duimnael|240px|’n Valskleurfoto van twee mense in langgolflengte-infrarooilig. duimnael|240px|Hierdie infrarooifoto van die ruimte wys die (vals) kleure blou, groen en rooi, wat ooreenstem met golflengtes van onderskeidelik 3,4, 4,6 en 12 µm.
Infrarooi (IR, soms genoem infrarooilig of infrarooistraling) is elektromagnetiese straling met langer golflengtes as dié van sigbare lig, maar korter as dié van mikrogolwe. Dit begin by die golwe wat langer is as dié van rooi lig (die langste golwe in die sigbare spektrum) en is dus onsigbaar vir die menslike oog. Hierdie reeks golflengtes stem ooreen met ’n reeks frekwensies van sowat 667 nanometer (449 THz) tot 1 millimeter (300 GHz).
IR word gewoonlik verdeel in termiese IR, met langer golflengtes wat deur aardbronne uitgestraal word, en korter IR of naby-IR, deel van die sonspektrum. Feitlik alle swartstraler-straling van voorwerpe naby kamertemperatuur is in die IR-band. As deel van die magnetiese spektrum het IR energie en momentum, oefen dit stralingsdruk uit en het dit eienkappe van beide 'n golf en 'n subatomiese deeltjie, die foton.
Dit was al lank bekend dat vuur onsigbare hitte uitstraal, maar in 1681 het Edme Mariotte getoon dat glas, hoewel sonlig daardeur skyn, stralingshitte blokkeer. Article 1: General remarks on the temperature of the earth and outer space . In 1800 het die sterrekundige sir William Herschel ontdek infrarooistraling is 'n soort onsigbare straling in die spektrum met minder energie as rooi lig, deur middel van die uitwerking daarvan op 'n termometer.Michael Rowan-Robinson (2013). Night Vision: Exploring the Infrared Universe. Cambridge University Press. p. 23. . Deur Herschel se studie is eindelik bevind net meer as die helfte van die Son se energie bereik die Aarde in die vorm van infrarooistraling. Die balans tussen geabsorbeerde en uitgestraalde infrarooi het ’n uiters belangrike uitwerking op die Aarde se klimaat.
Infrarooistraling word gebruik in nywerheids-, wetenskaplike, militêre, handels- en mediese toepassings. Nagsigtoestelle gebruik aktiewe naby-infrarooi beligting om diere en mense waar te neem sonder dat die waarnemer gesien kan word. Infrarooisterrekunde gebruik teleskope wat met sensors toegerus is om deur stowwerige streke in die ruimte soos molekulêre wolke te sien, om voorwerpe soos planete te bespeur en om voorwerpe met groot rooiverskuiwing uit die vroeë dae van die heelal te sien.
Infrarooikameras vir termiese foto's word gebruik om hitteverlies in geïsoleerde stelsels te bespeur, om veranderde bloedvloei in die vel te sien, om te help met brandbestryding en om oorverhitting van elektriese komponente te bespeur.
Militêre en burgerlike toepassings sluit in nagsig, om missiele hulle teiken te help tref en opsporing. Niemilitêre toepassings sluit in die ontleding van termiese doeltreffendheid, die monitering van die omgewing, die inspeksie van nywerheidsgeriewe, draadlose kommunikasie en weervoorspelling.
Elektromagnetiese spektrum Daar is geen algemeen aanvaarde definisie van die omvang van infrarooi nie. Dit word gewoonlik beskou as dat dit van die boonste rand van die sigbare spektrum by 700 nm tot 1 mm strek. Dit stem ooreen met 'n frekwensiereeks van sowat 430 THz af by tot 300 GHz. Onder infrarooi is die mikrogolfdeel van die elektromagnetiese spektrum. Terahertz-straling word al hoe meer beskou as deel van die mikogolfband, nie infrarooi nie, en dit skuif infrarooi se band tot 0,1 mm (3 THz).
LigvergelykingC.R. Nave - Hyperphysics: Electromagnetic Spectrum Naam Golflengte Frekwensie (Hz) Fotonenergie (eV) Gammastraal minder as 10 pm meer as 30 EHz meer as 124 keV X-straal 10 pm - 10 nm 30 PHz - 30 EHz 124 keV - 124 eV Ultraviolet 10 nm - 400 nm 750 THz - 30 PHz 124 eV - 3,3 eV Sigbare lig 400 nm - 700 nm 430 THz - 750 THz 3,3 eV - 1,7 eV Infrarooi 700 nm - 1 mm 300 GHz - 430 THz 1,7 eV - 1,24 meV Mikrogolf 1 mm - 1 meter 300 MHz - 300 GHz 1,24 meV - 1,24 μeV Radio 1 meter en meer 300 MHz en minder 1,24 μeV en minder
Natuur Sonlig, by 'n effektiewe temperatuur van 5 780 K (5 510 °C), bestaan uit naby-termiesespektrum-straling wat effens meer as die helfte infrarooi is. As die Son op sy hoogste sit, by die senit, verskaf sonlig 'n bestralingsintensiteit van net meer as 1 kW per vierkante meter by die seevlak. Van dié energie is 527 W infrarooistraling, 445 W sigbare lig en 32 W ultravioletstraling. Byna al die infrarooistraling in sonlig is naby-infrarooi, korter as 4 μm.
200px|duimnael|’n Ratelslang met ’n hittesintuig. Op die oppervlak van die Aarde, by veel laer temperature as op die oppervlak van die Son, bestaan 'n deel van die termiese straling uit infrarooi in die middel-infrarooistreek, veel langer as in sonlig. Swartstraler-, of termiese, straling geskied by alle golflengtes. Van dié natuurprosesse is net weerlig en brande warm genoeg om visuele energie op te wek, en brande wek veel meer infrarooi- as visuele-lig-energie op.
Diere kan ook infrarooi waarneem. Ratelslange het spesiale groefies tussen hul neusgate en oë waarmee hulle warm prooi kan opspoor. Die groefies bevat hittereseptore wat gevoelig is vir temperatuurstyging. Saam met sy oë stel die groefies die slang ook in staat om diepte waar te neem en dus kan hulle hul prooi in die donker redelik akkuraat raak pik. Slange kan temperatuursverskille van net 0,003 °C waarneem.Butler AB, Hodos W. 2005. Comparative Vertebrate Neuroanatomy: Evolution and Adaptation. 2de uitg. Wiley-Liss. 744 pp. . Die boa bevat ook hittegevoelige organe.
Streke Oor die algemeen straal voorwerpe infrarooistraling oor 'n spektrum van golflengtes uit, maar soms is net 'n beperkte deel van die spektrum van belang, omdat sensors gewoonlik straling binne 'n spesifieke bandwydte registreer. Die infrarooiband word dikwels onderverdeel in kleiner seksies, maar die manier waarop dit gedoen word, wissel.
Sigbare perk Infrarooi word gewoonlik beskou as dat dit begin by golflengtes langer as dié van lig wat deur die menslike oog gesien kan word. Daar is geen spesifieke perk tot wat sigbaar is nie, want die oog se sensitiwiteit neem geleidelik af vir golflengtes langer as sowat 700 nm. Daarom kan golflengtes wat net effens langer is, gesien word as hulle helder genoeg is. Hulle kan egter steeds as infrarooi geklassifiseer word volgens die gewone definisies. Lig van 'n naby-IR-laser kan dus dofrooi lyk; dit kan 'n gevaar inhou, want dit kan eintlik baie helder wees. Selfs IR by golflengtes tot 1 050 nm van pulserende lasers kan onder sekere toestande deur mense gesien word.
Verdeling
'n Algemeen gebruikte verdelingskema is:
NaamAfkortingGolflengteFotonenergieNaby-infrarooiNIR, IR-A DIN0,75-1,4 µm 0,9-1,7 eVKortgolfinfrarooi SWIR, IR-B DIN 1,4-3 µm 0,4-0,9 eVMiddelgolfinfrarooiMWIR, IR-C DIN; MidIR. 3-8 µm 150-400 meV Langgolfinfrarooi LWIR, IR-C DIN 8-15 µm 80-150 meVVer-infrarooi FIR 15-1,000 µm 1,2-80 meV
NIR en SWIR word soms "weerkaatste infrarooi" genoem, en MWIR en LWIR "termiese infrarooi".
Telekommunikasiebande In optiese kommunikasie word die deel van die infrarooispektrum wat gebruik word, verdeel in sewe bande gebaseer op verskeie aspekte, soos die beskikbaarheid van ligbronne:
Band Beskrywing Golflengte O-band Oorspronklik 1 260-1 360 nm E-band Uitgebrei 1 360-1 460 nm S-band Kort golflengte 1 460-1 530 nm C-band Konvensioneel 1 530-1 565 nm L-band Lang golflengte 1 565-1 625 nm U-band Ultralang golflengte 1 625-1 675 nm
Die C-band is die oorheersende band vir langafstand-telekommunikasienetwerke. Die S- en L-band is gebaseer op swakker gevestigde tegnologie en word nie so algemeen gebruik nie.
Hitte
Infrarooistraling is algemeen bekend as "hittestraling", maar lig en elektromagnetiese golwe van enige frekwensie sal oppervlakke verhit wat hulle absorbeer. Infrarooilig van die Son maak 49% uit van die verhitting van die Aarde; die res word veroorsaak deur sigbare lig wat geabsorbeer en dan teen langer golflengtes heruitgestraal word. Sigbare lig of ultravioletuitstralende lasers kan papier swart brand en gloeiend warm voorwerpe gee sigbare straling uit. Voorwerpe by kamertemperatuur sal straling uitgee wat hoofsaaklik in die 8-25 μm-band gekonsentreer is, maar dit is nie anders as die straling van sigbare lig deur gloeiend warm voorwerpe en ultraviolet deur selfs warmer voorwerpe nie.
Hitte is energie wat vloei vanweë 'n temperatuurverskil en kan deur 'n vakuum beweeg. Termiese straling word gekenmerk deur 'n besonderse spektrum van baie golflengtes wat verbind word met emissie van 'n voorwerp vanweë die vibrasie van sy molekules by 'n gegewe temperatuur. Termiese straling kan by enige golflengte deur voorwerpe uitgegee word, en by baie hoë temperature word sulke straling verbind met spektra ver bo die infrarooi en brei dit uit tot in sigbare, ultraviolet- en selfs X-straalstreke (byvoorbeeld die Son se korona). Die gewilde verbintenis tussen infrarooistraling en termiese straling is dus bloot toevallig en is gebaseer op tipiese (relatief lae) temperature wat dikwels naby die aardoppervlak aangetref word.
Die begrip "uitstraalvermoë" is belangrik vir 'n begrip van die infrarooistralings van voorwerpe. Twee voorwerpe kan by dieselfde temperatuur verskillend op 'n infrarooifoto lyk as hulle nie dieselfde uitstraalvermoë het nie. Voorwerpe met 'n hoër uitstraalvermoë sal warmer lyk en dié met 'n laer uitstraalvermoë kouer, as 'n mens aanneem die omgewing is kouer as die voorwerpe wat afgeneem word (soos gewoonlik die geval is). Voorwerpe met 'n laer uitstraalvermoë word refleksief en/of deursigtig, en daarom word die temperatuur van die omgewing gedeeltelik deur die voorwerp gereflekteer of word die lig deur die voorwerp gestuur. As die voorwerpe kouer as die omgewing is, sal die uitkoms moontlik omgekeer wees. Die verkeerde keuse van uitstraalvermoë en deur nie omgewingstemperture in ag te neem nie, sal dus inkorrekte resulate tot gevolg hê wanneer infrarooikameras gebruik word.
Toepassings Infrarooistraling word op talle terreine gebruik. Daar is nywerheids-, wetenskaplike, handels-, militêre en mediese toepassings. Hier onder is 'n paar:
Nagsig thumb|180px|Aktiewe-infrarooinagsig: Die kamera verlig die toneel by infrarooigolflengtes wat onsigbaar vir die menslike oog is. Ondanks 'n donker toneel wat van agter belig is, kan detail met aktiewe-infrarooinagsig gesien word (op die monitor).
Infrarooi word in nagsigtoerusting gebruik wanneer daar onvoldoende lig is om te kan sien. Nagsigtoestelle werk deur middel van 'n proses waardeur omringende ligfotone in elektrone omgeskakel word. Dié word dan deur 'n chemiese en elektriese proses versterk en terug in sigbare lig omgeskakel. Infrarooiligbronne kan gebruik word om die beskikbare omringende lig te versterk vir omskakeling deur nagsigtoestelle. Dit vergroot die sigbaarheid in die donker sonder om 'n sigbare ligbron te gebruik.
Termografie thumb|links|180px|Termografie het gehelp om die temperatuurprofiel van die pendeltuig se termiese beskermingstelsel te bepaal wanneer hy weer die atmosfeer binnegekom het.
Infrarooistraling kan gebruik word om die temperatuur van voorwerpe van 'n afstand af te bepaal (as die uitstraalvermoë bekend is). Dit word termografie genoem, maar in die geval van baie warm voorwerpe in die NIR is dit bekend as pirometrie. Termografie (termiese beeldvorming) word hoofsaaklik in militêre en nywerheidstoepassings gebruik, maar die tegnologie kom nou ook die openbare mark binne in die vorm van infrarooikameras in motors vanweë grootliks verminderde produksiekoste.
Opsporing Infrarooi-opsporing verwys na 'n passiewe missielleidingstelsel wat die ligstraling van 'n teiken in die infrarooideel van die spektrum gebruik om dit op te spoor. Infrarooi is net onder die sigbareligspektrum en word uitgestraal deur warm liggame. Baie voorwerpe soos mense, motorenjins en vliegtuie produseer en behou hitte, en daarom is hulle besonder sigbaar by infrarooigolflengtes teen 'n kouer agtergrond.
Verhitting