Elektromagnetisch spectrum: infrarode straling

Van alle elektromagnetische straling die afkomstig is van de zon bereikt vooral infrarode straling het aardoppervlak. Deze straling kunnen wij mensen niet met onze ogen waarnemen, we ervaren deze straling in de vorm van warmte. Alle objecten zenden bij een temperatuur van meer dan 0 Kelvin infrarode straling uit, ons lichaam dus ook. We maken ook dagelijks gebruik van deze infrarode straling wanneer we bijvoorbeeld via onze afstandsbediening de televisie bedienen.

Inhoud

• Eigenschappen en indeling van infrarode straling
• Ontdekking van infrarode straling
• Hoe ontstaat infrarode straling?
• Bronnen van infrarode straling
• De effecten van infrarode straling op de gezondheid
• Toepassingen van infrarode straling in het dagelijkse leven
• Apendix

Eigenschappen en indeling van infrarode straling

Infrarode straling is een onderdeel van het elektromagnetische spectrum en zit tussen zichtbaar licht en radiogolven in. Het onderscheid tussen de diverse onderdelen van het elektromagnetische spectrum wordt gemaakt aan de hand van de golflengte van de straling. Hierbij geldt: hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte, des te meer energie. Infrarood heeft een golflengte van 700 nm (nanometer) tot 1 mm. De golflengte is afhankelijk van de temperatuur volgens de Wet van Wien. Van alle elektromagnetische straling afkomstig van de zon bereikt 53% het aardoppervlak in de vorm van infrarode straling, 44% als zichtbaar licht en 3% als ultraviolette straling. Net als alle andere vormen van elektromagnetische straling heeft infrarood geen medium nodig om zich in voort te bewegen. Elektromagnetische straling plant zich dus ook in een vacuüm voort. Hierdoor voelen wij de warmte afkomstig van de zon ondanks dat deze 150 miljoen kilometer van ons is verwijderd. Er zijn verschillende indelingen gemaakt voor het infrarode gebied afhankelijk van de toepassing. Let op: soms wordt de golflengte weergegeven in nanometers en soms gebruikt men micrometers.

Algemene indeling van infrarode straling

Indeling volgens "Commission Internationale de l'Éclairage" (CIE)

Indeling volgens ISO 20473

Indeling volgens astronomen

Ook wordt vaak de indeling van nabij-, middel- en ver infrarood, aangeduid als IR-A, IR-B en IR-C.

Ontdekking van infrarode straling

Het was de in Duitsland geboren Britse astronoom Sir Frederick William Herschel die de infrarode straling op 11 februari in 1800 ontdekte. Sir Frederick William Herschel verrichte energiemetingen in de verschillende kleuren van het licht. Hiervoor liet hij zonlicht door een prisma vallen om het kleurenspectrum zichtbaar te maken. Met behulp van een thermometer bepaalde hij de verschillende temperaturen van de kleuren in het kleurenspectrum. Hij stelde vast dat er een temperatuursverhoging plaatsvond van blauw naar rood. Bij toeval ontdekte hij dat de temperatuursverhoging het grootst was net buiten het zichtbare deel van rood licht. Verder onderzoek leidde tot de ontdekking van infrarode straling (1).

Hoe ontstaat infrarode straling?

Elk object dat warmer is dan de omgevingstemperatuur zendt infrarode straling uit. Omgekeerd geldt dat elk object dat kouder is dan de omgevingstemperatuur infrarode straling absorbeert. Welke infrarode straling wordt uitgezonden is afhankelijk van de temperatuur van het object. De temperatuur van een object is niets meer dan de gemiddelde bewegingssnelheid van alle atomen en moleculen in het object. Des te hoger de gemiddelde bewegingssnelheid van de atomen en moleculen des te heter het object. Bij een toenemende temperatuur zullen de golflengtes van de uitgezonden straling korter worden. Zo zenden wijzelf met een gemiddelde temperatuur van 37 °C bijna alleen maar ver infrarode straling uit. Objecten met temperaturen waarbij bijvoorbeeld ijzer smelt zenden veel nabij infrarode straling uit. Lopen de temperaturen zo hoog op als bijvoorbeeld in de zon dan worden korte infrarode golven uitgezonden (samen met andere elektromagnetische straling). Onze eigen infrarode straling kunnen we zelf gemakkelijk voelen wanneer we onze handen een paar millimeter van ons gezicht houden.

Bronnen van infrarode straling

De grootste bron van infrarode straling op aarde is de zon. Omdat het aardoppervlak kouder is dan de infrarode straling van de zon absorbeert en reflecteert het aardoppervlak deze straling. Door deze reflectie van infrarode straling wordt ook een deel van de atmosfeer verwarmd. Een kunstmatige bron van infrarode straling is afkomstig van infrarood lampen. Er bestaat geen verschil tussen natuurlijke en kunstmatige infrarode straling.

De effecten van infrarode straling op de gezondheid

Infrarode straling heeft geen negatieve invloed op onze gezondheid, eerder het tegenovergestelde. We ervaren warmte als prettig. Er zullen weinig mensen zijn die in de winter de ramen open doen in plaats van de kachel aan te zetten. Infrarode straling kan tot enkele millemeters het lichaam binnendringen. Zeker voor onze spieren en gewrichten is infrarode straling een heilzaam middel. In de fysiotherapie worden dan ook infrarode lampen gebruikt bij verstijfde spieren en gewrichtspijnen.

Toepassingen van infrarode straling in het dagelijkse leven

Hoewel wij mensen infrarode straling niet kunnen waarnemen zijn er tal van dieren die wel over een zintuig beschikken wat wel gevoelig is voor deze warmtestraling. Voor verschillende slangensoorten zoals de cobra en sommige boa's, vleermuizen, vlindersoorten, sommige vissoorten en verschillende insecten is het een krachtig hulpmiddel om 's nachts te kunnen jagen. Wij mensen hebben echter technologische hulpmiddelen nodig om deze infrarode straling te kunnen waarnemen, zoals de nachtkijker. Ook zijn er zijn tal van andere toepassingen bedacht voor infrarode straling. Mede omdat mensen infrarode straling als prettig ervaren en de warmtestraling een heilzame werking heeft op onze spieren en gewrichten worden bijvoorbeeld infrarood sauna's steeds populairder. Andere toepassingen zijn o.a.:

• De afstandbediening voor het bedienen van elektronische apparatuur.
• Infrarode lampen om gerechten warm te houden in keukens van restaurants.
• Infrarode lampen als warmtebron voor reptielen in terrariums.
• Infrarode sauna's voor het welzijn van de mens.
• Infrarode lampen voor spier- en gewrichtsklachten bij fysiotherapie.
• Infrarode lampen voor het uitbroeden van eieren in broedmachines.
• Infrarood gevoelige sensoren voor nachtkijkers.
• Infrarood raketgeleidingssysteem hierbij is de raket uitgerust met een warmtegevoelige camera.
• Infrarood spectroscopie om bepaalde bindingen in een koolstofverbinding te kunnen aantonen.
• Nabij infrarode bewakingscamera’s.
• Weersatellieten geven met behulp van infrarode straling dag en nacht de bewolking weer.
• Infrarood astronomie in de sterrenkunde om het heelal waar te nemen op infrarode golflengte. Hierdoor worden koude objecten ook zichtbaar.

Lees verder

• Het elektromagnetisch spectrum
• Elektromagnetisch spectrum: gammastraling
• Elektromagnetisch spectrum: röntgenstraling
• Elektromagnetisch spectrum: ultraviolette straling
• Elektromagnetisch spectrum: zichtbaar licht