Physics of infrarøde bølger

Physics of infrarøde bølger


I året 1800, ble astronomen William Herschel prøver å finne ut hva fargen på lyset bærer mest varmeenergi. Han la lyset gjennom et prisme, og sendte de forskjellige farger til forskjellige termometre, med sine pærer formørket å maksimere mengden av lys de ville absorbere. Han fant at temperaturen gikk opp mest når termometeret ble satt på et sted hvor det var ingen lys i det hele tatt. Han hadde oppdaget usynlig infrarød stråling: en tidligere ukjent form for elektromagnetisk stråling som nå brukes i alt fra telefonsamtaler til matlaging.

Primær Karakteristisk

Den primære fysiske egenskaper av infrarøde bølger er at deres bølgelengden er lengre enn bølgelengden til synlig lys. Selv om det er noen uenighet om de eksakte grensene for det som kalles infrarød stråling (eller infrarødt lys), starter det der det synlige spekteret ender, på ca 750 nanometer (750 billionths av en meter) og går ut til ca 100 mikrometer (100 milliondeler av en meter).

Energi

Elektromagnetisk stråling er gjennomført i bølgelignende partikler kalt fotoner. Den totale energien i en stråle er energien for en foton multiplisert med det totale antall fotoner. Den type interaksjoner en lysstråle kan ha bestemmes av energien i ett foton. Hvis ett foton, for eksempel, har ikke matche den energien et elektron kan bruke til å flykte fra sitt atom, så det spiller ingen rolle hvor mange fotoner du har, kan elektronet ikke komme løs fra atomet unntatt under noen uvanlige omstendigheter. Energien av et foton blir lavere som dens bølgelengde blir større, så infrarøde fotoner har mindre energi enn synlig lys og langt mindre energi enn ultrafiolett eller røntgenstråling.

infrarød Interaksjoner

Physics of infrarøde bølger

Glødende kull, som glødepærer, legger ut en liten bit av lys og mye varme.

De interaksjoner som infrarødt lys kan ha er begrenset til relativt lave kraftsituasjoner. For eksempel, betyr infrarødt lys ikke har nok energi til å stimulere den kjemiske reaksjon i øyet som utløser menneskelige syn. Synlig lys samhandler oftest med elektroner i bane rundt atomene, noe som gir dem ekstra energi. Infrarødt lys er for lavt i energi til å gjøre det, men det er i akkurat riktig energi-regionen for å gi molekyler nok energi til å vibrere. Molekyler kan absorbere infrarød energi og riste, vri eller bøye. Fordi varme måler hvor mye molekylene i et stoff er risting, kronglete, snu og krasj inn i hverandre, når et objekt absorberer infrarød stråling og atomene begynne å bevege seg mer energisk, varmer den opp. Derfor bærer infrarødt lys varme.

Spectra

Physics of infrarøde bølger

Infrarød stråling er usynlig for øyet, men det fremdeles bærer energi.

Fordi infrarødt lys bærer varme, gjør at det er et svært nyttig verktøy for å identifisere forbindelser. Hvert molekyl er definert ved en spesiell anordning av atomer. Hvert enkelt arrangement har et unikt sett av energier som tilsvarer den måten atomene vibrerer, vri og bøye. Slik at hvis en gass absorberer en viss frekvens av infrarødt lys som svarer til den vei en benzen molekyl, for eksempel, bøyer, da prøven er benzen i den. Biblioteker av den infrarøde spektra av tusenvis av kjemikalier tillate forskere å måle hvilke bølgelengder av infrarødt lys blir absorbert av en prøve og fortelle hva som er i prøven.