Techniklexikon

Infrarot

(IR) (besser: Ultrarot UR). Bezeichnung für den Teil des elektromagnetischen Strahlungsspektrums (Elektromagnetische Strahlung), der als »Wärmestrahlung« mit Wellenlängen zwischen 700 nm und etwa 30 m (tausendstel Millimeter) einerseits vom sichtbaren Licht (rot; daher »infrarot« für »unterhalb der Sichtbarkeitsgrenze«) und andererseits vom Mikrowellenbereich begrenzt wird. Da theoretisch jeder Körper eine IR-Strahlung aussendet, der sich die Temperatur eines »schwarzen Körpers« (Farbtemperatur) zuordnen läßt, kann man z. B. die terrestrische Umgebungsstrahlung mit 300 K (Kelvin) angeben. IR-Heizungen sind reine Strahlungsheizungen. Die IR-Photographie verwendet Filmmaterial, das auf IR-Strahlung sensibel reagiert. Da diese weder durch Dunst noch durch atmosphärische Störungen beeinflußt wird, ist die IR-Photogr. ein wichtiges Hilfsmittel bei der Fernerkundung. IR-Kameras können auch nachts eingesetzt werden. Die IR-Spektrometrie dient der qualitativen und quantitativen Analyse ehem. Verbindungen, wobei die Spektren (Spektrum) der unbekannten Proben mit bekannten Spektren verglichen werden. Ultrarot, Bezeichnung für den Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der sich an den sichtbaren Bereich zum langwelligen (energieärmeren) Ende hin anschliesst. Er umfasst in etwa einen Wellenlängenbereich von l = 0,8-1000 mm (zum Vergleich: das sichtbare Spektrum erstreckt sich lediglich von 0,4-0,8 mm), dies entspricht Energien von E = hc / l = 5-100 eV (h: Plancksches Wirkungsquantum, c: Lichtgeschwindigkeit) bzw. einer absoluten Temperatur T = E / k_B » 10-7000 K (k_B: Boltzmann-Konstante). Da dies praktisch den gesamten in Alltag und Technik erfahrbaren Temperaturbereich überdeckt, wird die Infrarotstrahlung auch oft Wärmestrahlung genannt. Ausser als Wärmestrahlung (Hohlraumstrahlung) wird Infrarotstrahlung vor allem bei Übergängen zwischen Molekül-Schwingungszuständen oder zwischen hochangeregten Elektronenniveaus in Atomen und Molekülen emittiert bzw. absorbiert.

Nachweis und Messung von Infrarotstrahlen erfolgen entweder thermisch (Vakuumthermoelement, Thermosäule), photoelektrisch (Photozelle) oder mit infrarotempfindlichem Filmmaterial. Technische Infrarotquellen sind praktisch immer thermische Strahler, die sich in Bauart (Infrarotlampe, Grossflächenstrahler, Deckenstrahler) und Emissionsspektrum (Linien- oder kontinuierliches Spektrum) unterscheiden, ferner wird nach der Energiequelle und der Strahlungsausbeute bzw. räumlicher Verteilung der Strahlung unterschieden. Die Infrarotstrahlung hat mannigfache Anwendungen in vielen Bereichen der Physik und verwandter Disziplinen. Hierzu zählen insbesondere die Infrarot-Spektroskopie, die vor allem in Atom-, Molekül- und Festkörperphysik und in der Chemie angewendet wird, und die Infrarot-Astronomie; ferner die Infrarot-Mikroskopie oder der Infrarot-Gasanalysator. Schliesslich wird Infrarotstrahlung auch in Industrie und Technik oft verwendet, z.B. bei Wärmelampen, Heizungs- und Trocknungsanlagen, bei der Oberflächenbehandlung, ausserdem in der Infrarotphotographie und in Nachtsicht- und -peilgeräten (insbesondere auch zur militärischen Nutzung).