Infračervené záření T. BAJER & J.MAZÁNEK.

Prezentace na téma: "Infračervené záření T. BAJER & J.MAZÁNEK."— Transkript prezentace:

1 Infračervené záření T. BAJER & J.MAZÁNEK

2 Zavedení pojmu Vznik Jako vlnění Jen rychle ohřát INFRAČERVENÉ ZÁŘENÍ
Původem IR záření jsou změny elektromagnetického pole vyvolané pohybem molekul. Je způsoben vnitřní energií – závisí na teplotě. A proto tělesa zahřátá na vyšší teplotu jsou původcem silnějšího IR. Jako vlnění Infračervené záření je elektromagnetické vlnění o vlnové délce větší než je vlnová délka viditelného světla, a kratší než vlnová délka mikrovln. Velikost jedné periody se pohybuje mezi 760 nanometry a 1 milimetrem. Ve vakuu se šíří rychlostí blížící se rychlosti světla c=3.10 8 Jen rychle ohřát Toto vlnění je často považováno především za tepelné záření, faktem však zůstává, že předměty může zahřát jakékoliv jiné elektromagnetické záření. Například Slunce je tím nejběžnějším zdrojem infračerveného záření. Je zajímavé, že zapříčiňuje „pouze“ 50% zahřívání zemského povrchu, zbytek tepelné energie předává nám viditelné světlo .

3 Zavedení pojmu Dělení podle frekvence Významné letopočty:
INFRAČERVENÉ ZÁŘENÍ Dělení podle frekvence Infračervené záření se dále dělí na jednotlivá pásma, ovšem jen orientačně. Jedno ze schémat je například toto: blízké (0,76–1,4 µm) – telekomunikace optických vláken krátké (1,4–3 µm) – komunikace na delší vzdálenost střední (3–8 µm) – navádění vzdušných raket a jejich detekce dlouhé (8–15 µm) – IR fotoaparáty a termokamery vzdálené (15–1000 µm) – dálkový infračervený laser Významné letopočty: 1737:  É. Châtelet  předpověděl záření - dnes známe jako infračervené 1840:  J. Herschel vytvořil první infračervený fotoaparát 1879: Stefan & Boltzmann formulovali vzorec o záření naprosto černých těles 1905:  Albert Einstein sepsal teorii o fotoelektrickém jevu 1917: Britští vědci vytvořili první infračervený radar s dosahem 1.6km 1958: Probíhá vývoj nadzvukových raket (Falcon atd.) řízených IR. 1964: W.G. Evans objevuje infračervené termoreceptory 1978: Vesmír se začíná zkoumat pomocí teleskopů vybavených přijímačem IR 2013: Živé myši se podařilo implantovat drobný čip, jenž ji dal úplně novou schopnost, konkrétně vnímat IR.

4 Důležitý objevitel Sir William Herschel (1738-1822) Z VELKÉ BRITÁNIE
Jeden z nejúspěšnějších astronomů své doby. Krom níže popsaného objevu IR záření patřil též mezi konstruktéry zrcadlového dalekohledu a právě díky němu později objevil Uran. V létě roku 1800 pozoroval Slunce přes různě zabarevná skla a zjistil, že se krom barevného spektra mění i vjem tepelný. Své tvrzení podpořil pokusem, kdy upevnil optický hranol , jenž rozložil sluneční světlo na jednotlivé barvy. Do rozloženého barevného spektra vložil sadu rtuťových teploměrů. Měřená teplota v místě jednotlivých barev byla vyšší směrem k červené straně spektra. Herschela napadlo posunout teploměr ještě dále, tedy za červený okraj viditelného spektra. Ke svému překvapení zjistil, že zde teplota dosahuje nejvyšších hodnot. To dokazovalo, že zde musí existovat jakési neviditelné záření, které přenáší teplo. A protože se toto záření nachází za viditelným červeným pásem (za=infra), bylo později nazváno infračerveným.

5 A OBJEV INFRAČERVENÉHO ZÁŘENÍ
Herschelův pokus A OBJEV INFRAČERVENÉHO ZÁŘENÍ Nejvyšší teplota je za hranicí viditelného spektra barev, v úseku s IR zářením Proud slunečního záření Světlo je rozloženo do barevného spektra Rtuťové teploměry absorbují rozčlenění záření a dochází tak k jejich zahřívání

6 Termografie Využití Princip V DALEKÉ IR OBLASTI
Vojenské technologie, k zjištění tepelných úniků z budov Princip K termografii se používají drahá elektronická zařízení, která složitými detektory zachycují vlastní IR záření teplých těles, převádějí je na elektrické signály a dnes většinou digitalizují . Snímače musí být chlazeny na podstatně nižší teplotu, než je teplota okolí, jinak by měřily samy sebe. Falešné barvy korespondují s jeho povrchovou teplotou (obrázek nalevo) (1) Chladné prostředí, vydává dlouhovlnné IR (2) Teplé těleso vydává také dlouhovlnné záření, ale s kratší vlnovou délkou. (3) IR kamera - je schopna toto záření zachytit a vizualizovat ve falešných barvách (4) Výsledný obraz

7 Fotografie Princip V BLÍZKÉ IR OBLASTI
(1) ozařuje snímanou scénu krátkovlnným IR Princip Druhou možností, jak využít toto záření k fotografování, je použití principu známého z klasické fotografie ve viditelném světle. Fotografované předměty jsou ozářeny IR zářením. Předměty odrážejí záření v různé míře, takže získáme obraz ve stupních šedé, přičemž odstín šedé koresponduje s odrazivostí předmětu v IR oblasti. Na výsledné fotografii odpovídají nejsvětlejší místa objektům, které nejvíce odrážejí dopadající záření. (2, 3) Snímané objekty se liší svou odrazivostí pro IR záření. (4) Modulované IR dopadá na detektor (film) (5) Výsledná vizualizace

8 Zajímavosti + OTÁZKY A FAKTA O IR
Odkdy se lidé vlastně setkávají s infračerveným vlněním? Od dávné minulosti. Jedním z nejzákladnějších zdrojů je oheň. Člověk přešel od otevřeného ohniště přes dokonalejší krby a kachlová kamna až k dnešním infračerveným topným panelům. Když v zimě pobýváme v místnosti, kde se teplota vzduchu pohybuje kolem 18 °C, musíme si vzít svetr, aby nám nebyla zima. V létě však můžeme být v místnosti se stejnou teplotou jen tak v tričku a chlad nepociťujeme. Jak je to možné? Díky infračervené energii! To ona zahřívá objekty kolem nás, které energii nejprve absorbují a teprve poté předávají teplo dál, i do našeho těla. Toto mimochodem díky biologickým procesům opět pohlcuje a vyzařuje IR. Dojde-li k rovnováze, dostaví se pocit tepelné pohody. Každé těleso, které má vyšší teplotu než je absolutní nula, je zdrojem infračerveného záření. Tyto vlastnosti IR paprsků jistě hrály svou roli, když NASA vyvíjela materiály sloužící k produkci sálavého tepla během kosmických letů. Podobných materiálů se také využívá v porodnicích, když je třeba zahřívat předčasně narozené děti.

9 DATA DÁLE ŠIŘITELNÁ, OVŠEM S UVEDENÍM PŮVODNÍHO AUTORA
Zdroje dat a obrázků DATA DÁLE ŠIŘITELNÁ, OVŠEM S UVEDENÍM PŮVODNÍHO AUTORA Informace: Obrázky Autoři: Tomáš Bajer & Jan Mazánek – 4.B – 15 let – 2016 – studenti Gymnázia Palackého 191/1 Mladá Boleslav