Infrarotstrahlung

Infrarotstrahlung (IR) bezeichnet den Teil des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen von ungefähr 0,7 Mikrometern bis 1 Millimeter. Das IR-Spektrum wird üblicherweise in nahes IR (etwa 0,7–2,5 µm), mittleres IR (2,5–25 µm) und fernes IR (25–1000 µm) gegliedert. Jedes warme Objekt sendet IR ab, und die Stärke der Emission steigt mit der Temperatur. Daher dient IR oft als Indikator für Wärme und Temperaturunterschiede.

Die spektrale Verteilung der IR-Strahlung folgt dem Planckschen Strahlungsgesetz; die Gesamtleistung steigt mit der Temperatur gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz. Bei typischen Umgebungstemperaturen liegt der größte Emissionsanteil im mittleren und fernen IR; das nahe IR spielt eine geringere Rolle. Durch IR-Emission lassen sich Temperaturverteilungen von Oberflächen abbilden, was in der Thermografie genutzt wird.

IR-Detektoren umfassen thermische Detektoren (Bolometer, Thermoelemente) und Halbleiterdetektoren wie InSb und HgCdTe. IR-Kameras, Thermografie, Nachtsichtgeräte, Spektroskopie und IR-Kommunikation sind wichtige Anwendungsbereiche. Materialien für IR-Optik, wie Germanium, Saphir oder Chalcogenidgläser, ermöglichen Transmission, Fenster und Linsen im IR-Bereich.

In der Materie regt IR-Strahlung vibrationale Molekülschwingungen an, weshalb viele Substanzen durch charakteristische IR-Banden absorbieren. Die Luft hat Absorptionsfenster, wodurch sich bestimmte Wellenlängen besonders gut für die Fernmessung eignen. IR ist nicht-ionisierend und kann bei ausreichender Intensität Wärme verursachen; daher gelten Sicherheitsvorkehrungen bei IR-Quellen und -Laser.

Die IR-Strahlung wurde 1800 von William Herschel entdeckt, der sie außerhalb des sichtbaren Lichts vermutete und als Infrarot bezeichnete. Seitdem hat die IR-Technik in Wissenschaft, Industrie und Medizin eine breite Bedeutung erlangt.