mozgásérzékelésre, riasztók működtetésre is.
Ha az izzók, lámpák sugárzásnak csak a hőhatását akarják kihasználni, akkor vörös színű üvegburát alkalmaznak. Ez a vörös és az infravörös sugárzást engedi át.



Gyógyászati célból a test belső szöveteit lehet ilyen fénnyel melegíteni. Csirkekeltetőben és a fiatal állatok melegítésekor vehetjük hasznát az IR sugárzás kibocsátására szolgáló ún. infralámpáknak.

A Napból érkező infravörös sugárzást is lehet energiatermelésre felhasználni. Feketére festett tartályban, vagy megfelelően kialakított csőrendszerben pl. vizet melegíthetnek ezek a hősugarak. De a „napfűtéses” házak is hasonló módon közvetlenül hasznosítják a sugárzás energiáját. Közvetett energiafelhasználás is létezik: úgynevezett napkohókban tükrök segítségével terelik össze a hősugarakat, ezek tartályban vizet forralnak, és a keletkező nagy nyomású és forró vízpára gőzturbinákat hajt meg, melyek áramtermelő generátorokat hajtanak meg.

Az infravörös sugarak érzékelésére alkalmas úgynevezett infrakamerák nemcsak sötétben, hanem rossz látási viszonyok között, például ködben is használható képet adnak. Ennek az a magyarázata, hogy a nagy hullámhosszúságú infrasugár nem szóródik olyan mértékben, mint a látható fény, azaz jobban áthatol a parányi vízcseppecskék között.





Az emberi testről készült felvételek, a termogramok igen pontosan ki tudják rajzolni azokat a testrészeket, melyeknél az átlagosnál melegebb területek vannak, ezzel utalni lehet arra, hogy hol lehet gyulladás.



Épületekről is lehet hőképeket készíteni, melyek jól mutatják, hogy hol távozik a meleg, merre van a rossz hőszigetelés. A motorok működése közben, egymáson súrlódó alkatrészeknél, de elektromos áramközökben is kimutatható a veszélyes felmelegedés, ugyanis a kisugárzott infravörös sugarakat figyelve időben értesülhetünk a bajról.