Promieniowanie podczerwone, zwane w skrócie IR (z angielskiego Infrared), to promieniowanie elektromagnetyczne, którego nie rejestruje ludzkie oko, o długościach fal większych od długości fali światła czerwonego.
Promieniowanie podczerwone jest emitowane przez wszystkie ciała. Nazywamy je również promieniowaniem termicznym. Promieniowanie termiczne obejmuje szeroki zakres długości fal, od nadfioletu do podczerwieni, ale maksimum tego promieniowania przypada na określony przedział długości fal, zależny od temperatury.
Kiedy i jak zostało odkryte?
W 1800 r. fizyk-astronom William Herschel umieścił termometr rtęciowy w widmie optycznym uzyskanym z pryzmatu. Eksperyment ten pozwolił mu zmierzyć ilość energii cieplnej przenoszonej przez poszczególne kolory światła. Ku jego zaskoczeniu okazało się, że termometr najbardziej rozgrzewa się, gdy znajdzie się na nieoświetlonym polu poniżej czerwonego koloru. Doszedł do wniosku, iż istnieje niewidzialne dla oka promieniowanie „podczerwone”, które transmituje ciepło w postaci niewidocznej fali świetlnej.
Jakie są rodzaje podczerwieni?
Podczerwień bierna – detektor rejestruje promieniowanie podczerwone wysyłane przez przedmioty i jeśli nie są one oświetlone przez inne źródła podczerwieni, to ich promieniowanie zależy wyłącznie od temperatur ów przedmiotów.
Podczerwień czynna – opiera się na emisji podczerwieni i skierowaniu jej na obserwowany obiekt bądź obserwacji odbitego promieniowania.
W jakich dziedzinach życia znajdziemy zastosowanie podczerwieni?
Termografia – promieniowanie podczerwone może służyć do zdalnego określania temperatury obiektów, oraz obrazowania z wykorzystaniem różnic w promieniowaniu cieplnym ciał.
Noktowizja – kamery, głównie w ochronie i nadzorze, w trybie nocnym rejestrują obraz w bliskiej podczerwieni umożliwiając obserwację w ciemności bez zaburzania środowiska światłem widzialnym.
Komunikacja – transmisja informacji z wykorzystaniem podczerwieni przenoszonej w powietrzu znalazła liczne zastosowania. Jest powszechnie używana w pilotach zdalnego sterowania do sterowania sprzętem domowym, takim jak telewizory, sprzęt audio, klimatyzację.
Meteorologia i klimatologia – satelitarne fotografie chmur i powierzchni Ziemi w podczerwieni ułatwiają rozpoznawanie zjawisk pogodowych, ocenę rodzaju i temperatury chmur, temperaturę gleby i oceanu.
Astronomia – promieniowanie podczerwone jest emitowane przez chłodne obiekty astronomiczne, jest rozpraszane na zimnych, a przez to i ciemnych chmurach pyłu i gazu. Promieniowanie to znacznie lepiej przenika przez chmury pyłu. Dzięki czemu może być wykorzystane do wykrywania protogwiazd zanim zaczną emitować światło widzialne, obserwacji obszarów zasłoniętych pyłem kosmicznym w np. pobliżu centrów aktywnych galaktyk.
Zastosowanie IR w fotopułapkach oraz kamerach monitorujących
Kamery do monitoringu nocnego wyposażone są w promiennik podczerwieni – diodę IR. To system, który generuje silną wiązkę światła podczerwonego. Fale świetlne są niewidoczne dla ludzkiego oka, jednak kamera doskonale widzi monitorowane obiekty nawet nocą. Tak prowadzona obserwacja jest bardzo dyskretna, a samo urządzenie pozostaje praktycznie niewidoczne w ciemnościach.
Fotopułapki znane również jako kamery leśne to bardzo nowoczesne podejście do tematu monitorowania. Te niewielkie urządzenia potrafią w bardzo prosty sposób zabezpieczyć teren, w którym nie mamy sposobności położenia przewodu i doprowadzenia standardowego rodzaju zasilania. W tych produktach najczęściej wykorzystywane są dwa rodzaje pasma podczerwieni. Diody o paśmie 940 nm i 850 nm.
Warto zaznaczyć, iż diody podczerwone doświetlają obraz do konkretnej odległości w zależności od długości fali w zastosowanych diodach. Później światło to ulega rozproszeniu. Oznacza to, że nie jest tak, że im więcej diód tym na dalszą odległość dalej podświetli doświetli teren. W przypadku większej ilości diód podczerwieni uzyskamy jedynie efekt intensywniejszego doświetlenia, dzięki czemu fotografowany obiekt będzie bardziej widoczny.
Ogrzewanie na podczerwień – jak to działa?
Zasada działania urządzeń zwanych promiennikami podczerwonymi jest podobna do działania żarówek starego typu. Różnicą jest jednak to, że głównym zadaniem żarówek było oświetlenie pomieszczeń. W tym czasie wnętrze zaczęło się również nagrzewać, co było skutkiem ubocznym działania żarówki. Z kolei ogrzewanie na podczerwień ma za zadanie ogrzać pomieszczenia, wykorzystując do tego energię elektryczną, do której jest podłączone. Ogrzewanie na podczerwień, najprościej rzecz ujmując, opiera się na przemieszczaniu fal elektromagnetycznych. Ich działanie można porównać z odczuciem ciepła, jakie wywołuje w nas promieniowanie słoneczne. W ogrzewaniu tego typu wykorzystuje się zdolność odbicia podczerwieni oraz jej załamywania, pochłaniania i skupienia. Na korzyść promienników podczerwieni przemawia także fakt, iż zminimalizowanie cyrkulacji powietrza chroni przed przemieszczającymi się w ten sposób pyłkami – jest to szczególnie ważne dla osób, które cierpią na alergie wziewne. Unika się w ten sposób spalonego kurzu, który osiada na kaloryferach i jest na nich podgrzewany. Pomimo tego, że rozwiązanie to wydaje się niezwykle ekologiczne, niekoniecznie musi wiązać się z obniżeniem kosztów ogrzewania. Ogrzewanie na podczerwień do prawidłowej pracy potrzebuje podłączenia do sieci elektrycznej. W zależności od stanu izolacji cieplnej budynku może ono pobierać mniej lub więcej energii. Przed instalacją ogrzewania na podczerwień warto zatem dobrze przeanalizować stan izolacji budynku, aby uniknąć wysokich rachunków za prąd.
Podczerwień z każdym dniem znajduję coraz to więcej nowych zastosowań. Jest ona nieodłącznym elementem pracy wielu urządzeń związanych z naszym codziennym życiem.
