Physik - Kaleidoskop

Infrarotstrahlung 234
Benennung
Kurzzeichen
Einteilung der Infrarotstrahlung nach DIN 5031 [1]
Wellenlänge
in μm
Temperatur
nach Wien
Einsatzbereiche/Bemerkungen
nahes Infrarot NIR IR-A 0,78…1,4 3700 K… • kurzwelliger Teil des NIR-Bereichs, 780-nm-Grenze bedingt durch den dem
mittleres
Infrarot
Sonnenspektrum angepassten menschlichen Sehsinn.
• photographisches Infrarot (ColorInfraRed, CIR) liegt bei 0,7–1,0 µm:
Fotografischer Film kann diesen Wellenbereich aufnehmen.
IR-B 1,4…3,0 • langwelliger Teil des NIR-Bereichs
• die Begrenzung ist in der Wasserabsorption bei 1450 nm begründet.
MIR IR-C 3…50 1000…60 K • Bereich thermischer Strahlung bei irdischen Temperaturen
fernes Infrarot FIR 50…1000 …3 K • Die Atmosphäre absorbiert hier stark, an der Grenze zum Mikrowellenbereich
wird gerade noch die kosmische 3-Kelvin-Strahlung sichtbar.
Eine andere Unterteilung, die häufig im angloamerikanischen Raum sowie bei der Spezifikation von
Erderkundungskameras angewandt wird:
• nahes Infrarot (englisch: near infrared, NIR) ist kurzwellige IR-Strahlung, die sich direkt an den sichtbaren
(roten) Bereich anschließt von 780 nm bis 1400 nm.
• kurzwelliges Infrarot (englisch: short wavelength, SWIR) 1,4 bis 3,0 µm
• mittleres Infrarot (englisch: mid wavelength, MWIR) schließt daran an bei Wellenlängen von 3,0 µm bis 8 µm.
• langwelliges Infrarot (englisch: long-wavelength, LWIR) 8 bis 15 µm
• fernes Infrarot (englisch: far infrared, FIR) ist langwellige IR-Strahlung von 15 µm bis 1 mm und überschneidet
sich mit dem Bereich der Terahertzstrahlung.
Geschichte
Die IR-Strahlung wurde um 1800 vom deutsch-britischen Astronomen, Techniker und Musiker Friedrich Wilhelm
Herschel bei dem Versuch entdeckt, die Temperatur der verschiedenen Farben des Sonnenlichtes zu messen. Er ließ
dazu Sonnenlicht durch ein Prisma fallen und platzierte ein Thermometer in den einzelnen Farbbereichen. Dabei
bemerkte er, dass jenseits des roten Endes des sichtbaren Spektrums das Thermometer die höchste Temperatur
anzeigte. Aus dem beobachteten Temperaturanstieg schloss er, dass sich das Sonnenspektrum jenseits des Roten
fortsetzt.
IR-Quellen
Umgangssprachlich wird IR-Licht oft mit Wärmestrahlung gleichgesetzt, auch wenn sowohl Mikrowellen als auch
sichtbares Licht, wie der ganze elektromagnetische Spektralbereich, zur Wärmestrahlung beitragen. Breitbandige
IR-Quellen sind thermische Strahler wie beispielsweise Glühlampen und Heizstrahler (s. a. Keramischer
Infrarotstrahler). Unterschiedliche Infrarotstrahler wurden entwickelt, um damit die Vielfalt der Anwendungen der
Infrarotstrahlung spezifischer abzudecken, beispielsweise Globar und Nernst-Stift.
Nachweis der Strahlung
Zum Nachweis von IR-Strahlung aller Wellenlängen eignen sich thermische Detektoren (Thermoelemente oder
Bolometer). Im kurzwelligen Bereich werden Halbleiterdetektoren verwendet – auch Digitalkameras eignen sich
dafür, wenn ihr IR-Sperrfilter nicht zu stark ausgelegt ist. Zur Aufnahme von IR-Bildern im nahen Infrarotbereich
eignen sich auch spezielle fotografische Filme. Bei längeren Wellenlängen (mittleres Infrarot) werden gekühlte
Halbleiterempfänger oder pyroelektrische Sensoren (Anwendung z. B. im PIR-Bewegungsmelder) verwendet.