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Das Banner der Rhetos-Website: zwei griechische Denker betrachten ein physikalisches Universum um sie herum.

Infrarotstrahlung

Physik

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Definition｜ Basiswissen｜ In Zahlen｜ Sichtbarkeit｜ Wie wurde die Strahlung entdeckt?｜ Was hat Infrarotrahlung mit Schwarzen Löchern zu tun?｜ Was besagt das Infrarot-Wärme-Paradoxon?｜ Geräte mit Infrarotstrahlung｜ Einfache Experimente mit einer Infrarotkamera｜ Synonyme｜ Fußnoten


Definition


Unsichtbar und wärmend: infrarote Strahlung liegt im Spektrum der elektromagnetischen Strahlen zwischen 10 hoch 12 bis 4 mal 14 hoch 14 Hertz beziehungsweise 780 Nanometer bis 1 Millimeter Wellenlänge.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Ein Heizstrahler wärmt vor allem über - unsichtbare - Infrarotstrahlung☛


Basiswissen


Infrarote Strahlung - auch als Wärmestrahlung bekannt - ist der Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der zwischen sichtbarem Licht und Mikrowellen liegt. Die bedeutendste natürliche Quelle von Infrarotstrahlung ist die Sonne.

In Zahlen


  • Frequenz: 10 hoch bis bis 4 mal 10 hoch 14 Hertz ↗
  • Wellenlänge: 1 mm bis etwa 780 = Nanometer

Sichtbarkeit


Für Menschen ist Infrarotstrahlung unsichtbar. Manche Schlagen aber zum Beispiel können Infrarote Strahlung gut sehen. Infrarote Strahlung wird von allen warmen Körpern abgestrahlt. Damit kann eine Schlange als Lebewesen auch nachts sehen.

Wie wurde die Strahlung entdeckt?


Der englische Musiker, Astronom und Physiker William Herschel beschäftigte sich um das Jahr 1800 mit der Optik des Sonnenlichts. Sein Ziel war der Bau eines geeigneten Teleskops zur Beobachtung der Sonne. Im Rahmen dieser Bemühungen spaltete er weißes Sonnenlicht mit einem Prisma auf erzeugte ein Spektralband von Farben auf einem Blatt Papier. Dort maß er mit Thermometern die Temperatur der einzelnen Farbflächen. Verblüfft stellte er fest, dass das Thermometer jenseits der Farbe die höchste Temperatur anzeigte, obwohl man dort mit dem Auge kein Licht sehen konnte. Damit war das Infrarotlicht entdeckt.[1][2][3]

Was hat Infrarotrahlung mit Schwarzen Löchern zu tun?


  • Im Zentrum unserer Galaxie vermutet man ein großes Schwarzes Loch.
  • Das Zentrum unserer Galaxie ist im Bereich normalen Lichtes für uns unsichtbar.
  • Auf dem Weg vom Zentrum zu uns wird das Licht von Gasen und Nebeln geschluckt.
  • Infrarote Strahlung aber wird nicht oder nur kaum geschluckt.
  • Mit ihr kann man die Sterne im Zentrum unserer Galaxie beobachten.
  • Die Sterne bewegen sich auf Umlaufbahnen, die man berechnen kann.
  • Aus der Berechnung kann man rückwärts auf ein Schwarzes Loch schließen.

Was besagt das Infrarot-Wärme-Paradoxon?


Infrarotstrahlung beinhaltet pro Photon, also pro Quanten der Strahlung, weniger Energie als sichtbares blaues Licht. Dennoch gilt Infrarotstrahlung als Wärmestrahlung. Warum? Lies mehr unter Infrarot-Wärme-Paradoxon ↗

Geräte mit Infrarotstrahlung



Einfache Experimente mit einer Infrarotkamera


Viele Smartphones haben eine intergrierte Infrarotkamera. Auch kann man eine Infrarotkamera als eigenständige Kamera kaufen. Hier sind einige einfache Experimente, die man ohne weitere Vorbereitung durchführen kann.[5]

  • Poliertes Metall erscheint dunkel, auch dann wenn es selbst sehr heiß ist. Man benötigt dazu ein Gefäß, welches nach außen aus glatt poliertem Metall besteht.
  • Eine plane Fläche aus stumpfen Messing ist im optischen Licht kein guter Spiegel, im infraroten Bereich jedoch ein sehr guter.
  • Glas ist für eine Infrarotkamera undurchsichtig. Ein Mensch kann sich dahinter "verstecken".
  • Viele Kunststoffe, etwa von Mülltüten, sind für Infrarotkamers durchsichtig, auch wenn sie im sichtbaren Bereich lichtundurchlässig sind.
  • Ein Siliziumwafer ist im sichtbaren Bereich undurchsichtig, für infrarotes Licht jedoch durchsichtig.
  • Eine Infrarotkamera kann an Nasenlöchern deutlich die warme Luft beim Ausatmen von der kalten Luft beim Einatmen unterscheiden.
  • Eine Infrarotkamera kann eine warme Bremspur eines Fahrrads sichtbar machen: das Bremsen hat den Asphalt des Bodens deutlich erwärmt. Bremst man das Fahrrad mit gesperrtem Rad, ist auch die betroffene Stelle des Reifens deutlich sichtbar heiß. Bei Felgenbremsen ist die Felge sichtbar heiß.

Synonyme



Fußnoten


  • [1] William Herschel.: Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects; With Remarks, That Prove the Different Refrangibility of Radiant Heat. To Which is Added, an Inquiry into the Method of Viewing the Sun Advantageously, with Telescopes of Large Apertures and High Magnifying Powers. Philosophical Transactions of the Royal Society. 1800. 90:255–283.
  • [2] William Herschel: Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun. Philosophical Transactions of the Royal Society. 1800. 90:284–292.
  • [3] Herschel: Experiments on the Solar, and on the Terrestrial Rays that Occasion Heat; With a Comparative View of the Laws Which Occasion Them, Are Subject, in Order to Determine Whether They Are the Same, or Different. Part I and Part II. Philosophical Transactions of the Royal Society. 1800. 90: 293–326 and 437–538.
  • [4] Jack R. White, Herschel and the puzzle of infrared, American Scientist, Band 100, Nr. 3, Mai-Juni 2012, S. 218.
  • [5] Jasper Haglund, Fredrik Jeppsen: Thermal Cameras in Science Education. 2022.