IRStrahlung

IR-Strahlung (Infrarotstrahlung) bezeichnet elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen größer als sichtbares Licht und kleiner als Millimeterstrahlung. Typischerweise wird der Bereich grob in Nahes IR (ca. 0,75–1,4 μm), SWIR/MWIR (ca. 1,4–8 μm) und LWIR/VLWIR (ca. 8–1000 μm) unterteilt. IR-Strahlung wird von vielen Objekten schon bei moderaten Temperaturen ausgestrahlt und lässt sich mit geeigneten Detektoren erfassen, ohne dass Licht sichtbar wird.

Physikalisch hängt die Emission der IR von der Temperatur des Körpers ab. Das Plancksche Strahlungsgesetz beschreibt die spektrale Verteilung; mit steigender Temperatur verschiebt sich das Maximum der Strahlung zu kürzeren Wellenlängen (Wiensche Verschiebung). Die insgesamt abgegebene Strahlungsleistung folgt dem Stefan-Boltzmann-Gesetz. Da IR oft als Wärme wahrgenommen wird, wird sie in vielen Anwendungen mit Thermografie und Wärmebildgebung genutzt.

Detektoren umfassen Photodioden aus InGaAs (NIR/SWIR), HgCdTe (MCT) für SWIR/MWIR sowie Bolometer und andere thermische Detektoren. IR-Kameras, Spektrometer und Pyrometeren beruhen auf diesen Sensoren und finden Einsatz in Wissenschaft, Industrie und Medizin.

Anwendungen reichen von Thermografie und Wärmebildgebung über Nacht- und Sicherheitsanwendungen, industrielle Inspektionen, Fernerkundung und Astronomie bis hin zur IR-Spektroskopie zur Untersuchung chemischer Bindungen und Molekülbewegungen. Die Ausbreitung im Erdatmosphäre ist durch Absorption bestimmter Gase eingeschränkt; es gibt jedoch atmosphärische Fenster (etwa 3–5 μm und 8–14 μm), durch die IR-Signale besonders gut übertragen werden. IR-Strahlung ist nicht ionisierend, wird aber durch übermäßige Wärmeentwicklung riskant, weshalb in entsprechenden Anwendungen Sicherheitsmaßnahmen wichtig sind.

Die IR-Strahlung wurde 1800 von William Herschel entdeckt, der durch Messung der Temperatur jenseits des sichtbaren Lichts den Bereich fand, der als infrarot bezeichnet wird.