Physique des ondes infrarouges

March 26

Physique des ondes infrarouges


En 1800, l'astronome William Herschel a essayé de déterminer quelle est la couleur de la lumière transporte l'énergie la plus de chaleur. Il a mis la lumière à travers un prisme et envoyé les différentes couleurs à différents thermomètres, avec leurs ampoules noircies afin de maximiser la quantité de lumière qu'ils absorbent. Il a trouvé que la température a augmenté le plus quand le thermomètre a été placé dans un endroit où il n'y avait pas de lumière du tout. Il avait découvert le rayonnement infrarouge invisible: une sorte inconnue de rayonnement électromagnétique utilisé maintenant dans tout des appels téléphoniques à la préparation des aliments.

La principale caractéristique

La caractéristique physique primaire d'ondes infrarouges est que leur longueur d'onde est plus longue que la longueur d'onde de la lumière visible. Bien qu'il y ait un certain désaccord sur les limites exactes de ce qu'on appelle le rayonnement infrarouge (ou la lumière infrarouge), il commence là où le spectre visible se termine, à environ 750 nanomètres (750 milliardièmes de mètre) et sort à environ 100 micromètres (100 millionièmes d'un mètre).

Énergie

Le rayonnement électromagnétique est effectuée dans des particules appelées photons ondulatoires. L'énergie totale d'un faisceau est l'énergie d'un photon, multiplié par le nombre total de photons. Le genre d'interactions un faisceau de lumière peut avoir est déterminée par l'énergie d'un photon. Si un photon, par exemple, ne pas correspondre à l'énergie d'un électron peut utiliser pour échapper à son atome, alors il n'a pas d'importance combien de photons que vous avez, l'électron ne peut se débarasser de l'atome, sauf dans certaines circonstances inhabituelles. L'énergie d'un photon devient plus faible que sa longueur d'onde devient plus grand, les photons infrarouges donc ont moins d'énergie que la lumière visible et beaucoup moins d'énergie que le rayonnement ultraviolet ou X-ray.

Interactions infrarouges

Physique des ondes infrarouges

Glowing charbons, comme les ampoules à incandescence, éteindre un peu de lumière et beaucoup de chaleur.

Les interactions que la lumière infrarouge peut avoir sont limitées à des situations relativement faible consommation d'énergie. Par exemple, la lumière infrarouge ne possède pas suffisamment d'énergie pour stimuler la réponse chimique dans l'œil qui déclenche la vision humaine. La lumière visible interagit le plus souvent avec les électrons en orbite autour des atomes, en leur donnant de l'énergie supplémentaire. La lumière infrarouge est trop faible en énergie pour le faire, mais il est juste de la région d'énergie juste pour donner des molécules assez d'énergie pour faire vibrer. Molécules peuvent absorber l'énergie infrarouge et agiter, tordre ou plier. Parce que les mesures de chaleur combien les molécules au sein d'une substance sont secouent, tordre, tourner et écraser dans l'autre, quand un objet absorbe le rayonnement infrarouge et les atomes commencer à bouger avec plus d'énergie, il se réchauffe. Par conséquent, la lumière infrarouge transporte la chaleur.

Spectra

Physique des ondes infrarouges

Le rayonnement infrarouge est invisible à l'oeil, mais il porte encore l'énergie.

Parce que la lumière infrarouge transporte de la chaleur, qui en fait un outil très utile pour identifier des composés. Chaque molécule est définie par un agencement particulier des atomes. Chaque agencement particulier a un ensemble unique d'énergies qui correspondent à la façon dont les atomes vibrent, tordre et plier. Par conséquent, si un gaz absorbe une certaine fréquence de la lumière infrarouge qui correspond à la manière d'une molécule de benzène, par exemple, se plie, l'échantillon a benzène dedans. Les bibliothèques des spectres infrarouges de milliers de produits chimiques permettent aux scientifiques de mesurer qui longueurs d'onde de la lumière infrarouge sont absorbés par un échantillon et dire ce qui est dans l'échantillon.