Infraroutstralung

Vu Wikipedia
Wiesselen op: Navigatioun, sichen

Als Infraroutstralung (kuerz IR-Stralung, och Ultrarotstralung) bezeechent een an der Physik elektromagnéitesch Wellen am Spektralberäich tëscht visuellem Liicht an der méi laangwelleger Terahertzstralung. Als Infrarout gëtt de Spektralberäich tëscht 7,8×10−7 m an 10−3 m (780 nm und 1 mm) bezeechent, wat engem Frequenzberäich vun 3×1011 Hz bis zirka 4×1014 Hz entsprécht.

E Bam virum Lehmbruckmuseum zu Duisburg (Foto vum siichtbare Spektralberäich)
Datselwecht Motiv fotograféiert mat Gebrauch vun engem IR-Transmissiounsfilter (Powershot A70 + Hoya 780), opgezeechent gëtt nëmmen Infrarout am Beräich vun 700–1000 nm (Falschfaarwenduerstellung)

Andeelung vum Spektralberäich[änneren | Quelltext änneren]

Eng Andeelung vum Spektralberäich berout op den Aarte vun de Moleküllschwéngungen, déi sech op d'Uwendungen auswierken. D'Begrëffer sinn net sou eendeiteg wéi am visuelle Beräich definéiert a ginn deels duerch d'Uwendungen oder speziell physikalesch Phenomener bestëmmt, wouduerch et méi ënnerschiddlech Bezeechnunge gëtt. D'International Commission on Illumination (CIE) an DIN[1] schloen d'Andeelung an dräi Bänner vir: IR-A, IR-B an IR-C (MIR an FIR).

Andeelung vun der Infraroutstralung no DIN 5031[1]
Benennung Kuerzzeechen Wellelängt
in μm
Temperatur
nach Wien
Asazberäicher/Bemierkungen
noen Infrarout NIR IR-A 0,78…1,4 3700 K…
  • kuerzwellegen Deel vum NIR-Beräich, 780-nm-Grenz bedéngt duerch deen dem Sonnespektrum ugepasste mënschleche Séisënn.
  • fotografescht Infrarout (ColorInfraRed, CIR) läit bei 0,7–1,0 µm: Fotografesche Film kann dëse Welleberäich ophuelen.
IR-B 1,4…3,0
  • laangwellegen Deel vum NIR-Beräich
  • d'Begrenzung ass an der Waasserabsorptioun bei 1450 nm begrënnt.
mëttleren Infrarout MIR IR-C 3…50 1000…60 K
  • Beräich vun thermescher Stralung bei ierdeschen Temperaturen
wäiten Infrarout FIR 50…1000 …3 K
  • D'Atmosphär absorbéiert hei staark, an der Grenz zum Mikrowelleberäich gëtt grad nach déi kosmesch 3-Kelvin-Stralung siichtbar.

Eng aner Ënnerdeelung, déi dacks am angloamerikanesche Raum souwéi bei der Spezifikatioun vun Äerdfuerschungsskamerae gebraucht ginn

  • not Infrarot (op Englesch: near infrared, NIR) ass kuerzwelleg IR-Stralung, déi sech direkt an de visuelle (roude) Beräich uschléisst vu 780 nm bis 1400 nm.
  • kuerzwellegt Infrarout (englesch: short wavelength, SWIR) 1,4 bis 3,0 µm
  • mëttlert Infrarout (englesch: mid wavelength, MWIR) schléisst bei Wellelängte vun 3,0 µm bis 8 µm drun un.
  • laangwellegt Infrarout (englesch: long-wavelength, LWIR) 8 bis 15 µm
  • wäit Infrarout (englesch: far infrared, FIR) ass laangwelleg IR-Stralung vu 15 µm bis 1 mm an iwwerschneit sech mat dem Beräich vun der Terahertzstralung.

Geschicht[änneren | Quelltext änneren]

D'IR-Stralung gouf ëm 1800 vum däitsch-briteschen Astronom, Techniker a Musiker Friedrich Wilhelm Herschel beim Versuch, d'Temperatur vun de verschiddene Faarwe vum Sonneliicht ze miessen, entdeckt. Hien huet dozou d'Sonneliicht duerch e Prisma fale gelooss an en Thermometer an déi eenzel Farfberäicher placéiert. Dobäi huet hie bemierkt, datt op der anerer Säit vum rouden Enn vum visuelle Spektrum, d'Thermometer déi héchst Temperatur gewisen huet. Aus dem observéiertem Klamme vun der Temperatur huet hie geschloss, datt sech d'Sonnespektrum déi aner Säit vum Roude virusetzt.

IR-Quellen[änneren | Quelltext änneren]

Ëmgangssproochlech gëtt IR-Liicht oft mat Wäermtstralung gläichgesat, bei Mikrowelle wéi och beim visuelle Liicht, wéi de ganzen elektromagnéitesche Spektralberäich, zur Wäermtstralung bäidroen. Breetbandeg IR-Quelle sinn thermesch Straler wéi beispillsweis Gléiluuchten an den Heizstraler (s. a. Keramesch Infraroutstraler). Ënnerschiddlech Infraroutstraler goufen entwéckelt, fir domat d'Villsäitegkeet vun Uwendunge vun der Infraroutstralung méi spezifesch ofzedecken, beispillsweis Globar a Nernst-Stëft.

Stralennoweis[änneren | Quelltext änneren]

Fir den Noweis vun IR-Stralung vun alle Wellelängten eegne sech thermesch Detekteren (Thermoelemente oder Bolometer). Am kuerzwellege Beräich ginn hallefleedendbaséiert Detektere gebraucht (kuckt och ënner: zentrale photoelektreschen Effet), woubäi och Digitalkameraen ze gebrauche sinn, wann hire IR-Späerfilter net ze staark ausgeluecht ass. Fir d'Ophuele vun IR-Biller am noen Infraroutberäich eegne sech weider speziell fotografesch Filmer a bei laange Wellelängten (am mëttleren Infrarout) gi gekillten Hallefleederdetekteren oder pyroelektresch Sensoren (Uwendung z. B. am PIR-Bewegungsmelder) gebraucht.

Astronomie[änneren | Quelltext änneren]

Andromedaniwwel am infraroude Liicht bei 24 μm

Wmerge3.svg  Haaptartikel zu dësem Thema : Infraroutastronomie 


An der Infraroutastronomie observéiert ee „kill“ Objeten (méi kal wéi 1000 K), déi an anere Spektralberäicher kaum ze gesi sinn, oder Objeten, déi an oder hanner enger interstellarer Wollek leien.

Zousätzlech hëlleft d'IR-Spektroskopie bei der Analys vun den observéierten Objeten. Dobäi gi wéi an der Chimie mat der Infraroutspektroskopie Bänner vu bestëmmte Substanzen nogewisen, sou z. B. Methangas um Exoplanéit beim Fixstär HD 189733.

Elektronik a Computertechnik[änneren | Quelltext änneren]

USB-Infraroutport fir PC

Infraroutfernbedienungen, Optokoppler an déi meescht Liichtbarrièrë schaffen am noen Infrarout bei 880 bis 950 nm Wellelängt, well do Silicium-Photodiode a Phototransistoren hir héchsten Empfindlechkeet hunn.

Infraroutschnëttstelle vu Computere schaffen och an deem Wellelängteberäich a maachen eng drotlos Kommunikatioun mat Peripherieapparate méiglech. Déi optesch Dateniwwerdroung mat IR-Laser duerch d'Atmosphär gëtt duerch d'optesch Fräiraumiwwerdroung charakteriséiert.

Dobäi war d'Firma Hewlett Packard eng vun den éischte Firmen, déi d'Infrarouttechnik mat der EDV verbonnen huet. Am Joer 1979 integréiert se fir d'éischt eng IR-Schnëttstell an engem Täscherechner, fir sou eng Verbindung zu engem Drécker hirzustellen. Am Joer 1990 gouf du fir d'éischt eng IR-Schnëttstell an engem PC integréiert. Déi Schnëttstell gouf zu engem éischte Standard. Well si seriell schafft, gouf si Serial Infrared (Seriellt Infrarout), ofgekierzt SIR genannt. Aus Vitessegrënn ass dëse Standard haut duerch dat ofwäertskompatibel Fast-IR ofgeléist ginn, wat PCen an all Desktop-Mainboard vum Baujoer 2002 un ënnerstëtzt (resp. fir den Uschloss vum Sender/Empfänger virbereet ass). PDAen a Notebooks (bis ongeféier Baujoer 2006) hunn sou een Infraroutapparat agebaut, genee wéi verschidde Mobiltelefonen. D'Infraroutschnëttstelle gi lues a lues duerch Bluetooth ersat.

An der Telekommunikatioun gëtt IR-A wéinst vun der niddreger Absorptioun an Dispersioun a Glasfaser favoriséiert gebraucht. D'Standardwellelängt läit an der optescher Dateniwwerdroung mat Glasfaser bei 1550 nm.

Mat Wäermtbildsensore kann och d'Bewegung vun enger Infraroutstralungsquell erkannt ginn. Déi gëtt beispillsweis fir d'Steierung vun der Spillkonsol Wii vun Nintendo gebraucht.

Vegetatioun[änneren | Quelltext änneren]

Am noen Infrarout huet déi gréng Vegetatioun eng ongeféier sechsmol méi héich Reflexioun wéi am visuelle Spektralberäich, well frëscht Blatgewebe eng gutt Reflexioun huet an déi iwwreg Wellelängte vum Chlorophyll an de begleedende Karotinoiden absorbéiert ginn. Dësen Effet gëtt fir d'Erkennung vu Vegetatiounsfläche benotzt. Et gëtt vun enger Zeen zwéi Biller geholl, eent am visuellen, an dat anert am noen infraroude Beräich. Dacks gi Multispektralkamerae gebraucht. Duerch Divisioun vu béide Biller gëtt d'Vegetatioun däitlech siichtbar a ka liicht segmentéiert ginn.

Iwwer d'spektral Reflexioun besonnesch am noe bis wäiten Infrarout vu grénger Vegetatioun gi Vegetatiounstypen ënnerscheet, an de jeeweilege Gesondheetszoustand vun der Vegetatioun gëtt erkannt. De Gesondheetszoustand vun de Planze hänkt an éischter Linn vun hirer Waasserversuergung of. Dréchenheet, Pilz- an Insektebefall ass z'erkennen.

Medezin[änneren | Quelltext änneren]

Heizluuchte stralen am Infrarouden a si schonn zanter laangem fir medezinesch Zwecker am Asaz.

Wäermtstralung vun Heizstraler (keramesch Infraroutstraler mat laangwelleger IR-Stralung, Routliichtluuchten, déi virrangeg not IR emittéieren) gëtt agesat fir ërtlech Behandlung vun Entzündungen (Nuesenniewenhielen). Fir d'Ganzkierper-Behandlung kuckt Infraroutwäermtkabinn. Infraroutstralung gëtt an der Medezin och dacks a Form vu Laser gebraucht. D'Asazgebidder ëmfaassen dobäi besonnesch d'Haut-, Aen- a Zännmedezin (Optesch Koherenztomographie, Schneiden, Koaguléieren, Liichttherapie).

Not Infrarout geet déif an, an ënner d'Haut eran, während besonnesch MIR schonn op der Uewerfläch vun der Haut an der Hornhaut vum A absorbéiert gëtt. Not Infrarout vun héijer Intensitéit (Laserstralung) ass dofir besonnesch geféierlech fir d'Aen an d'Haut, well et am A onbemierkt bis un Netzhaut kënnt, do fokusséiert gëtt an Zerstéierunge veruursaacht. Um Kierper gëtt et a Regiounen absorbéiert, wou keng Temperatursensore sinn a kann dofir och do dacks onbemierkt Schued uriichten.

Fir d'Féiwermiessung gi Pyrometere gebraucht, déi d'Temperatur am Ouer duerch d'Wäermtstralung am mëttleren Infrarout miessen.

Zum Opfanne vu lokalen Entzündunge ginn Thermographiefotoe gemaach.

Dir d'Moosse vun der Sauerstoffsiedegung vun de roude Bluttkierpercher déngt d'Pulsoxymetrie.

Verkéier, Police a Militär[änneren | Quelltext änneren]

Nuechtsiichtapparat, festgemaach um Helm vun engem US-amerikaneschen Zaldot vun der 2. Stryker-Brigade

Am Auto kann eng Infraroutkamera (NIR-Beräich) genotzt ginn, fir d'Sécherheet bei Nuecht- a Niwwelfaarten ze verbesseren. Heibäi gëtt d'IR-Bild dem Fuerer op engem Display ugewisen. D'System gëtt och als „Night Vision“ bezeechent, an et gëtt behaapt, datt si eng däitlech gréisser Sécherheet bei schlechter Siicht erméiglechen, well d'Duerchdréngungsfäegkeet a Räichwäit vum infrarouden Undeel am IR-Beräich wiesentlech méi héich ass wéi am siichtbare Beräich.

Jeeër, Police a Militär gebrauchen drobar Nuechtsiichtapparate a Reschtliichtverstäerker am noen Infrarout (zentrale Baudeel: Bildverstäerker), fir an der Däischtert aner onsiichtbar Objete erkennen ze kënnen, woubäi och zousätzlech Infraroutbeleuchtung agesat kënne ginn. Helikopterpiloten (Police a des Militär) fléien nuets mat Hëllef vun engem um Helm festgemaachten Nuechtsiichtbrëll, bei deem viru jiddwer A en eefaarwegt Bild vun der Wäermtofstralung vun Objeten um Buede verursaacht gëtt. Baussen um Helikopter kann eng beweeglech Kamera montéiert sinn, déi am siichtbare wéi och am infraroude Liichtspektrum Videobiller liwwert. Dës ginn zum Beispill bei der Sich no vermëssten oder flüchtege Persounen och an der Däischtert gebraucht.[2]

Vill Typen selbstänneg zilsichend Lenkfluchkierper fannen hiert Zil iwwer Wäermtstralung, wéi si z. B. vu Fligerdreifwierken fortgeschéckt ginn. Fir d'Ofwier hunn nei Kampffliger a Militärschëffer Ariichtungen, déi Täuschungskierper (Flares) ausstoussen, fir dës Waffe vum Fliger resp. Schëff ofzeleeden.

Thermographie[änneren | Quelltext änneren]

Eng Infraroutfoto (MIR, ëm 10 µm) vun engem klengen Hond (Falschfarwenduerstellung)

Mat Hëllef vun der Thermographie loosse sech „Wäermebiller“ maachen, fir déi d'Infraroutstralung d'Wäermt vun de Géigestänn ausnotzt.

Eng besonnesch Uwendung ass d'Bauthermographie fir d'Qualitéitssécherung an d'Visualiséierung vu Wäermebrécken a Wäermeverloscht u Gebaier. Doduerch kënne wärmedämmend Bestëmmungen erreecht an agesat ginn.

An der Diagnos an Instandhaltung von elektrischen, elektronischen und mechanischen Baugruppen, Anlagen oder Maschinen wird die Thermographie als ergänzende Messmethode zur präventiven Mängel- und Schadenserkennung eingesetzt. Mat der Thermographie kënne kritesch Zoustänn („Hot Spots“) vu Maschinnen, Anlagen an Installatioune während dem Betrib ermëttelt ginn. Doduerch kënne schonn fréizäiteg Ännerunge fir Verbesserunge getraff a soumat Ausfäll a Schied eliminéiert ginn.

D'Thermographie gëtt och bei der Schwéngungsanalys a Festegkeetspréifung agesat. Rësser a labber Verbindunge verrode sech duerch hir Wäermtentwécklung.

Mit Infrarout-Pyrometer ginn ouni ze beréieren Prozesstemperature an Temperature vu Baudeeler a Killkierper gemooss a kontrolléiert.

D'Pompjeeë benotzen drobar Wäermbildkamerae fir d'Opspiere vu Brandplazen oder fir d'Rettung vu Leit a Raimlechkeeten, déi voller Damp sinn

Um Spaweck[änneren | Quelltext änneren]

Commons: Infraroutstralung – Biller, Videoen oder Audiodateien

Referenzen[änneren | Quelltext änneren]

  1. Zitéierfeeler: Ongëlteg <ref> Markéierung; et gouf keen Text ugi fir d'Referenze mam Numm DIN5031
  2. Bayerischer Rundfunk (Hrsg.): Rettungsaktion: Polizeihubschrauber im Einsatz. abgerufen am 13. März 2009 (Video-Beispiel)